CN109183925A - 一种便器冲水方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便器冲水方法、装置及系统，该方法包括：S1，人体感应传感器在人体离开后唤醒控制器；S2，控制图像传感器采集便池图像；S3，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标；S4，依据目标坐标计算出带动喷头在虚拟二维坐标系构建的平面内转动的舵机转动角度和带动喷头和舵机绕虚拟二维坐标系的横轴转动的步进电机转动角度，使喷头喷出水柱的落水点位于目标坐标；S5，记录累积冲水时间；S6，冲水结束。冲水过程中喷头跟随便池图像中的最大污斑进行定点冲洗，通过步进电机和舵机使喷头水柱的落水点位于最大污斑中点，精确定位冲洗，去污斑效果好，耗水量少，仪器耗电少，运营成本少，可大规模推广。

Description

一种便器冲水方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及一种冲水方法，特别是涉及一种便器冲水方法、装置及系统。

背景技术

节水为当今社会的焦点之一，特别是在厕所这个人员聚集的地方，传统厕所冲水系统在使用过程中暴露出很多缺点，如：

(1)冲洗效果差，总会残留污斑，时间过长，会臭气熏天，使人不愿入厕，导致恶性循环，影响城市形象；

(2)耗水量大，未考虑节能设施；

(3)成本高，时常需要清洁人员来进行冲洗造成极高的运营成本；

(4)为了清洗干净，大量使用化学试剂，污染环境。

针对耗水量大的问题，公开号为CN207277469U的中国专利披露了一种厕所便器智能冲水系统装置，是由:流量传感器(1)、电磁阀(2)、红外传感器(3)、图像传感器(4)、射灯(5)、便器(6)、图像采集卡(7)、图像预处理模块(8)、图像处理模块(9)、主控单元(10),Ⅰ驱动电路(11)、Ⅱ驱动电路(12)、电源电路(13)、Ⅰ光电耦合器(14)、Ⅱ光电耦合器(15)、Ⅰ放大器(16)、Ⅱ放大器(17),A/D采样电路(18)、采集控制电路板(19)构成；其特征在于:便器(6)后方设置自来水管道，便器(6)的自来水管道上分别设置流量传感器(1)、电磁阀(2)；便器(6)的自来水管道一侧设置采集控制电路板(19)；采集控制电路板(19)一侧分别设置红外传感器(3)、图像传感器(4),射灯(5)，红外传感器(3)对应便器(6)前端设置，射灯(5)、图像传感器(4)分别对应便器(6)上口设置。该专利对便器内是否有大便进行检测和对比，区分如厕人是大便或小便，大便多冲水，小便少冲水，每天每人使用便器冲洗用水量能够降低60％以上；大面积推广使用，能够大量节约水资源。但该专利在检测到如厕人大便时定水量冲洗，没有对大便定点冲洗，做到进一步节水和提高冲水效率，且在冲洗完后对残留污斑没有进行检测，存在冲洗不彻底的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种便器冲水方法、装置及系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种便器冲水方法，包括：

S1，人体感应传感器检测到人体离开便器后输出唤醒信号唤醒控制器；

S2，控制器控制图像传感器采集便池图像；对便池图像建立虚拟二维坐标系，并进行纠正处理；

S3，控制器判断图像中是否存在污斑，若不存在，执行S6；

若存在，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标，执行S4；

S4，依据目标坐标计算出带动喷头在虚拟二维坐标系构建的平面内转动的舵机转动角度和带动喷头和舵机绕虚拟二维坐标系的横轴转动的步进电机转动角度；

控制器按照步进电机转动角度和舵机转动角度控制步进电机转轴转动和舵机台面转动，使喷头喷出水柱的落水点位于目标坐标；

打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t1后，关闭电磁阀，记录舵机转动角度和步进电机转动角度，所述t1＞0；

S5，记录累积冲水时间，若累积冲水时间达到预设时间，执行步骤S6，若累积冲水时间未达到预设时间，重复执行S2，S3；

S6，冲水结束，对舵机和步进电机进行回零位处理，控制器进入休眠模式。

上述技术方案的有益效果为：冲水过程中，喷头跟随便池图像中的最大污斑进行定点冲洗，通过步进电机和舵机使喷头喷出水柱的落水点位于最大污斑中点，实现了精确定位冲洗，去污斑效果好，耗水量少，仪器耗电少，运营成本少，可大规模推广；人性化地检测到用户离开后才开启摄像头以及后续冲水，保障了用户隐私。

在本发明的一种优选实施方式中，所述S1还包括空位提示步骤：

当人体感应传感器检测到人体离开便器且延长时间t3后，控制器控制便位外部或便位门上的指示器指示该便位无人；所述t3大于0；当人体感应传感器检测到人体靠近便器后，控制器控制指示器指示该便位有人；

和/或在所述S2之前还包括：

控制器根据气味传感器的输出信息判断用户大便还是小便，若是大便执行S2，若是小便，打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t2后，关闭电磁阀，所述0＜t2＜t1；

和/或还包括冲水流量统计步骤，包括：

控制器对喷头所在管路的流量传感器输出的流量信息和电磁阀的累积开通时间进行积分运算获得冲水量。

上述技术方案的有益效果为：进行便位统计，在便位所在厕所外或便位门上进行显示，方便人员使用。在检测到用户离开便器后，通过气味传感器输出信息能判断处大便、小便，根据大小便选择不同的冲水方式，以便节水。可实现便器冲水量的统计。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述S2中，虚拟二维坐标系包括横轴X和纵轴Y，分别将横轴X和纵轴Y划分为M格和N格，便池图像中像素点在横轴X和纵轴Y上的格数分别定义为横轴坐标和纵轴坐标，所述M和N均为正整数。

上述技术方案的有益效果为：二维坐标系构建和坐标赋值简单易行，便于后续计算。

在本发明的一种优选实施方式中，所述S2中纠正处理包括：

S21，将图像传感器的输出图像等效为等腰梯形图像，获得等腰梯形图像上所有像素点在虚拟二维坐标系中的坐标；

S22，将等腰梯形图像纠正为以M格为宽，以N格为长的矩形图像，所述等腰梯形图像中的四个顶点在纠正后为矩形图像的四个顶点，基于纠正前后相对位置不变原理，等腰梯形图像中任一像素点坐标值(x',y')经纠正后的坐标值(x,y)的计算公式为：

所述L为：

其中，(a',b')、(c',b')、(d',f')和(e',f')分别为等腰梯形左下顶点坐标、右下顶点坐标、左上顶点坐标和右上顶点坐标；m为像素点(x',y')沿等腰梯形图像左边界平行方向的延长线与下边界交点的横坐标值，L为像素点(x',y')沿等腰梯形图像上或下边界平行方向与两边界相交的延长线段。

上述技术方案的有益效果为：纠正摄像头的拍摄镜头与垂直方向的夹角偏差，使污斑定位更准确。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述S3中，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标的步骤包括：

S31，对便池图像进行二值化处理；

S32，基于像素点的像素值依次判断二值化图像中所有像素点是否是污斑点，若像素点的像素值大于等于污斑阈值，该像素点为污斑点，记录该像素点的坐标值，若像素点的像素值小于污斑阈值，该像素点为非污斑点；

S33，从二值化图像的像素点阵列中，统计每行污斑点中横坐标连续且连续长度最长的污斑点组；比较各行污斑点组的连续长度，将长度最长的污斑点组所在污斑定义为最大污斑，并将污斑点组的中点坐标作为目标坐标。

上述技术方案的有益效果为：给出了识别污斑点、最大污斑，以及获取目标坐标的方法，该方法识别速度快，能快速获得目标坐标，计算量少，提高了系统的动态响应性能。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述S4中，基于目标坐标获得步进电机转动角度的方法为：

基于喷头固定点在虚拟二维坐标系上的投影点与目标坐标的距离z，喷头固定点与虚拟二维坐标系平面的垂直距离H，以及喷头所在管路的水压值P，从步进电机转动角度配置表中查找出相应的步进电机转动角度θ；

和/或基于目标坐标计算舵机转动角度α的公式为：

α＝arctan(x/y)；

其中，所述x，y分别为目标坐标的横轴坐标值和纵轴坐标值；

和/或在所述S4中，当持续冲水时间t1，关闭电磁阀后，还包括控制器根据流量传感器输出的流量值判断故障的步骤：

若流量传感器输出的流量值未达到故障流量阈值，认为无故障；若流量传感器输出的流量值达到故障流量阈值，认为有故障，并上报故障信息至远端的服务器。

上述技术方案的有益效果为：给出了获得步进电机转动角度θ和舵机转动角度α的计算方法，方法简单快速。对电磁阀等器件引起的系统故障检测，当关闭电磁阀后，流量不为零，说明控制系统损坏，会给后台服务器告警，避免浪费，方便管理。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种便器冲水装置，包括设置在便池内切位于下水道入口对立侧的喷头，设置有喷头连接部并带动喷头在水平面内转动的舵机，带动喷头和舵机一起在竖直面内转动的步进电机，设置在喷头所在管路的电磁阀、水压传感器；

还包括固定在喷头正上方拍摄便池图像的图像传感器，人体感应传感器，以及按照权利要求1-6之一所述的方法基于人体感应传感器和图像传感器的输出信息控制电磁阀、舵机和步进电机进行冲水的控制器。

上述技术方案的有益效果为：具有上述便器冲水方法的有益效果。

在本发明的有一种优选实施方式中，还包括气味传感器，所述控制器的气味输入端与气味传感器的输出端连接；

和/或还包括设置在喷头所在管路上的流量传感器，所述流量传感器的输出端与控制器的流量输入端连接；

和/或还包括设置在便位外部或便位门上的指示器，所述指示器信号输入端与控制器的指示控制端连接。

上述技术方案的有益效果为：用于根据气味传感器输出信息判断大便或小便，以便控制器采取不同的冲水方式；测量冲水管路中的流量，便于统计长期和短期用水量；用于便位有人和无人指示，方便人员使用。

在本发明的有一种优选实施方式中，将所述电磁阀、电磁阀所在管路的部分或全部埋入地面下，且在埋入地面下的电磁阀、管路上覆盖沙子。

上述技术方案的有益效果为：将电磁阀、电磁阀所在的部分或全部管路埋入地面可节省空间，并且安全可靠，可以节省维护成本，通过覆盖沙子可以防潮，延长器件的使用寿命。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种便器冲水系统，包括至少一个便器，以及权利要求7-9之一所述的安装在便器上的便器冲水装置，服务器，以及多个客户端；

每个便器冲水装置还设置有通信模块，所述通信模块的有线端与控制器的数据接口通信连接；所述通信模块的无线端与服务器的输入端无线连接，客户端通过因特网访问服务器。

上述技术方案的有益效果为：建立无线通信网络，可实现大数量、大范围便器管理，不受线缆的束缚。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中便器冲水系统的系统框图；

图2是本发明一具体实施方式中污斑冲洗动态示意图；

图3是本发明一具体实施方式中便器冲水方法的流程图；

图4是本发明一具体实施方式中对便池图像建立虚拟二维坐标系的示意图；

图5是本发明一具体实施方式中便池图像纠正原理图，其中，图5(a)纠正前图像，图5(b)纠正后图像；

图6是本发明一具体实施方式中污斑对比示意图；

图7是本发明一具体实施方式中污斑对比流程图；

图8是本发明一具体实施方式中步进电机转动角度计算原理图；

图9是本发明一具体实施方式中舵机转动角度计算原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明公开了一种便器冲水方法，如图3所示，包括：

S1，人体感应传感器检测到人体离开便器后输出唤醒信号唤醒控制器；

S2，控制器控制图像传感器采集便池图像；对便池图像建立虚拟二维坐标系，并进行纠正处理；

S3，控制器判断图像中是否存在污斑，若不存在，执行S6；

若存在，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标，执行S4；

S4，依据目标坐标计算出带动喷头在虚拟二维坐标系构建的平面内转动的舵机转动角度和带动喷头和舵机绕虚拟二维坐标系的横轴转动的步进电机转动角度；

控制器按照步进电机转动角度和舵机转动角度控制步进电机转轴转动和舵机台面转动，使喷头喷出水柱的落水点位于目标坐标；

打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t1后，关闭电磁阀，记录舵机转动角度和步进电机转动角度，所述t1＞0；

S5，记录累积冲水时间，若累积冲水时间达到预设时间，执行步骤S6，若累积冲水时间未达到预设时间，重复执行S2，S3；

S6，冲水结束，对舵机和步进电机进行回零位处理，控制器进入休眠模式。

在本实施方式中，虚拟二维坐标系优选为水平面坐标系。纠正处理主要纠正图像传感器的镜头竖直向下拍摄时镜头的中线与竖直线之间的夹角引起的图像畸变误差。零位可包括步进电机零位和舵机零位，步进电机零位可定义为步进电机转轴带动喷头和舵机转动到喷头的喷射方向竖直向下时的位置，达到该位置转动的角度对应了一个步进电机零位控制量。舵机零位可定义为与喷头一体设置的圆柱形喷杆在虚拟二维坐标系平面上的投影与坐标系平面中的横轴垂直，达到该位置舵机转动的角度对应了一个舵机零位控制量。

在本实施方式中，控制器对步进电机和舵机转动角度的控制是通过将转动角度转换为相应的PWM控制量进行的。在S4中，持续冲水时间t1且关闭电磁阀后，记录当前的舵机转动角度和步进电机转动角度，在累积冲水时间未达到预设时间而进行下一次冲水时，首选根据下次冲水的目标坐标计算出下次的舵机转动角度和步进电机转动角度，控制器下次实际对舵机的PWM控制量为计算出的下次舵机转动角度减去当前记录的舵机转动角度的差值对应的PWM控制量；控制器下次实际对步进电机控制量为下次计算的步进电机转动角度减去当前记录的步进电机转动角度的差值对应的PWM控制量。

在本实施方式中，t1优选但不限于为秒级时间，如5s。预设时间可为分钟级别，如2分钟。在累积冲水时间没有达到预设时间时，对冲水时间t1进行累积。优选的，在累计冲水时间达到预设时间时，控制器记录一次异常事件并上报远端服务器，进行故障预警。

在本实施方式中，冲水动态示意图如图2所示，位于便池的下水道入口对立侧正中央的喷头的喷水路径如图2中的箭头所示，在累积冲水时间未达到预设时间时，喷头每次的喷水路径跟随最大污斑，直到将所有的斑块冲入图2中椭圆形的下水道入口。

一种优选实施方式中，在S4中，持续冲水时间t1并关闭电磁阀后，可将舵机和步进电机进行回零位处理，此时，无需记录当前的记录舵机转动角度和步进电机转动角度。

在本发明的一种优选实施方式中，S1还包括空位提示步骤：

当人体感应传感器检测到人体离开便器且延长时间t3后，控制器控制便位外部或便位门上的指示器指示该便位无人；当人体感应传感器检测到人体靠近便器后，控制器控制指示器指示该便位有人；t3大于0；

和/或在S2之前还包括：

控制器根据气味传感器的输出信息判断用户大便还是小便，若是大便执行S2，若是小便，打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t2后，关闭电磁阀，0＜t2＜t1；

和/或还包括冲水流量统计步骤，包括：

控制器对喷头所在管路的流量传感器输出的流量信息和电磁阀的累积开通时间进行积分运算获得冲水量。

在本实施方式中，指示器优选但不限于为彩色灯、显示屏幕等，彩色灯可为三色LED灯，当有人时显示红灯，当无人时显示绿灯。显示屏幕可选用LED显示阵列，显示“有人”或“无人”字样。t3为正数，秒级单位，如5s。

在本实施方式中，由于小便更容易冲洗，因此，t2可小于t1，可为3秒。控制器实时采集流量传感器输出的流量信息，并将流量值与一段时间进行积分，就可以求出该段时间的累积用水量；优选的，控制器记录并累积电磁阀的开通时间获得电磁阀的累积开通时间，将流量值与电磁阀的累积开通时间进行积分，可减少运算量，提高计算精度。

在本发明的一种优选实施方式中，如图4所示，S2中，虚拟二维坐标系包括横轴X和纵轴Y，分别将横轴X和纵轴Y划分为M格和N格，便池图像中像素点在横轴X和纵轴Y上的格数分别定义为横轴坐标和纵轴坐标，所述M和N均为正整数。

在本实施方式中，M和N均为正整数，如横轴X上M格为80格，纵轴Y上N格为60格，M格的实际长度值可为便池实际宽度、N格的长度值可为便池实际长度，污斑显示为黑，便池本体显示为白，在该坐标系中，横轴X的方向为便池宽度方向，纵轴Y的方向为便池长度方向。

在本发明的一种优选实施方式中，如图5(a)和图5(b)所示，S2中纠正处理包括：

S21，将图像传感器的输出图像等效为等腰梯形图像，获得等腰梯形图像上所有像素点在虚拟二维坐标系中的坐标；

S22，将等腰梯形图像纠正为以M格为宽，以N格为长的矩形图像，等腰梯形图像中的四个顶点在纠正后为矩形图像的四个顶点，基于纠正前后相对位置不变原理，等腰梯形图像中任一像素点坐标值(x',y')经纠正后的坐标值(x,y)的计算公式为：

所述L为：

其中，(a',b')、(c',b')、(d',f')和(e',f')分别为等腰梯形左下顶点坐标、右下顶点坐标、左上顶点坐标和右上顶点坐标；m为像素点(x',y')沿等腰梯形图像左边界平行方向的延长线与下边界交点的横坐标值，L为像素点(x',y')沿等腰梯形图像上或下边界平行方向与两边界相交的延长线段。

在本实施方式中，由于摄像头放置于竖直方向有一定的夹角，所以摄取到的图像会近似于一个等腰梯形,由于摄像头是固定的，则拍摄到畸变图像(便池)是始终保持不变的，则等腰梯形的四个顶点纠正变换后是矩形图像的四个顶点，且方位不变，公式推导如下，依据纠正变换前后图像中像素点之间相对距离不变原理，得到：

由此得到：

L将原梯形分为上下2个梯形，面积分别为S1、S2，原梯形面积S＝S1+S2，从而得到L值，即：

推导得到：

在本发明的一种优选实施方式中，在S3中，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标的步骤包括：

S31，对便池图像进行二值化处理；

S32，基于像素点的像素值依次判断二值化图像中所有像素点是否是污斑点，若像素点的像素值大于等于污斑阈值，该像素点为污斑点，记录该像素点的坐标值，若像素点的像素值小于污斑阈值，该像素点为非污斑点；

S33，从二值化图像的像素点阵列中，统计每行污斑点中横坐标连续且连续长度最长的污斑点组；比较各行污斑点组的连续长度，将长度最长的污斑点组所在污斑定义为最大污斑，并将污斑点组的中点坐标作为目标坐标；

和/或在S4中，当持续冲水时间t1，关闭电磁阀后，还包括控制器根据流量传感器输出的流量值判断故障的步骤：

若流量传感器输出的流量值未达到故障流量阈值，认为无故障；若流量传感器输出的流量值达到故障流量阈值，认为有故障，并上报故障信息至远端的服务器。

在本实施方式中，故障流量阈值可为0，或者为流量传感器的本底噪声电压值。

在本实施方式中，如图4所示为滤波以及二值化处理后图像，便池本体为白色，污斑为黑色；优选的，如图7所示，对二值化图像还进行了进行滤波去燥处理。污斑阈值可为白色像素点像素值和黑色像素点像素值的平均值。图6中标识了两个污斑1和2，污斑1的横坐标连续长度大于污斑2，因此污斑1为最大污斑。

在本发明的一种优选实施方式中，在S4中，基于目标坐标获得步进电机转动角度的方法为：

如图8所示,基于喷头固定点在虚拟二维坐标系上的投影点与目标坐标的距离z，喷头固定点与虚拟二维坐标系平面的垂直距离H，以及喷头所在管路的水压值P，从步进电机转动角度配置表中查找出相应的步进电机转动角度θ；

和/或如图9所示，基于目标坐标计算舵机转动角度α的公式为：

α＝arctan(x/y)；

其中，所述x，y分别为目标坐标的横轴坐标值和纵轴坐标值。

在本实施方式中，在使用前需要经过大量实验建立步进电机转动角度配置表，其形式如下表所示：

在本实施方式中，喷头位于虚拟二维坐标系横轴的中点，其横轴坐标值为0。

本发明提供了一种便器冲水装置，如图1所示，包括设置在便池的下水道入口对立侧的喷头，设置有喷头连接部并带动喷头在水平面内转动的舵机，带动喷头和舵机一起在竖直面内转动的步进电机，设置在喷头所在管路的电磁阀、水压传感器；

还包括固定在喷头正上方拍摄便池图像的图像传感器，人体感应传感器，以及按照权利要求1-6之一所述的方法基于人体感应传感器和图像传感器的输出信息控制电磁阀、舵机和步进电机进行冲水的控制器。

在本实施方式中，图像传感器可选择摄像头，优选的设置在便池水箱上，镜头垂直向下拍摄；优选为二值化图像传感器，直接输出二值化处理后的图像，以减少控制器的运算，其型号可为OV7725；喷头与喷杆为一体管状结构，舵机的连接部可为夹紧机构。舵机与步进电机通过刚性的转接件固定连接，转接件一端与步进电机转轴固定连接，另一端通过螺丝等零件与舵机连接，步进电机的转轴转动，带动舵机以及舵机上的喷头转动。控制器选用K60单片机，型号可为K60FX512VLQ15，水压传感器的选用型号可为2W-025-08，舵机的型号可选用SD-5，步进电机的型号可选用57BYG250B，电磁阀的型号可为2W-025-08。人体感应传感器可选用人体红外探测传感器，其输出信号与控制器的带唤醒功能的管脚连接。优选的，控制器通过继电器来控制电磁阀，这样开关控制效果更好。

在本发明的有一种优选实施方式中，还包括气味传感器，控制器的气味输入端与气味传感器的输出端连接；

和/或还包括设置在喷头所在管路上的流量传感器，流量传感器的输出端与控制器的流量输入端连接；

和/或还包括设置在便位外部或便位门上的指示器，指示器信号输入端与控制器的指示控制端连接。

在本实施方式中，粪便的气味是因细菌作用的产物如吲哚、粪臭素、硫醇、硫化氢等引起的，气味传感器可选用硫化氢传感器，其型号可选择ME3-H2S，其输出端与控制器的A/D采集管脚连接。流量传感器的型号可选用LD-15。

在本发明的有一种优选实施方式中，将电磁阀、电磁阀所在管路的部分或全部埋入地面下，且在埋入地面下的电磁阀、管路上覆盖沙子。

本发明还公开了一种便器冲水系统，如图1所示，包括至少一个便器，以及权利要求7-9之一所述的安装在便器上的便器冲水装置，服务器，以及多个客户端；

每个便器冲水装置还设置有通信模块，通信模块的有线端与控制器的数据接口通信连接；所述通信模块的无线端与服务器的输入端无线连接，客户端通过因特网访问服务器。

在本实施方式中，通信模块可选用GPRS通信模块，型号可选用Goouuu_GA6。服务器可为云端服务器，客户端可为能上网的智能手机、PC电脑或者其他终端设备。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种便器冲水方法，其特征在于，包括：

S1，人体感应传感器检测到人体离开便器后输出唤醒信号唤醒控制器；

S2，控制器控制图像传感器采集便池图像；对便池图像建立虚拟二维坐标系，并进行纠正处理；

S3，控制器判断图像中是否存在污斑，若不存在，执行S6；

若存在，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标，执行S4；

S4，依据目标坐标计算出带动喷头在虚拟二维坐标系构建的平面内转动的舵机转动角度和带动喷头和舵机绕虚拟坐标系的横轴转动的步进电机转动角度；

控制器按照步进电机转动角度和舵机转动角度控制步进电机转轴转动和舵机台面转动，使喷头喷出水柱的落水点位于目标坐标；

打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t1后，关闭电磁阀，记录舵机转动角度和步进电机转动角度，所述t1＞0；

S5，记录累积冲水时间，若累积冲水时间达到预设时间，执行步骤S6，若累积冲水时间未达到预设时间，重复执行S2，S3；

S6，冲水结束，对舵机和步进电机进行回零位处理，控制器进入休眠模式。

2.如权利要求1所述的便器冲水方法，其特征在于，所述S1还包括空位提示步骤：

当人体感应传感器检测到人体离开便器且延长时间t3后，控制器控制便位外部或便位门上的指示器指示该便位无人；所述t3大于0；当人体感应传感器检测到人体靠近便器后，控制器控制指示器指示该便位有人；

和/或在所述S2之前还包括：

控制器根据气味传感器的输出信息判断用户大便还是小便，若是大便执行S2，若是小便，打开喷头所在管路的电磁阀，持续冲水时间t2后，关闭电磁阀，所述0＜t2＜t1；

和/或还包括冲水流量统计步骤，包括：

控制器对喷头所在管路的流量传感器输出的流量信息和电磁阀的累积开通时间进行积分运算获得冲水量。

3.如权利要求1所述的便器冲水方法，其特征在于，在所述S2中，虚拟二维坐标系包括横轴X和纵轴Y，分别将横轴X和纵轴Y划分为M格和N格，便池图像中像素点在横轴X和纵轴Y上的格数分别定义为横轴坐标和纵轴坐标，所述M和N均为正整数。

4.如权利要求3所述的便器冲水方法，其特征在于，所述S2中纠正处理包括：

S21，将图像传感器的输出图像等效为等腰梯形图像，获得等腰梯形图像上所有像素点在虚拟二维坐标系中的坐标；

S22，将等腰梯形图像纠正为以M格为宽，以N格为长的矩形图像，所述等腰梯形图像中的四个顶点在纠正后为矩形图像的四个顶点，基于纠正前后相对位置不变原理，等腰梯形图像中任一像素点坐标值(x',y')经纠正后的坐标值(x,y)的计算公式为：

所述L为：

其中，(a',b')、(c',b')、(d',f')和(e',f')分别为等腰梯形左下顶点坐标、右下顶点坐标、左上顶点坐标和右上顶点坐标；m为像素点(x',y')沿等腰梯形图像左边界平行方向的延长线与下边界交点的横坐标值，L为像素点(x',y')沿等腰梯形图像上或下边界平行方向与两边界相交的延长线段。

5.如权利要求1所述的便器冲水方法，其特征在于，在所述S3中，从便池图像中检测出最大污斑，提取最大污斑的中心点的坐标值作为目标坐标的步骤包括：

S31，对便池图像进行二值化处理；

S32，基于像素点的像素值依次判断二值化图像中所有像素点是否是污斑点，若像素点的像素值大于等于污斑阈值，该像素点为污斑点，记录该像素点的坐标值，若像素点的像素值小于污斑阈值，该像素点为非污斑点；

S33，从二值化图像的像素点阵列中，统计每行污斑点中横坐标连续且连续长度最长的污斑点组；比较各行污斑点组的连续长度，将长度最长的污斑点组所在污斑定义为最大污斑，并将污斑点组的中点坐标作为目标坐标。

6.如权利要求1所述的便器冲水方法，其特征在于，在所述S4中，基于目标坐标获得步进电机转动角度的方法为：

基于喷头固定点在虚拟二维坐标系上的投影点与目标坐标的距离z，喷头固定点与虚拟二维坐标系平面的垂直距离H，以及喷头所在管路的水压值P，从步进电机转动角度配置表中查找出相应的步进电机转动角度θ；

和/或基于目标坐标计算舵机转动角度α的公式为：

α＝arctan(x/y)；

其中，所述x，y分别为目标坐标的横轴坐标值和纵轴坐标值；

和/或在所述S4中，当持续冲水时间t1，关闭电磁阀后，还包括控制器根据流量传感器输出的流量值判断故障的步骤：

若流量传感器输出的流量值未达到故障流量阈值，认为无故障；若流量传感器输出的流量值达到故障流量阈值，认为有故障，并上报故障信息至远端的服务器。

7.一种便器冲水装置，其特征在于，包括设置在便池内且位于下水道入口对立侧的喷头，设置有喷头连接部并带动喷头在水平面内转动的舵机，带动喷头和舵机一起在竖直面内转动的步进电机，设置在喷头所在管路的电磁阀、水压传感器；

还包括固定在喷头正上方拍摄便池图像的图像传感器，人体感应传感器，以及按照权利要求1-6之一所述的方法基于人体感应传感器和图像传感器的输出信息控制电磁阀、舵机和步进电机进行冲水的控制器。

8.如权利要求7所述的便器冲水装置，其特征在于，还包括气味传感器，所述控制器的气味输入端与气味传感器的输出端连接；

和/或还包括设置在喷头所在管路上的流量传感器，所述流量传感器的输出端与控制器的流量输入端连接；

和/或还包括设置在便位外部或便位门上的指示器，所述指示器信号输入端与控制器的指示控制端连接。

9.如权利要求7所述的便器冲水装置，其特征在于，将所述电磁阀、电磁阀所在管路的部分或全部埋入地面下，且在埋入地面下的电磁阀、管路上覆盖沙子。

10.一种便器冲水系统，其特征在于，包括至少一个便器，以及权利要求7-9之一所述的安装在便器上的便器冲水装置，服务器，以及多个客户端；

每个便器冲水装置还设置有通信模块，所述通信模块的有线端与控制器的数据接口通信连接；所述通信模块的无线端与服务器的输入端无线连接，客户端通过因特网访问服务器。