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坐便器的人生思考——从普通到智能
2013-12-24 21:39:00坐便器的人生思考——从普通到智能
浙江省新昌中学金超翰指导教师
章亚钧
坐便器，俗称马桶，是人类历史上最伟大的发明之一。美国诗人弗罗斯特曾经说过：人的出生和死亡都在床上，但其余的时间都在马桶上思考。
[朴实无华和高端大气]
在卫生条件极其不佳的过去，坐便器对于中国人来说似乎是一种奢侈品。但在如今，它们已经走进了千家万户，很多农村地区也使用上了抽水马桶，有些家庭甚至会配备两三个。
目前，许多家庭用的都是普通的虹吸式坐便器。虹吸式坐便器冲水噪音小，但一定要先蓄水至很高的水位，才能将污物冲洗干净，所以要具备一定水量才可达到冲净的目的，每次至少要用8 升水，非常不环保。当然，我们在使用过程中也应该会有感觉：普通坐便器的冲水量都是固定的，无法进行智能化冲洗，极其耗费水资源。此外，由于虹吸式坐便器的特殊构造，如果不及时清洁，就会散发出阵阵异味，影响家庭的居住环境与健康状况。
虽然目前市场上有一些智能坐便器，它们的科技含量很高，外观也非常时尚，能够解决以上一系列问题，但普及率并不高。它们的价格十分惊人，动辄上万，一款仅具备基本功能的智能坐便器也至少需要6000 多元。这种产品可以说是有价无市，啧啧称奇的人不少，真正会购买的却不多。
[低调的奢华]
为什么没有一款价格亲民、功能完备的智能坐便器呢？
为什么不能让智能坐便器走进千家万户呢？
也许高昂的价格是门槛之一，复杂的更换程序也是无法回避的问题，那我们为什么不能从普通的虹吸式坐便器入手，进行一些改装和创新，在原有的基础上“创造”出一款智能坐便器呢？
我把我的想法告诉了爸爸妈妈和章老师，他们都认为我的想法值得付诸实践，如果开发成功，一定会有较大的市场。章老师告诉我，改造技术并不是最大的难题，如何在保证质量的情况下控制成本，才是关键。
经过一个多月的尝试和研究，我终于在老师的帮助下，成功设计出一套坐便器改装方案，只要在普通坐便器的基础上，稍加结构改变，并增加一些零件装置即告完成，而这些零件装置的成本只有100 元左右。这套设计方案的优势在于，不仅控制了成本，而且很好地利用了原有的坐便器，避免了许多不必要的浪费和麻烦。
在研究虹吸式坐便器的过程中，我们发现储水箱里原有的两个孔洞可以用来安装阀门，而这个阀门可以用来区分大小水量。为了把这种人为按动的方式改成智能化自主操作方式，就必须通过电机来实现按钮的升降。完成后，只要安装两个电机，就能轻易执行智能化控制水量的功能。当然，我们还为这款智能坐便器添加了许多其他功能，具体如下：
控制面板：
很多电子产品在发生故障时，由于没有设计最原始的手动按键，导致了设备彻底瘫痪，无法正常使用。我们因此又为产品设计了手动按键，按键实现了大小水量的可选性。
红外检测：
它的功能在于自动检测是否有人正在使用或已使用完毕。
单片微型计算机：
根据红外检测到的时间长短，单片微型计算机能够自主判断使用者的如厕时间，并向各类机械装置发送信号，控制开启电机的时间长短及行程长短，以此来控制放水阀门的大小和时间长短，达到节约用水的目的。此装置还具有自主排除干扰信号的功能，能够排除诸如人在附近走动等干扰活动所产生的信号。
为了更方便地对普通坐便器进行改装，我们在线路设计方面，除了采用自主设计的控制面板和红外检测装置外，还将电机的线路经进水管线置于蓄水箱中。这样不仅能保证智能坐便器的使用安全，也能改善坐便器的整体外观，节省空间。
在改装完成的多次试验中，它的表现一直非常惊艳。
通过应用机电一体化的方法，在原有坐便器的基础上增加红外线检测和电子改造，是我这款产品的亮点。通过实地走访和市场调查，我这款改造成本不足百元的产品，得到了普通百姓的广泛认可。
[继续进击的脚步]
经过改装后的坐便器，在冲水和节水功能上完全可以实现智能化，根本不需要人工参与，节水的效率也非常可观。在改造之初，每一次冲水都需要耗费13升左右的水资源，而现在，只需5升左右即可，我未来的目标是把每次冲水量控制在3升左右。
除了继续优化节水功能外，我还打算在接下来的研究中进一步完善我的产品，考虑到如厕时的实际需要，实现座圈加热、暖风干燥、杀菌等一系列功能都是我未来主要的研究方向。
