一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统的制作方法

本发明涉及智能健康卫浴，尤其涉及一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，智能家居设备逐渐成为现代生活的重要组成部分。在众多家居设备中，马桶作为日常生活中不可或缺的洁具，其功能和性能的提升一直是人们关注的焦点。然而，传统马桶在功能设计和用户体验方面存在诸多不足，难以满足现代社会对健康和舒适生活的追求。

2、1、传统马桶的功能局限性

3、传统马桶仅具备基本的排泄功能，缺乏智能化和健康监测能力。其主要功能包括：提供一个固定的排泄空间，将排泄物通过下水道排出。通过水箱或直接供水系统冲洗马桶，清洁排泄物并防止堵塞。部分马桶配备有座圈加热、喷水清洗等基本功能，但这些功能相对独立且操作复杂。

4、2、传统马桶存在的问题

5、传统马桶的除臭功能大多依赖手动操作，用户需要主动按下除臭按钮才能启动除臭系统。这种“事后补救”式的除臭方式无法从源头上预防异味的产生，用户体验差。除臭系统通常仅针对气体异味，缺乏对排泄物产生的多种异味成分的综合处理能力。例如，氨气（nh3）、硫化氢（h2s）和挥发性有机物（vocs）等常见异味成分无法被有效去除，导致卫生间内异味弥漫，影响空气质量和人体健康。传统除臭系统的除臭效果通常较差，无法根据异味浓度自动调节除臭功率，导致除臭效率低下且能耗较高。马桶作为人体排泄的直接接触点，蕴含着丰富的健康信息，如尿液成分、排便频率等。然而，传统马桶几乎完全忽略了这一潜力，仅作为一个“排污”器具，未能向“健康监测”终端演进。传统马桶无法对用户的健康状况进行实时监测和分析，更无法提供健康建议或预警。例如，尿液中的葡萄糖、蛋白质、潜血等成分异常是多种疾病的早期信号，传统马桶无法检测这些指标，导致用户错过早期干预的机会。

6、传统马桶的各个功能模块（如除臭系统、洁身系统、冲刷系统、投放系统等）大多独立工作，缺乏协同智能体验。例如，除臭系统在工作时可能干扰光学检测模块的正常运行，而传统马桶无法解决这种功能冲突。由于功能模块之间的孤立性，用户在使用过程中需要手动切换不同功能，操作复杂且体验不佳。例如，用户需要手动添加清洁剂、手动调节喷水强度等，增加了使用负担。传统马桶的清洁剂投放机构需要用户定期手动添加清洁剂，操作繁琐且容易被忽略，导致清洁效果不稳定。长期使用后，马桶的抽气管路和冲水系统容易滋生细菌并堵塞，影响正常使用。传统马桶缺乏自清洁功能，用户需要定期手动清洗管路，增加了维护成本和时间。

7、随着人们对健康和生活品质的关注度不断提高，传统马桶的局限性愈发明显。现代家庭不仅需要一个能够有效去除异味、保持卫生间空气清新的马桶，还需要一个能够实时监测健康状况、提供健康建议的智能健康终端。此外，用户对于操作便捷性和维护简便性的需求也在不断增加，为此我们提出一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，以解决上述背景技术中所提出的问题。

2、为了解决上述的技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，包括马桶主体、水箱、除臭模块、投放机构，还包括：

4、多模态感知阵列，包括气体传感器组、光学检测模块、压力与红外传感器、流量与水质传感器；

5、中央智能处理单元，接收所有传感器的数据，运行内置的ai算法模型；

6、协同执行与联动系统，包括智能除臭模块、健康数据管理与提示模块、个性化体验模块、自清洁与维护升级模块。

7、优选的，所述气体传感器组集成于坐垫凸环或马桶内腔，用于实时监测氨气、硫化氢、甲烷异味浓度。

8、优选的，所述光学检测模块设置于马桶壁或水封管路的上游，采用微型光谱分析传感器对尿液进行无侵入式初步筛查；所述中央智能处理单元运行基于深度学习的分析算法，通过以下表达式实现尿液成分异常的智能判断：，其中，表示第个检测参数的测量值，和分别表示第个参数的均值和标准差，为检测参数的总数，用于评估尿液成分的异常程度。

9、优选的，所述压力与红外传感器分别设置于座圈和马桶盖朝向马桶座的一侧，用于实现无感落座感知和用户接近检测。

10、优选的，所述流量与水质传感器用于监测冲水流量、水箱水质，所述中央智能处理单元运行基于自适应滤波算法的水质评估模型，通过以下表达式实现水质变化的实时分析：，其中，表示当前时刻的水质测量值，表示当前时刻的水质估计值，为自适应滤波系数，取值范围为，用于平衡当前测量值与历史估计值的权重。

11、优选的，所述协同执行与联动系统包括智能除臭、健康数据管理与提示、个性化体验、自清洁与维护升级功能。

12、优选的，所述中央智能处理单元运行基于多模态数据融合的协同控制算法，通过以下表达式实现系统的高效协同运行：，其中，表示时刻的系统控制输入，表示时刻的传感器测量值，表示时刻的系统状态估计值，为卡尔曼增益矩阵，为观测矩阵。

13、优选的，所述智能除臭模块包括主控芯片、电源模块、按键模块、抽风装置、压力传感器、加热模块、温度传感器、红外传感器、通信模块和扬声器，与主控芯片电连接。

14、优选的，还包括健康监测模块，所述健康监测模块用于对排泄物成分进行检测分析。

15、可以毫无疑义的看出，通过本申请的上述的技术方案，必然可以解决本申请要解决的技术问题。

16、同时，通过以上技术方案，本发明至少具备以下有益效果：

17、1、本发明能够实现主动除臭，从手动按键变为无感自动，并能根据异味严重程度智能调节风量，体验更佳，能效更优。

18、2、本发明将马桶从洁具定义为健康终端，提供了低成本、无侵入的日常健康筛查可能性，具有巨大的社会价值和市场吸引力。

19、3、本发明打破了各功能模块的信息孤岛，通过中央智能处理单元实现了整体体验的优化，解决了单一功能叠加带来的冲突问题。

20、4、本发明全程近乎无感操作，却能提供个性化、前瞻性的服务，同时通过自清洁和智能投放，大大降低了用户的维护负担。

1.一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，包括马桶主体、水箱、除臭模块、投放机构，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述气体传感器组集成于坐垫凸环或马桶内腔，用于实时监测氨气、硫化氢、甲烷异味浓度。

3.根据权利要求1所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述光学检测模块设置于马桶壁或水封管路的上游，采用微型光谱分析传感器对尿液进行无侵入式初步筛查；所述中央智能处理单元运行基于深度学习的分析算法，通过以下表达式实现尿液成分异常的智能判断：，其中，表示第个检测参数的测量值，和分别表示第个参数的均值和标准差，为检测参数的总数，用于评估尿液成分的异常程度。

4.根据权利要求2所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述压力与红外传感器分别设置于座圈和马桶盖朝向马桶座的一侧，用于实现无感落座感知和用户接近检测。

5.根据权利要求3所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述流量与水质传感器用于监测冲水流量、水箱水质，所述中央智能处理单元运行基于自适应滤波算法的水质评估模型，通过以下表达式实现水质变化的实时分析：，其中，表示当前时刻的水质测量值，表示当前时刻的水质估计值，为自适应滤波系数，取值范围为，用于平衡当前测量值与历史估计值的权重。

6.根据权利要求1所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述协同执行与联动系统包括智能除臭、健康数据管理与提示、个性化体验、自清洁与维护升级功能。

7.根据权利要求5所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述中央智能处理单元运行基于多模态数据融合的协同控制算法，通过以下表达式实现系统的高效协同运行：，其中，表示时刻的系统控制输入，表示时刻的传感器测量值，表示时刻的系统状态估计值，为卡尔曼增益矩阵，为观测矩阵。

8.根据权利要求1所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，所述智能除臭模块包括主控芯片、电源模块、按键模块、抽风装置、压力传感器、加热模块、温度传感器、红外传感器、通信模块和扬声器，与主控芯片电连接。

9.根据权利要求1所述的一种多模态感应与智能调控的主动健康管理马桶系统，其特征在于，还包括健康监测模块，所述健康监测模块用于对排泄物成分进行检测分析。