CN106773643A - 一种自动控制游泳者位置的控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动控制游泳者位置的控制系统及控制方法，包括一游泳池，其供游泳者使用；一位置感应装置，其实时采集游泳者在游泳池中的位置信息；一信号处理装置，其接收所述位置感应装置发送的游泳者位置信息，计算出游泳者单位时间内的位移信息并形成配置参数；一电动给水装置，其根据所述配置参数向游泳池注入流速流量受控可变的注水水流。本发明通过实时测定游泳者位置并且根据位移信息控制电动给水装置输出的水流大小和速度，从而控制游泳者的位置，确保游泳者在游泳池中始终只需朝着一个方向游动即可，并且大大节省了游泳池空间设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动控制技术，尤其是涉及一种游泳池中自动控制游泳者位置的控制系统及控制方法。
背景技术
游泳池是人们喜爱的从事游泳运动的场地，人们可以在里面活动或进行比赛。多数游泳池建在地面，根据水温可分为一般游泳池和温水游泳池。游泳池游泳运动专门场所。分室内、室外两种。
随着人们的物质生活日益提高，游泳健身也成为部分人群的首选运动方式。但是，在城市中游泳馆的数量有限，无法满足人们的使用需求。
此外，游泳池泳道长度有限，无法满足游泳者保持连续顺畅的游泳体验，容易出现游泳一会儿就游到头的尴尬，并且每条泳道使用者数量有限，多人使用容易出现肢体碰撞，所以游泳池占用空间太大，建设数量有限。
发明内容
本发明设计了一种自动控制游泳者位置的控制系统及控制方法，其解决的技术问题是现有泳池无法给游泳者提供持续不间断的游泳体验，并且传统游泳池占用空间太大，建设数量有限。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种自动控制游泳者位置的控制系统，其特征在于：包括
一游泳池，其供游泳者使用；
一位置感应装置，其实时采集游泳者在游泳池中的位置信息；
一信号处理装置，其接收所述位置感应装置发送的游泳者位置信息，计算出游泳者单位时间内的位移信息并形成配置参数；
一电动给水装置，其根据所述配置参数向游泳池注入流速流量受控可变的注水水流。
进一步，所述电动给水装置的注水水流方向与游泳者在游泳池游泳的方向保持逆向。
进一步，所述位置感应装置由多个主动发光器件和多个被动感光器件构成，主动发光器件和被动感光器件数量相同；多个主动发光器件和多个被动感光器件分别设置在游泳池两侧感应游泳者的位置。
进一步，考虑到光波长在水中传播衰减的参数不同，优选蓝、绿主动发光器件与被动感光器件。
一种自动控制游泳者位置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、信号处理装置预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置信息；
步骤2、游泳者在泳池游泳前进的方向与注水水流方向相反；
步骤3、位置感应装置实时感应游泳者在游泳池中的位置；
步骤4、信号处理装置根据预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置信息和位置感应装置实时感应游泳者的位置信息计算出游泳者的位移信息；
步骤5、根据游泳者的位移信息，通过计算形成电动给水装置的输出功率配置参数；
步骤6、电动给水装置的输出功率变化，形成注水口注水流速的调整；
步骤7、注水水流带动游泳者回到预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置。
进一步，上述步骤2-7形成闭环负反馈循环，实现自动控制游泳者位置，并且确保游泳者在游泳池中始终只需朝着一个方向游动即可。
进一步，所述步骤5中输出功率配置参数来源于游泳者的位移量与电动给水装置的输出功率和注水流速存在同极性变换关系，即：游泳者的位移量变大，电动给水装置的输出功率增大，注水流速增高；游泳者的位移量变小，电动给水装置的输出功率减小，注水流速降低。
该自动控制游泳者位置的控制系统及控制方法具有以下有益效果：
本发明通过实时测定游泳者位置并且根据位移信息控制电动给水装置输出的水流大小和速度，从而控制游泳者的位置，确保游泳者在游泳池中始终只需朝着一个方向游动即可，并且大大节省了游泳池空间设置。
附图说明
图1：本发明自动控制游泳者位置的控制方法流程方框图；
图2：本发明自动控制游泳者位置的控制系统的位置感应装置的功能结构框图；
图3：图1形成闭环负反馈循环控制结构的方框示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：
以下结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，应当理解，下述的说明涉及的优选实施方式仅用于本发明的解释说明，而非用于本发明自我限定的用途。
图1是本发明控制系统设计方法流程，结合图1说明加密方法的步骤包括：
如图1的101所示：预先设定游泳者在泳池中应当所处的位置为P0，启动电动给水装置以缺省功率工作，产生缺省的泳池注水流速V0。
如图1的102所示：游泳者进入泳池，与注水流水逆向游泳。
如图1的103所示：位置感应装置实时感知游泳者在泳池中当前位置P1。
如图1的104所示：信息处理装置计算P1与P0的差值，当P1-P0结果为正值，代表游泳者向注水口方向发生前进位移；当P1-P0结果为负值，代表游泳者向注水口方向发生后退位移；当游泳者发生前进位移，此时需要增大电动给水装置的当前输出功率；当游泳者发生后退位移，此时需要减小电动给水装置的当前输出功率；信息处理装置生成电动给水装置输出功率的新配置参数发送给电动给水装置。
如图1的105所示：电动给水装置接收输出功率的配置参数，调整输出功率影响注水水流流速；当游泳者发生前进位移，注水水流流速将在缺省流速V0基础上增加；当游泳者发生后退位移，注水水流流速将在缺省流速V0基础上降低。
如图1的106所示：注水水流流速的变化带动游泳者位置的变化，当上述流程工作于闭环负反馈状态时，能够自动控制游泳者位置始终处于预先设定的位置范围内。
以上描述了本发明的基本原理和主要特征，人们应当了解，本发明不受上述实施例的限制，上述说明和实施例描述只是作为本发明的原理阐述。在不脱落本发明精神和技术范围的情况下，本发明可以有各种变化和改进，这些变化和改进都落于本发明要求保护的范围之中。本发明要求保护范围由所附权利要求书及其等效物界定。
图2是本发明位置感应装置的功能结构框图，结合图2说明位置感应装置实时感知游泳者在泳池中当前位置的机理：
如图2所示：201为由主动发光器件构成的等间隔发光器件阵列；202为由被动感光器件构成的等间隔感光器件阵列；发光器件阵列与感光器件阵列位置严格对应地专配在泳池的相对池壁上；考虑到光波长在水中传播衰减的参数不同，当前优选蓝绿发光源器件与感光器件；
如图2所示：发光器件阵列与感光器件阵列上的编号器件严格一一对应，即发光器件阵列201的发光器件1发出光源，仅能被感光器件阵列202的感光器件1探测；发光器件阵列201的发光器件2发出光源，仅能被感光器件阵列202的感光器件2探测；......依次类推直至发光器件阵列201的发光器件8发出光源，仅能被感光器件阵列202的感光器件8。
如图2所示：当游泳者203处于泳池位置探测区域，将阻挡发光器件发出光源传播至对应感光器件，如图所示将阻挡发光器件阵列201的发光器件1，2，3，4所发光源，导致感光器件阵列202的感光器件仅5，6，7，8能有探测响应。使得位置探测装置能够探测到游泳者的准确位置。
如图3所示，闭环负反馈循环结构是指：1、游泳者(与注水口逆向)游泳，脱离预设位置产生位移量；2、位置感应装置感知游泳者位置，发给信息处理装置；3、信息处理装置计算出位移量大小，配置电动给水装置的功率；4、电动给水装置功率调整，对应注水口注水流速改变；5、注水水流作用于人体，抵消位移，回到预设位置；6、重复进行上述1-5。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种自动控制游泳者位置的控制系统，其特征在于：包括
一游泳池，其供游泳者使用；
一位置感应装置，其实时采集游泳者在游泳池中的位置信息；
一信号处理装置，其接收所述位置感应装置发送的游泳者位置信息，计算出游泳者单位时间内的位移信息并形成配置参数；
一电动给水装置，其根据所述配置参数向游泳池注入流速流量受控可变的注水水流。
2.根据权利要求1所述自动控制游泳者位置的控制系统，其特征在于：所述电动给水装置的注水水流方向与游泳者在游泳池游泳的方向保持逆向。
3.根据权利要求1或2所述自动控制游泳者位置的控制系统，其特征在于：所述位置感应装置由多个主动发光器件和多个被动感光器件构成，主动发光器件和被动感光器件数量相同；多个主动发光器件和多个被动感光器件分别设置在游泳池两侧感应游泳者的位置。
4.根据权利要求1、2或3所述自动控制游泳者位置的控制系统，其特征在于：考虑到光波长在水中传播衰减的参数不同，优选蓝、绿主动发光器件与被动感光器件。
5.一种自动控制游泳者位置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、信号处理装置预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置信息；
步骤2、游泳者在泳池游泳前进的方向与注水水流方向相反；
步骤3、位置感应装置实时感应游泳者在游泳池中的位置；
步骤4、信号处理装置根据预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置信息和位置感应装置实时感应游泳者的位置信息计算出游泳者的位移信息；
步骤5、根据游泳者的位移信息，通过计算形成电动给水装置的输出功率配置参数；
步骤6、电动给水装置的输出功率变化，形成注水口注水流速的调整；
步骤7、注水水流带动游泳者回到预先设置游泳者在泳池中应当处于的位置。
6.根据权利要求5所述自动控制游泳者位置的控制方法，其特征在于：上述步骤2-7形成闭环负反馈循环，实现自动控制游泳者位置，并且确保游泳者在游泳池中始终只需朝着一个方向游动即可。
7.根据权利要求5或6所述自动控制游泳者位置的控制方法，其特征在于：所述步骤5中输出功率配置参数来源于游泳者的位移量与电动给水装置的输出功率和注水流速存在同极性变换关系，即：游泳者的位移量变大，电动给水装置的输出功率增大，注水流速增高；游泳者的位移量变小，电动给水装置的输出功率减小，注水流速降低。
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