智慧城市視野下的智慧公廁設計探索

王云鶴，王冰冰

(北京工業大學建筑與城市規劃學院)

1 引言

萬物互聯下，在AI、5G 技術快速發展的今天，我們生活的方方面面都變得更加智能、高效、便利。新技術的誕生，給城市和建筑的設計注入新鮮的、科學的理念。智慧城市的概念也因此應運而生。在城鎮化建設過程中，智慧公廁是智慧城市建設中最具代表性的公共設施。如何運用新技術進行運營管理和多功能開發，實現公廁智慧感知、智慧服務、智慧管理，是我們今后努力探尋的方向。

2 目前國內智慧公廁的使用概況

2017 年“廁所革命”以來，大部分城市已經加大了智慧公廁的投入建設。我們可以感受到公園、景區，還有鄉間公廁建設的進步。比如深圳的馬家龍智慧公廁、蓮花山山頂公廁智能基礎設施有免費WiFi.智能語音提示，自動洗手機，人臉識別，SOS 緊急呼叫按鈕，除臭機和自動風扇，空氣質量和溫濕度檢測等40 多種傳感器助力公廁管理，設有無障礙衛生間等人性化設計，還有節水設備、雨水搜集器等。在智慧運營方面運用了BIM 設計理念便于后期管網維護與管理，運用大數據，實現“智慧城市+智慧公廁”銜接。在北京部分城區的公廁，采用真空排導技術沖洗馬桶，節水便器，廢水再利用，水量和空氣在線監測，增加第三衛生間，水量和空氣在線監測，安全防爆系統，預警功能，人流量和廁位顯示等。在智慧運營方面智能視頻數據系統全地區實現自動化控制[1]。

我們發現，盡管升級改造的公廁基本實現了智能化，但是在智慧城市的視野下，如果能把智慧公廁運營產生的所有數據信息共享到城市或地區運營的公共平臺上，能科學地進行城市管理、資源的統籌和突發事件的預警，才真正實現了城市公廁智慧化。

3 智慧公廁建設的意義

伴隨著大數據、云計算、物聯網技術的日趨完善，智慧城市建設時代與新技術的誕生不期而遇。作為智慧城市建設的重要基礎設施——智慧公廁，理應與時俱進，融入到智慧城市大的“生命體”中。新技術為公廁革命提供了技術支持，引領城市公廁由智能化走向智慧化。

同時，公廁作為一座城市的名片，自然成為智慧城市建設的重要組成部分。公廁智慧化也必將推動智慧城市的發展與建設[2]。

4 智慧公廁運營管理系統的設想

GB/T36333-2018《智慧城市頂層設計指南》由國家市場監督管理總局與中國國家標準化管理委員會聯合發布。在智慧城市建設中，各行各業都要以頂層設計為理論指導，城市公廁設計也不例外，也要納入到智慧城市設計的整體框架中[3]。

圖1 深圳蓮花山公廁

智慧公廁的運營管理系統應該包括智慧大腦、網絡傳輸設施、智能基礎設施、數據安全控件等。智慧大腦依靠網絡傳輸設施、智能基礎設施和數據安全控件提供公廁內外的數據信息，進行分析、處理、共享、決策，再由網絡傳輸設施、智能基礎設施和數據安全控件傳達指令、執行指令、對公廁實行自我調控。智慧大腦能夠密切關注用戶的體驗，能夠及時跟蹤使用情況，實現快速發現問題并解決問題的良性循環。

智慧大腦應該包括三個子系統。

1）云平臺系統

城市各個公廁零散的數據上傳到云平臺系統為大數據，并共享到整個智慧城市網運營中。數據經過分析、整理、決策，實現對全市公廁實行自動化控制、使其具備自動感應、自動信息搜集，互聯互通，預警和自控的功能。如疫情期間，當出現發熱癥狀的如廁者，其體溫情況信息就會自動反饋到云平臺，等待指令進行判斷，實現疫情追蹤、控制和病菌消殺[4]。

2）信息收集系統

系統獲取例如光照情況、溫度情況、空氣質量、人流量情況、廁位信息、用水用電消耗量，安全防爆，預警信息等，這些信息及時共享到云平臺系統，以便平臺進行整理、分析，發出下一步調節指令。

3）應用系統

系統將數據反饋的決策通過執行類設備、控制類設備以及各類物理接口，實現公廁的實時調控，并及時對執行情況進行跟蹤反饋。

在三個系統之間的閉環運營下，公廁才能實現從“思考”到“行動”整個智慧化過程，真正成為一個自我適應，自我感知的“生命體”。

5 智慧公廁的多元功能開發

5.1 生態化功能的開發

公廁的智慧管理關乎百姓的基本生活。公廁功能的開發是以服務公眾為目標，同時也要遵循生態發展的原則。智慧公廁的朝向、體形、結構設計要講究因地制宜，充分考慮氣候因素，提升對自然光和自然風的使用效率，充分體現建筑與自然的和諧統一。

5.1.1 引景入室

通過調研，我們可以看到越來越多的城市公廁設計走進自然，關注公廁由內而外的生態設計功能。深圳的蓮花山頂公廁（見圖1）就將周圍景觀進行了高效利用。因公廁的東側可以居高遠望，所有衛生間的等候區域均靠東側布置，采用了開敞處理，引景入室，賦予建筑強烈的自然生態屬性。公廁的主體較西側廣場標高下沉600mm ～900mm，建筑體量在廣場一側獲得宜人尺度，吊頂和廁格將東側的山林綠意滲透進來，建筑以自然的姿態融入山林環境中。

5.1.2 利用風資源

公廁設計可以充分利用周圍環境的地理條件，實現公廁內部的氣流交錯，達到自然通風的效果。如深圳蓮花山公廁設計利用了山頂開闊地帶的地理優勢，在公廁分片墻與屋頂之間留有一定距離，形成最大程度的自然對流通風。

5.1.3 開發光能源

在設計上引入自然光。如深圳蓮花山公廁屋頂設有天窗，使公廁內部空間高挑舒朗。在光能開發上，也可以采用風能、太陽能等清潔能源供給公廁內部用電，實現自給自足，有效節能。比如，在蛇口招商路的藝術公廁，就用倒光罩將自然光引入室內，滿足白天基本所需，還可以儲能，為晚上光照提供2h 的光能。

5.1.4 節約水資源

我國水資源比較匱乏，珍惜水資源是基本國策。如何統籌使用城市用水，應該納入到城市水資源管理中。公廁內部的自動化設備，如自動沖洗、感應出水、洗手和干手一體化智能水龍頭，還有雨水回收裝置等智能設施可以做到節約用水。另外，糞污的沖洗可以引進“真空排導技術”，這種技術最大的特點就是節水。一個普通水沖式廁所一次用水量大約是6 升左右，而真空排導式廁所用水量是0.5 升。一個擁有13 個廁位的公廁，如果按照每個如廁位平均每天50 次計算，該座廁所每天入廁次數為50×13=650 次，僅這一座公廁每天就可以節水3.5 噸。

5.1.5 精選環保建材

建筑材料綠色環保是人們一直追求的方向。設計時，建筑材料的選擇優先使用可再生的資源材料，盡量做到重復利用。隨著科技的發展，新型材料越來越多，零污染、零浪費的材料是首選。比如蘇州大陽山植物園里的公廁設計者，努力將公廁外形與自然融為一體，選用環保的建筑材料，采用3D 打印技術，以其時代科技感的外形設計成為華東首個3D 打印廁所（見圖2）。

圖2 蘇州大陽山的3D 打印廁所

5.2 休閑、購物功能開發

在如廁功能的外圍空間可以設置休閑區域。休閑空間的設計應與如廁空間有較好的隔離。既保證休閑空間擁有較好品質，又保證如廁空間的私密性。在古城西安的唐城遺址城墻下，就有一間改造的公廁（見圖3）。公廁利用原有建筑單側戶外空間進行延展。建筑分為公共洗手間、閱讀及咖啡間。兩者用開放式走廊連接。人行步道貫穿整個建筑，將公廁與閱讀和交流空間分離，既互補又互不干擾。公廁與咖啡的異類組合，剛性需求和等待空間的加入，使單調的功能空間向城市休閑空間轉化，弱化了公廁的刻板印象，使其更像是一個休閑的場所。

圖3 唐城古墻公廁

公廁外圍空間可以適當設置購物設備。例如自動售賣機，售賣水、零食、特產、景區紀念品等。用戶可以隨時自助購買所需商品。如果公廁的延展空間較大，可以開設自助超市、花店或者其他小型的店面，供人們休閑消費。

6 結語

本文通過調查研究，在智慧城市的視野下，提出了智慧公廁運營管理系統的設想。根據目前智慧公廁的建設情況，進行了生態化功能、智慧化設施功能和休閑、購物功能的開發。從信息化技術、社會化服務兩個方面探索智慧公廁未來的發展趨勢。公廁智慧化是人們對美好生活的向往，也是智慧城市管理者的不懈追求。