基于GB/T 28219—2011的电子座便器智能化评价方法初探

倪 斌 黄 易 成 诚 全王榫 张甘霖 牛道森

（上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心）

基于GB/T 28219—2011的电子座便器智能化评价方法初探

倪 斌 黄 易 成 诚 全王榫 张甘霖 牛道森

（上海出入境检验检疫局机电产品检测技术中心）

本研究基于GB/T 28219—2011《智能家用电器的智能化技术通则》，研究电子座便器的产品特点，探索建立一套适用于检测机构的电子座便器智能化评价方法，对电子座便器的智能特性进行评估打分，有效评价产品智能技术应用等级。

电子座便器 智能特性 智能化评价

1 前言

电子座便器一般是指安装在陶瓷、塑料或其他材质坐便器基坐上的由电子电路控制的包括用于清洗人体臀部等冲洗在内的器具。该器具至少具有人体臀部的温水冲洗功能，可相应增加臀部干燥、坐垫加温、女性冲洗以及环境除臭等辅助功能。该产品的出现极大地改变了盥洗卫生习惯，整个加热、清洁及干燥过程实现自动化，具有清洁卫生、方便舒适的优点，同时也节约了日常纸张用量，减少了不可再生能源的消耗。现在的电子座便器产品集加热、冲洗、烘干等诸多功能于一体，越来越重视与使用者互动。随着国人消费水平增长，电子座便器开始在普通消费者家中普及，其产品质量也越来越受到国家质量主管部门的重视，作为重点被列入国务院办公厅印发的《贯彻实施质量发展纲要2016年行动计划》。

智能家用电器（intelligent household appliances）是近年来发展的新兴家电的一个分支，指的是采用一种或多种智能化技术，并具有一种或多种智能特性的家用和类似用途电器。当前市售的相当部分的电子座便器产品都冠以“智能”，但实质上只是实现了部分功能的电气化、自动化。因此，有必要对电子座便器产品的智能化程度进行评价，为消费者提供正确的消费指引，达到规范市场秩序，杜绝虚假性能宣传的目的。

GB/T 28219—2011《智能家用电器的智能化技术通则》，是对家用电器产品的自学习、自适应、自协调、自诊断、自推理、自校正智能化特性进行分析研究，评价家电产品智能化程度的通用技术要求。本研究针对电子座便器的产品特性进行探究，依据国家现有标准，探索适合于第三方检测机构对于电子座便器产品的智能化评价方法。

2 标准研究

2.1 重要定义及解读

根据GB/T 28219—2011，对一款家电产品的智能化程度评价主要依据其智能特性（intelligence）。智能特性指的是人工智能特性，即家用电器中的控制系统所具有的类似人的智能行为，具体体现在自学习、自适应、自协调、自诊断、自推理、自组织、自校正等几个方面。

（1）自学习指的是系统在训练或工作过程中，不断自动积累经验，通过调整参数，改善执行任务效果的行为。

（2）自适应指的是系统能自动修正自身的特性以适应工作环境的扰动或系统动态特性的变化的行为。

（3）自协调指的是系统在工作过程中，各组成环节自动相互配合的行为。

（4）自诊断指的是系统自动判断自身故障的行为。

（5）自推理指的是系统根据检测数据或实际工况自动做出推测或推断的行为。

（6）自组织指的是系统在训练或工作过程中，为适应任务需要而自动调整系统参数或结构的行为。

（7）自校正指的是系统自动校准零点、量程或其他设计参数的行为。

智能家电产品具有的多种功能经过产品的控制系统协调工作。在使用者使用智能家电产品的过程中，控制系统搜集使用者习惯信息及环境信息，学习分析使用者的日常使用规律，调整适应使用环境。在需要多种功能配合才能完成使用过程的情况下，控制系统能够根据搜集到的信息适应协调各功能间的匹配行为。产品累积一定的工作时间后，控制系统能够通过系统已经搜集到的一定量的数据，对使用者行为或使用环境的变化进行逻辑推测分析，进而自动调整自身工作参数，必要时组织协调各功能模块以适应外部行为或环境的变化要求。智能家电产品在出现故障时，能够自动判断故障发生的原因，必要时进行复位自校或系统认为可能对使用者造成危险时暂停使用功能。

标准定义对智能特性的描述主要基于智能家电产品控制系统对内的自我调整诊断，以及对外的学习适应，两方面各有其重要作用而又相互联系。（见图1）

图1 智能特性关系示意图

2.2 检测与评价

根据GB/T 28219—2011要求，对智能家电产品的检测及评价方法应有三点基本要求：（1）检测、评价的数据处理应具有可重复性；（2）检测、评价的指标与结果应可量化；（3）检测、评价的结果应具有易监督性。三点基本要求决定了针对具体产品所制定的评价方法必须针对特定产品的特定功能作出详尽的细节分类评价指标，最大程度避免检测或评价人员的主观判断对评价结果产生影响。检测评价的结果应以具体分值或等级的形式体现，使产品智能化程度的高低优劣通过检测评价一目了然，避免出现以往测评得出的类似“优秀”“良好”“一般”等非量化指标，使检测评价的需求者直观地了解测试结果。检测评价的方式应客观实际，便于具有专业知识的检测评价人员理解，评价方法具有良好的再现性，便于后期的验证及必要时的监督。

2.3 检测与评价的方法

GB/T 28219—2011提出三种对智能家电产品的检测评价方法。

（1）整机方法适用于系统在额定条件下工作时，对系统实现智能特性的外在功能及效果作检测与评价。通过被检家电产品的技术资料及对被测产品工作过程的人工观察等形式作出智能化程度认定。该方法简单直观，基本采用黑盒原理，对产品的直观输出结果进行评定。适合于测评机构对产品进行测评、企业研发部门对产品的研究以及第三方监督检验机构对产品的符合性监督。

（2）联机方法适用于在不脱开控制系统的其他部分，且保证被测单元以外的其他单元处于正常工作状态下，对要检测的实现智能特性的智能单元本身进行智能特性检测与评价。通过被检家用电器技术资料以及对被测产品工作过程中智能化技术单元的输入输出信息进行检测盒人工观察等形式，对产品进行智能化认定。该方法适合于企业对产品的更新类研发，特别是在原有产品基础上添加智能化模块，增加智能功能的评价。

（3）脱机方法适用于在脱开控制系统的其他部分，且保证被测单元的输入信号和输出负载与整机额定工作状态一致条件下，对要检测的实现智能特性的智能化技术单元本身单独进行智能特性检测与评价。通过被检家用电器技术资料以及对被测单元工作过程中的智能化技术单元的输入输出信息进行检测，对产品进行智能化认定。该方法适合于企业的产品的研发阶段，可通过构建虚拟的整机运行环境，对智能单元进行模拟量输入，预评估产品的智能化性能可达到的程度。

2.4 评价记录

GB/T 28219—2011提出针对各类不同智能家电产品确定不同的智能特性分值占比，然后分别对各个智能项目进行评价与检测，按评价权重0.2（X）、检测权重0.8（Y）的比例进行最后的分值计算，计算公式为：

其中，Z为智能化评价得分分值，i为各项智能特性的分值占比。

3 电子坐便器产品智能化程度评价方法初探

3.1 产品功能特性

电子坐便器产品的常见主要功能分为以下几种：

（1）冲洗清洁：电子坐便器区别于普通马桶盖的最主要功能，水流通过喷嘴喷出，用以清洁人体下体。

（2）冲洗用水加热：利用电加热元件对冲洗用水进行加热，使冲洗的水温适宜人体，使用感受更为舒适。一般分为即热式和储水式两种。即热式利用较大功率加热元件直接加热动态水流，储水式则带有一个小型水箱，加热元件功率相对较小，水箱水被加热到指定温度后冲洗人体。

（3）座圈加热：马桶座圈中预埋电热丝，功能启动时将座圈加热至适宜人体的温度。

（4）吹风烘干：利用小型送风电机运转出风，对冲洗清洁后的人体进行吹风干燥，也可同时带有加热功能吹出热风，使寒冷季节中使用更为舒适。

（5）除臭：在座圈下部添加进风口，同时带有除臭除味滤网，进风电机将异味吸入通过过滤风道，经过滤网除味。

（6）其他常见辅助功能包括：进水水质监测、人体落座感应、人体接近感应、排泄物健康监测等、网络互连控制、喷嘴自清洁等。

3.2 智能特性评价内容

本研究的主要目的是为第三方检测实验室提供一套针对电子坐便器的智能化评价方法，故根据对标准内容的研究结果，确定采用整机方法进行评价。

根据电子座便器的产品特点及功能特征，通过被测器具及其技术资料的视检、手动操作等方式进行评价，其智能特性包含但不限于以下方面。

（1）自学习

——学习能力：器具能够根据用户的使用过程中的不同需求决定工作状态，以方便用户使用。能够记录用户的使用习惯，如水温设置、冲洗力度设置等。

——记忆能力：断电后并再次通电时，能够保证先前的学习记忆内容不丢失。

（2）自适应

——电源适应：器具能够经受电网电压及频率的波动，在电压及频率波动不超过额定电压±10%的范围内正常运作。

——能耗适应：器具能够自动判断进入节能模式或待机模式的介入点，达到节能环保的要求。

——人体舒适度适应：器具能够自动感知环境温度、湿度等关键量的变化，自动调节水温或座圈温度，在不需要人为干预的情况下提高使用者的舒适度体验。

——冲洗适应：带有控制冲洗功能的产品能够根据使用者的使用状况，自动控制冲洗方式和用水量。

——性别适应：不需要人为干预的情况下，器具能够依据使用者性别调整运作功能。

（3）自协调

——产品互连功能：器具可以通过网络接入家庭控制系统或可与其他智能电器产品互动。如：与热水器、净水机等产品互动。

——支持远程控制：使用者可通过网络或智能手机APP对器具进行远程控制，使使用更为便捷。

——网络服务：器具可以通过网络自动或在使用者授意后下载更新自身智能控制系统，或能将器具运行信息、故障信息、状态信息等上传，进行自行维护。

（4） 自诊断

——内外部故障诊断：器具发生故障时，能够自行识别并判断故障发生点，提供必要的保护措施或预警措施。包含器具本身故障及外部供电供水异常的诊断。

——误操作识别：器具能够自动识别使用者进行的误操作，提供必要的保护或提示。如：进水关闭或水箱无水时的加热操作。

（5）自推理

——使用寿命推理：器具能够根据本身的工作情况，参照生产商的预估寿命，给使用者寿命提示。

——维护时间推理：器具能够根据被使用的频次、每次工作时间等，给使用者维护提示。如：运行维护程序、清洁喷嘴等。

（6）自组织

——功能组织：根据使用者选择确定的功能，对器具本身所具备的各个子功能进行组织运行。如：使用者在选定性别及排便选项后，器具控制系统能在使用者确认完成排便过程后自动进行温水冲洗、暖风烘干、自动除臭、便器冲洗的全过程而无需使用者再进行干预。

——工作参数组织：根据环境变化，自动组织各个功能的运行参数。如：根据气温不同，自动设定水箱加热水温及座圈加热温度。

（7）自校正

——功能校正：器具在不需要使用者干预的情况下，对各个功能的运行时间、运行方式按期校正。

（8）其他智能特性

——扩展性：器具具有模块化结构，便于软件或硬件的升级扩展。

——升级性：器具的控制系统可通过网络或其他方式升级，不断改善其使用性能。

——受控性：在使用者有需求的情况下，可控制器具的各个功能的参数设定，使其得到更好的个性需求体验。如：冲洗水的温度调整、冲洗力度调整、烘干风力调整、烘干风的温度调整等。

——安全性：带有与用户交互功能控制系统的器具，能够建立良好的信息保护措施，保障用户的隐私数据不泄露，同时能够防范来自网络的攻击。用软件保护器具本身安全性的产品还应具备符合IEC 60730的功能安全措施。

——易用性：器具具有良好的用户使用界面，引导使用者正确操作器具。

3.3 评价分值设置

GB/T 28219—2011给出检测与评价得分权重适用于评价检测方具有充分的产品底层技术资料及大量产品研发信息，适合于企业研发新品后的自我评估，对于第三方机构，该打分方式难以付诸实施。从现有已经实施的部分智能家电产品的评估方法来看，采用的是检测与评价相结合的方式，采用检测得分即评价得分。X、Y权重取相同值，即X=Y=0.5。在此模式下GB/T 28219—2011中的评价记录表可简化表述。对于电子座便器产品可按表1进行评判。

表1 智能特性评价得分表

进行评价记录时应对各个子项目给予明确的评分依据，尽量达到标准所要求的可重复性、可量化及易监督性。例如：对于自诊断项目中的内外部故障诊断项，评价记录应包含详细的得分条款及得分分值（见表2）：

表2 智能特性子项目评价举例

3.4 评价实例

图2为一款电子座便器产品。

图2 电子座便器实样

产品概况为：额定规格为220V，50Hz，1400W，冲洗水加热方式为储水式加热，包含普通冲洗、女性冲洗、通便冲洗、按摩冲洗、座圈温度调节、水温调节、喷嘴位置调整、冲洗力度调整、省电模式等功能。评价人员在测试过程中发现其不具备学习能力，智能被动接受使用者的调整，断电后再次通电无法记忆断电前状态，无防冻报警功能。依据上文所述评价得分表，最终得分见表3。

表3 电子座便器智能化评价评分实例

根据计算公式，该款产品的最终智能化评价得分如下：

Z=0×15%+20×15%+0×15%+80×10%+0× 10%+10×10%+0×10%+70×15%=22.5

根据GB/T 28219—2011智能化技术应用等级分类，该产品属于应用等级4级产品。

4 结语

GB/T 28219—2011为智能家电评价技术提供了方向性指导。但对于特定的智能化家电产品，需要研究人员通过大量实际测评制定出适合于该类产品的评价规范。本研究对电子座便器产品进行的评价方法尝试，是对GB/T 28219—2011的实践应用操作，能够基本满足市售座便器产品的智能化评价需求。但同时也需考虑到产品和标准都是不断发展的，今后评价方法还需不断改进完善，从而更好地做好电子座便器产品的智能化评价。

[1]GB/T 28219—2011 智能家用电器的智能化技术通则

[2]刘东，尹怡欣，涂序彦，等. 广义智能评价在智能家电标准中的应用初探：中国人工智能学会全国学术年会[C]. 2007.

Evaluation Methods for Intelligentization of Electrical Toilet Based on GB/T 28219—2011

Ni Bin, Huang Yi, Cheng Cheng, Quan Wangsun, Zhang Ganlin, Niu Daosen
( Technical Center for Mechanical and Electrical Product Inspection and Testing, Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau )

This study is based on standard GB/T 28219—2011 General rules of intelligentization technology for intelligent household appliances. Researching the character of electrical toilets and developing a method for intelligentization evaluation of electrical toilets. The method is applicable for the testing institute which can rate the intelligence of electrical toilets and evaluate the intelligence grade of the product.

electrical toilet, intelligence, intelligentization evaluation