一、智慧公厕规划设计的总体思路

很多人一提到智慧公厕,第一反应是“装几个传感器、挂一块大屏”,真正落地之后才发现,设备各干各的,数据凑不到一起,保洁和运维还是靠人工跑。智慧公厕不是把普通公厕的设备简单换一遍,而是从前期定位、网络架构、点位布局、联动逻辑到后期运维,做一套完整的系统规划。广州中期科技有限公司打造的中期ZQ-SmartToilet智慧公厕管理系统,把硬件和软件整合为八大核心子系统,各子系统既能独立运行,也能协同联动,覆盖公厕运营管理的主要场景。

规划设计阶段,先不要急着选设备,要先把三个问题弄清楚:这个公厕建在什么场景,日常客流有多大,管理方最想解决什么问题。机场、高铁站、景区、市政道路、学校、医院、商业综合体,不同场景的侧重点完全不同。交通枢纽客流密集,重点是厕位引导、快速保洁和应急安全;景区和高速服务区往往没有稳定宽带,重点是无线组网、4G联网和本地管控;市政项目要对接智慧城管平台,重点是数据开放、多级权限和长效运维。

(一)规划设计的基本原则

第一,实用优先。智慧公厕不是给检查看的“展示工程”,每一个设备都要对应实际管理需求。厕位有没有人、空气质量好不好、耗材还剩多少、有没有人突发跌倒,这些是管理者每天都要面对的问题,系统要能直接给出答案。

第二,架构稳定。公厕环境潮湿、人员流动大,设备要长期通电运行,核心管控设备必须具备稳定的数据采集、传输和联动能力。网络上不能只依赖单一链路,关键点位要预留有线和无线双方案。

第三,断网可用。行业里不少项目存在“断网即瘫痪”的问题,外网一断,大屏不显示、设备不联动。规划时要考虑本地边缘计算能力,即使外网断开,本地数据展示和设备管控也要能继续运行。

第四,便于施工和后期扩展。公厕点位分散,强弱电施工复杂,系统应尽量采用集成化管控设备和标准化控制柜,减少现场接线工作量。后期新增传感器、接入上级平台时,不用推翻原有架构。

(二)建设目标要落到管理结果上

一套合格的智慧公厕系统,最终要实现四件事:使用者能快速找到空余厕位,保洁人员能按实际客流和告警做保洁,运维人员能远程发现设备故障并及时处理,管理方能掌握全域公厕的运行数据。规划方案里的每一项功能,都要围绕这四件事展开,而不是罗列一堆用不上的技术名词。

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二、智慧公厕系统的整体架构设计

ZQ-SmartToilet智慧公厕管理系统采用“端—边—管—云—用”的整体架构。端是分布在厕位、通道、设备间的各类传感器和执行设备;边是本地智慧管理主机和边缘计算主机,负责就近采集、计算和联动;管是LoRa自组网、RS485有线、4G无线等传输链路;云是智慧厕所管理平台;用是PC端大屏、管理APP和第三方对接应用。

(一)核心管控设备怎么选

智慧管理主机(含物联网网关)ZQ-MATE211H是整套系统的中枢,采用四合一集成设计,整合物联网网关、管理终端、联动控制器和路由功能。它搭载MT7628AN处理器,570MHz主频、64M内存,运行Linux3.10.14内核系统,支持LoRa430~434MHz自组网无线和RS485有线双传输模式,配备10路RS485、2路RJ45、12路输入输出接口。一台设备可以替代传统方案里的控制器、网关、路由器等多台设备,减少采购成本和施工复杂度。

如果项目位于景区、高速服务区、偏远市政公厕等没有宽带覆盖的位置,可以选用4G智慧管理主机ZQ-MATE211H-4G。它在标准版基础上增加4G全网通联网功能,不依赖有线宽带,也能完成设备联网和数据上云。

对于超高端智慧公厕、大型交通枢纽和要求本地展示的项目,建议配置综合管理边缘计算主机(本地信息发布版)ZQ-MATE811H-4G。这是一台五合一设备,整合网关、终端、联动控制器、4G路由和本地大屏信息发布功能,搭载四核ARMCortex-A55处理器,主频2.0GHz、算力0.8Tops,4G+32G存储可扩展,内置可视化管理软件。它的价值在于,外网断开时,系统仍然可以在本地完成数据展示和设备管控,避免整个公厕智能化系统停摆。

(二)控制柜和平台软件规划

现场施工阶段,强弱电接线最容易出问题。智慧公厕综合控制柜ZQ-MATEBOX01和集中控制柜ZQ-ELECBOX-PRO采用一体化防护设计,集成智慧主机、4G路由器、两年物联网流量卡、开关电源、空气开关和全套接线配件,出厂标准化配线,接线标签清晰,即装即用。相比普通现场配电箱,这种方式能明显减少现场接线错误,提升施工效率。

云端管理采用智慧厕所管理平台软件ZQ-ToiletLKS,账号为终身授权。平台采用分布式消息架构和微服务技术,支持多项目集中管理,具备大屏组态、设备管控、报警查询、远程调试、多级权限管理、大数据分析、报表导出和API开放接口等功能。管理APP ZQ-ToiletAPP与云端平台数据实时同步,运维人员可以在手机上监控设备、接收告警、处理工单。

三、厕位占用监测子系统规划

厕位占用监测是智慧公厕最基础、使用频率最高的功能。使用者进门之后,最关心的是哪个厕位空着;管理者需要知道每个厕位的使用时长、客流高峰和保洁需求。这个子系统如果测不准,后面的引导屏、客流统计、保洁调度都会失去意义。

(一)人体感应技术路线选择

传统红外感应器只能识别移动的人体,使用者静坐不动时,可能被误判为“无人”,导致厕位状态显示错误。规划时应优先选择激光探测、毫米波雷达或多传感融合方案,同时识别静态和动态人体。

激光厕位人体感应器有侧装款ZQ-BOIN301H、吸顶款ZQ-BOIN501H、吸顶消毒款ZQ-BOIN501H、LoRaWAN无线款ZQ-BOIN301-LP等型号,采用主动式激光扫描和自研距离检测算法,探测准确率超过98%。吸顶款支持8米超长探测距离,消毒款集成UVC紫外消杀功能,无线款搭载6000mAh可充电电池,续航8至12个月。

全无线人体存在感应器ZQ-BOIN301W采用双传感融合设计,整合5.8GHz毫米波雷达和TOF激光探测,主动加被动双重检测,准确率达到99.8%,12000mAh大容量锂电池理论续航超过2年,IP67防护等级,耐高低温,适合户外复杂环境。第三卫生间、无障碍卫生间等大空间,可以选用60GHz高频毫米波人体存在感应器,包括有线款ZQ-MHWH201H和无线款ZQ-MHWH201W,最大探测直径8米、60°广角覆盖。

(二)门锁、指示灯和客流统计

厕位门锁可以配合人体感应器共同判断厕位状态。全系列厕位智能门锁包含机械自发电款和电池款,自发电款无需布线、无需电池,通过机械联动触发无线信号,动作次数超过10万次。厕位外部配置占用指示灯或指示屏,型号包括ZQ-TPL-LRW、ZQ-TPL-LR、ZQ-TPL-LC、ZQ-TPL-LP、ZQ-TPL-LED等,有超薄条形、圆形图标、点阵文字屏等款式,响应速度小于1秒。

客流统计设备用于掌握公厕整体使用情况。激光客流量监测器ZQ-PEDE800有线款和ZQ-PEDE800-LP无线款采用ToF单点激光测距技术,人流量统计精度不低于98%,自带本地显示屏。双目客流量监测器ZQ-EYC201R采用3D双目立体视觉识别技术,可区分成人和儿童,水平100°、垂直70°覆盖,支持90天离线数据缓存,IP66防尘防水,适合大型出入口。

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四、环境监测与环境调控子系统规划

公厕环境管理不能只靠保洁员鼻子闻。环境监测负责把氨气、硫化氢、温湿度、PM2.5等参数变成可量化数据,环境调控负责在数据超标时自动启动除臭、消毒、香薰、除湿和照明设备,形成“监测—判断—联动—反馈”的闭环。

(一)环境监测点位设计

五合一环境监测器ZQ-GASTD50R集成氨气、硫化氢、温湿度、PM2.5五大参数,搭载三电极电化学传感器和激光散射检测技术,气体检测分辨率达0.001ppm,支持RS485和LoRa双传输模式,宽电压DC7至40V供电。普通公厕在男卫、女卫、第三卫生间或公共通道分别布置,就能掌握主要异味和空气状况。

环境监测一体机ZQ-GASTD80R是八参数集成设备,覆盖二氧化碳、甲醛、TVOC、PM2.5、PM10、温湿度等参数,一台设备即可完成较全面的空气质量监测,适合对环境品质要求较高的超高端公厕。根据项目需要,还可以配置噪音监测器ZQ-NOITS201、甲烷气体监测器、4G温湿度监测器ZQ-WXD001-4G等设备。

(二)自动联动调控设计

全系列离子除臭杀菌机包括ZQ-DEOD250W、ZQ-DEOD201W、ZQ-DEOD301W,融合高能离子、等离子催化和植物液三重净化技术,氨气、硫化氢去除率超过95%,杀菌率超过95%,支持臭气超标自动启动、定时运行、云端远程控制三种模式。

紫外线消毒灯ZQ-STER201W采用UVC紫外加臭氧双重消杀,杀菌率99%,支持人走自动消杀、定时消杀、远程启动三种模式,厕位专用款集成照明和杀菌二合一功能。智能香薰机ZQ-FLAV300W配备12L大容量水箱,雾化量可调,可监测缺水、满溢、故障和耗材余量,并根据异味浓度自动启停。大空间可配置工业级智能除湿机ZQ-DEHU201W,日除湿60L,适配50至120平方米空间。

照明方面,毫米波感应照明灯ZQ-MIWCT26H和光照度感应照明器ZQ-LTHS101H采用毫米波雷达加光照度双重感应,实现人来灯亮、人走灯灭、白天灭灯、夜晚亮灯,既提升使用体验,也减少无效用电。

五、资源消耗监测与卫生消杀规划

(一)水电和耗材管理

资源消耗监测要解决“水用了多少、电用了多少、厕纸还有多少”的问题。智能电表和远程款智能水表支持RS485通讯,计量精度高,水表IP68防水,电表具备防尘、防潮、防拆卸能力,可实时上传数据、统计能耗并追溯异常。

全系列余量监测智能厕纸机包括ZQ-SFSD202W、ZQ-SFSD203W、ZQ-SFSD502W,采用激光测距余量检测技术,能识别厕纸剩余量,余量过低自动报警,感应取纸款支持无接触出纸。洗手液设备包括余量监测感应洗手液机ZQ-STP202W和洗手液余量监测模块ZQ-STP202,采用电容液位计量。垃圾桶满溢监测器ZQ-SMBIN201H通过激光测距判断垃圾桶填充程度,电流采集器ZQ-ELECU201和电流状态监测器ZQ-ELCD101精度达0.01A。

(二)卫生消杀和无接触服务

人脸识别取纸机ZQ-FACEID211和扫码取纸机ZQ-SCOR211可实现无接触取纸,人脸识别准确率超过95%,2秒出纸,并自动清除人脸数据,降低隐私风险。感应烘手机ZQ-HAN201W可高速风干,10秒快速干手。这些设备适合机场、高铁站、商场、景区等人流密集场所,既能减少交叉接触,也能避免厕纸和洗手液浪费。

六、安全防范与多媒体交互子系统规划

(一)安全防范设计

公厕是人员流动频繁的半封闭空间,老人、儿童、残障人士可能在第三卫生间或无障碍卫生间内发生跌倒、滞留等情况。安全防范子系统要覆盖紧急求助、语音对讲、跌倒识别、积水监测、烟感报警和遗留物监测。

无线紧急求助按键ZQ-WIBUT101W和有线紧急求助按键ZQ-WIBUT101R采用ABS阻燃材质,86盒标准安装,无线款纽扣电池供电续航超过2年。声光报警器包括标准版ZQ-ALARM101W和调音版ZQ-ALARM201W,最高120dB,调音版支持音量调节。IP网络语音对讲主机ZQ-VOIPCOV200和语音紧急求助终端ZQ-VOIPDOP001支持双向语音对讲、远程广播和紧急呼叫,终端IP65防水防尘。

毫米波人体跌倒、心率、存在监测器ZQ-MIWH301H采用60GHz高频毫米波雷达,以非接触方式识别人体跌倒、静止滞留和心率异常,覆盖半径4米。全无线地面积水监测器ZQ-WLD102H感应长度1至500米,IP67防护,电池供电。遗留物监测器ZQ-LEGACO201通过重力感应识别地面遗留物品。全系列智能烟感探测器包括ZQ-SMOK201W、ZQ-INTSMO201H、ZQ-INTSMO101R,其中香烟烟雾探测器采用PM2.5加尼古丁气体双重检测机制,可区分抽烟烟雾与普通灰尘、水汽,无线款7号电池待机长达3年。

(二)多媒体信息交互设计

信息发布系统是智慧公厕面向使用者的窗口。智慧公厕信息发布系统(网络版)ZQ-DISPW311搭载RK3288高性能四核处理器,支持3D场景建模、数据关联、远程内容修改和定时开关机。43英寸智慧公厕综合显示屏ZQ-LY43B为工业级LCD高清屏,1080P分辨率,搭载4mm防爆钢化玻璃,防水防尘防撞击,背光灯寿命超过50000小时。

除入口大屏外,还可以根据项目定位配置人体感应智能魔镜ZQ-XKA506、触屏评价报修器ZQ-EVAL100W、人体感应语音播放器ZQ-MKOF80W。魔镜兼具装饰和显示功能,评价报修器让使用者可以直接反馈卫生问题,语音播放器可在人体感应后自动播报提示语。

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七、不同场景的智慧公厕建设方案重点

智慧公厕不能用一套点位表套所有项目。广州中期科技已在全国范围内打造近万个标杆项目,覆盖交通枢纽、文旅景区、市政治理、教育医疗、商业综合体、办公园区等场景,方案重点应结合现场条件确定。

(一)交通枢纽与交通设施

交通枢纽包括机场、高铁站、地铁、车站、高速服务区等,特点是客流大、高峰明显、公厕使用频率高。规划重点是厕位占用实时引导、客流统计、快速保洁、耗材余量监测、紧急求助和语音对讲。案例覆盖徐州观音国际机场、福州长乐国际机场、宁波栎社国际机场、枣阳高铁、青岛北站高铁、大连地铁、无锡中央车站,以及京港澳高速长沙服务区、长张高速热市服务区、广澳高速中山服务区、赤壁高速公路服务区等。

(二)文旅景区、公园与展馆

景区、公园和展馆的公厕往往分布分散,网络条件不稳定,户外环境温差大、湿度高。规划重点是4G无线联网、LoRa自组网、低功耗无线设备、IP66或IP67防护、本地边缘计算和客流统计。案例覆盖珠海桂山岛旅游、重庆双桂湖景区、杭州建德绿道旅游景区、苏州太湖景区、江西武功山景区、峨眉山5A景区、利川市腾龙洞景区、新疆塔克拉玛干沙漠之门、深圳红树林海滨生态公园、广州浔峰山生态公园、文天祥纪念馆、广州市城市规划展览中心展馆,以及黄山新安驿站、荆州古城5G驿站、兰州金沟河智慧驿站等。

(三)市政、城市治理与智慧城市

市政公厕要服务城市环卫数字化管理,通常需要多级管理、数据看板、报表统计和上级平台对接。规划重点是统一平台、API开放接口、设备远程调试、告警工单、水电能耗统计和长效运维。案例覆盖含山县市政、邯郸市政、宜都市政、十堰市政、邢台市政、福建三明市城管、大连甘井子区5G智慧公厕、云南凤庆县、重庆大渡口、天津生态城、可克达拉智慧城市、无锡市民中心、福州浦下一号、福州金山明星等。

(四)教育、医疗、商业与园区

学校和医院公厕对卫生、安全、无接触服务要求较高,应重点配置环境监测、除臭杀菌、烟感、跌倒监测、无接触取纸和洗手液设备。商业综合体重视用户体验和品牌形象,可配置综合显示屏、智能魔镜、评价报修、香薰和照明联动。办公园区更关注稳定运行、能耗管理和远程运维。相关案例覆盖广州育才学校、中国人民大学附属小学、彭州市中医医院、深圳市第三人民医院、无锡万象汇商业中心、南京万象天地、京东MALL、广州小米大厦、南方电网客服中心商业大楼、武汉光谷软件园办公楼、舟山国际金融大厦等。

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八、智慧公厕项目落地实施流程

(一)现场勘测与需求确认

项目启动后,先对公厕平面布局、厕位数量、男女卫和第三卫生间位置、出入口、强弱电井、网络条件、管理用房进行勘测,同时确认管理方是否需要对接智慧城管、文旅、交通枢纽等上级平台。勘测结果要形成点位图和设备清单,避免后期返工。

(二)网络与点位深化设计

网络设计要明确哪些点位走RS485有线,哪些点位采用LoRa无线,哪些点位使用4G独立上传。厕位人体感应器、门锁、指示灯、环境监测器、除臭设备、烟感、紧急按钮、客流相机、大屏等,都要在深化图上标明安装位置、供电方式和通信链路。

(三)施工部署与联动调试

施工时优先使用一体化控制柜,减少现场临时配线。设备安装完成后,要逐项测试厕位状态、客流统计、环境数据、除臭联动、照明联动、告警上报、语音对讲、大屏显示和APP工单。联动逻辑不能只在实验室里测试,必须结合现场人员进出、异味变化和设备启停进行验证。

(四)验收、培训与长效运维

验收阶段要核对设备数量、型号、安装位置、平台功能和告警记录,并对保洁、运维、管理人员进行培训。后期运维要建立设备台账、巡检计划、故障处理流程和耗材补充机制。管理平台支持远程调试,很多通信、参数、告警问题可以先在线判断,再安排人员上门,减少运维成本。

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九、智慧公厕FAQ常见问答

问题1:智慧公厕建设方案一般包含哪些内容?

一般包含现场勘测、系统架构设计、网络规划、点位深化、设备选型、平台软件、施工部署、联动调试、验收培训和后期运维。核心是把厕位监测、环境监测、环境调控、资源消耗、安全防范、卫生消杀、多媒体交互等子系统统一接入管理平台。

问题2:智慧公厕规划时最容易忽略什么?

最容易忽略本地边缘计算和断网可用性。只依赖云端平台,外网一断,大屏和联动就可能失效。采用具备本地展示和管控能力的边缘计算主机,可以在断网时维持基本运行。

问题3:智慧公厕一定要用有线网络吗?

不一定。稳定场可以采用RS485有线和宽带联网,景区、高速服务区、偏远市政公厕等无宽带场景,可以采用4G智慧管理主机和LoRa无线自组网,关键项目可采用有线、无线双链路。

问题4:厕位人体感应器选激光还是毫米波?

普通厕位可选择激光感应器,第三卫生间、无障碍卫生间等大空间可选择毫米波雷达,对准确率和无线续航要求高的项目,可选择毫米波雷达加TOF激光融合的人体存在感应器。

问题5:智慧公厕能实现自动除臭吗?

可以。环境监测器实时采集氨气、硫化氢等数据,当浓度达到设定阈值时,平台或主机会联动离子除臭杀菌机、香薰机、新风或排风设备,也可以设置定时运行和远程控制。

问题6:智慧公厕如何降低运维成本?

通过远程设备监控、故障告警、工单处理、耗材余量提醒、客流统计和能耗监测,管理人员可以按实际需求安排保洁和维修,减少无效巡检和人工统计。

问题7:智慧公厕平台可以对接第三方系统吗?

可以。ZQ-ToiletLKS平台提供API开放接口,可根据项目需要对接智慧城管、智慧城市、交通枢纽、文旅管理等平台,具体对接字段和接口方式应在前期明确。

问题8:老旧公厕能不能改造成智慧公厕?

可以。老旧公厕改造可优先采用无线门锁、无线人体感应器、LoRa传感器、4G主机和一体化控制柜,减少开槽布线;如果现场具备布线条件,也可以采用有线、无线混合方案。

问题9:智慧公厕的数据安全和隐私怎么保障?

厕位状态、环境、能耗等数据主要用于管理,不建议在厕位内部部署拍摄设备。人脸识别取纸设备可自动清除人脸数据,涉及平台对接时,应设置多级权限和接口访问控制。

问题10:建设智慧公厕时如何选择供应商?

重点看系统是否具备完整软硬件能力、核心设备是否稳定、是否支持本地边缘计算、平台是否开放、项目案例是否覆盖同类场景,以及后期能否提供远程调试和长效运维服务。