智慧城市视野下的智慧公厕设计探索

王云鹤，王冰冰

(北京工业大学建筑与城市规划学院)

1 引言

万物互联下，在AI、5G 技术快速发展的今天，我们生活的方方面面都变得更加智能、高效、便利。新技术的诞生，给城市和建筑的设计注入新鲜的、科学的理念。智慧城市的概念也因此应运而生。在城镇化建设过程中，智慧公厕是智慧城市建设中最具代表性的公共设施。如何运用新技术进行运营管理和多功能开发，实现公厕智慧感知、智慧服务、智慧管理，是我们今后努力探寻的方向。

2 目前国内智慧公厕的使用概况

2017 年“厕所革命”以来，大部分城市已经加大了智慧公厕的投入建设。我们可以感受到公园、景区，还有乡间公厕建设的进步。比如深圳的马家龙智慧公厕、莲花山山顶公厕智能基础设施有免费WiFi.智能语音提示，自动洗手机，人脸识别，SOS 紧急呼叫按钮，除臭机和自动风扇，空气质量和温湿度检测等40 多种传感器助力公厕管理，设有无障碍卫生间等人性化设计，还有节水设备、雨水搜集器等。在智慧运营方面运用了BIM 设计理念便于后期管网维护与管理，运用大数据，实现“智慧城市+智慧公厕”衔接。在北京部分城区的公厕，采用真空排导技术冲洗马桶，节水便器，废水再利用，水量和空气在线监测，增加第三卫生间，水量和空气在线监测，安全防爆系统，预警功能，人流量和厕位显示等。在智慧运营方面智能视频数据系统全地区实现自动化控制[1]。

我们发现，尽管升级改造的公厕基本实现了智能化，但是在智慧城市的视野下，如果能把智慧公厕运营产生的所有数据信息共享到城市或地区运营的公共平台上，能科学地进行城市管理、资源的统筹和突发事件的预警，才真正实现了城市公厕智慧化。

3 智慧公厕建设的意义

伴随着大数据、云计算、物联网技术的日趋完善，智慧城市建设时代与新技术的诞生不期而遇。作为智慧城市建设的重要基础设施——智慧公厕，理应与时俱进，融入到智慧城市大的“生命体”中。新技术为公厕革命提供了技术支持，引领城市公厕由智能化走向智慧化。

同时，公厕作为一座城市的名片，自然成为智慧城市建设的重要组成部分。公厕智慧化也必将推动智慧城市的发展与建设[2]。

4 智慧公厕运营管理系统的设想

GB/T36333-2018《智慧城市顶层设计指南》由国家市场监督管理总局与中国国家标准化管理委员会联合发布。在智慧城市建设中，各行各业都要以顶层设计为理论指导，城市公厕设计也不例外，也要纳入到智慧城市设计的整体框架中[3]。

图1 深圳莲花山公厕

智慧公厕的运营管理系统应该包括智慧大脑、网络传输设施、智能基础设施、数据安全控件等。智慧大脑依靠网络传输设施、智能基础设施和数据安全控件提供公厕内外的数据信息，进行分析、处理、共享、决策，再由网络传输设施、智能基础设施和数据安全控件传达指令、执行指令、对公厕实行自我调控。智慧大脑能够密切关注用户的体验，能够及时跟踪使用情况，实现快速发现问题并解决问题的良性循环。

智慧大脑应该包括三个子系统。

1）云平台系统

城市各个公厕零散的数据上传到云平台系统为大数据，并共享到整个智慧城市网运营中。数据经过分析、整理、决策，实现对全市公厕实行自动化控制、使其具备自动感应、自动信息搜集，互联互通，预警和自控的功能。如疫情期间，当出现发热症状的如厕者，其体温情况信息就会自动反馈到云平台，等待指令进行判断，实现疫情追踪、控制和病菌消杀[4]。

2）信息收集系统

系统获取例如光照情况、温度情况、空气质量、人流量情况、厕位信息、用水用电消耗量，安全防爆，预警信息等，这些信息及时共享到云平台系统，以便平台进行整理、分析，发出下一步调节指令。

3）应用系统

系统将数据反馈的决策通过执行类设备、控制类设备以及各类物理接口，实现公厕的实时调控，并及时对执行情况进行跟踪反馈。

在三个系统之间的闭环运营下，公厕才能实现从“思考”到“行动”整个智慧化过程，真正成为一个自我适应，自我感知的“生命体”。

5 智慧公厕的多元功能开发

5.1 生态化功能的开发

公厕的智慧管理关乎百姓的基本生活。公厕功能的开发是以服务公众为目标，同时也要遵循生态发展的原则。智慧公厕的朝向、体形、结构设计要讲究因地制宜，充分考虑气候因素，提升对自然光和自然风的使用效率，充分体现建筑与自然的和谐统一。

5.1.1 引景入室

通过调研，我们可以看到越来越多的城市公厕设计走进自然，关注公厕由内而外的生态设计功能。深圳的莲花山顶公厕（见图1）就将周围景观进行了高效利用。因公厕的东侧可以居高远望，所有卫生间的等候区域均靠东侧布置，采用了开敞处理，引景入室，赋予建筑强烈的自然生态属性。公厕的主体较西侧广场标高下沉600mm ～900mm，建筑体量在广场一侧获得宜人尺度，吊顶和厕格将东侧的山林绿意渗透进来，建筑以自然的姿态融入山林环境中。

5.1.2 利用风资源

公厕设计可以充分利用周围环境的地理条件，实现公厕内部的气流交错，达到自然通风的效果。如深圳莲花山公厕设计利用了山顶开阔地带的地理优势，在公厕分片墙与屋顶之间留有一定距离，形成最大程度的自然对流通风。

5.1.3 开发光能源

在设计上引入自然光。如深圳莲花山公厕屋顶设有天窗，使公厕内部空间高挑舒朗。在光能开发上，也可以采用风能、太阳能等清洁能源供给公厕内部用电，实现自给自足，有效节能。比如，在蛇口招商路的艺术公厕，就用倒光罩将自然光引入室内，满足白天基本所需，还可以储能，为晚上光照提供2h 的光能。

5.1.4 节约水资源

我国水资源比较匮乏，珍惜水资源是基本国策。如何统筹使用城市用水，应该纳入到城市水资源管理中。公厕内部的自动化设备，如自动冲洗、感应出水、洗手和干手一体化智能水龙头，还有雨水回收装置等智能设施可以做到节约用水。另外，粪污的冲洗可以引进“真空排导技术”，这种技术最大的特点就是节水。一个普通水冲式厕所一次用水量大约是6 升左右，而真空排导式厕所用水量是0.5 升。一个拥有13 个厕位的公厕，如果按照每个如厕位平均每天50 次计算，该座厕所每天入厕次数为50×13=650 次，仅这一座公厕每天就可以节水3.5 吨。

5.1.5 精选环保建材

建筑材料绿色环保是人们一直追求的方向。设计时，建筑材料的选择优先使用可再生的资源材料，尽量做到重复利用。随着科技的发展，新型材料越来越多，零污染、零浪费的材料是首选。比如苏州大阳山植物园里的公厕设计者，努力将公厕外形与自然融为一体，选用环保的建筑材料，采用3D 打印技术，以其时代科技感的外形设计成为华东首个3D 打印厕所（见图2）。

图2 苏州大阳山的3D 打印厕所

5.2 休闲、购物功能开发

在如厕功能的外围空间可以设置休闲区域。休闲空间的设计应与如厕空间有较好的隔离。既保证休闲空间拥有较好品质，又保证如厕空间的私密性。在古城西安的唐城遗址城墙下，就有一间改造的公厕（见图3）。公厕利用原有建筑单侧户外空间进行延展。建筑分为公共洗手间、阅读及咖啡间。两者用开放式走廊连接。人行步道贯穿整个建筑，将公厕与阅读和交流空间分离，既互补又互不干扰。公厕与咖啡的异类组合，刚性需求和等待空间的加入，使单调的功能空间向城市休闲空间转化，弱化了公厕的刻板印象，使其更像是一个休闲的场所。

图3 唐城古墙公厕

公厕外围空间可以适当设置购物设备。例如自动售卖机，售卖水、零食、特产、景区纪念品等。用户可以随时自助购买所需商品。如果公厕的延展空间较大，可以开设自助超市、花店或者其他小型的店面，供人们休闲消费。

6 结语

本文通过调查研究，在智慧城市的视野下，提出了智慧公厕运营管理系统的设想。根据目前智慧公厕的建设情况，进行了生态化功能、智慧化设施功能和休闲、购物功能的开发。从信息化技术、社会化服务两个方面探索智慧公厕未来的发展趋势。公厕智慧化是人们对美好生活的向往，也是智慧城市管理者的不懈追求。