CN110056215B - 一种互动式人工造浪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种互动式人工造浪装置及方法，利用连续布设在池底的阵列式水流喷水口，通过中央控制电脑对每个喷水口的流速阀门控制来实现在造浪池中不同的位置形成不同的浪型，能够互动控制浪的形成、移动、变向、变形、合并、分裂、消失或者再生成等等各种变化。冲浪者可以通过手持遥控器的方式互动控制池中浪的形成位置、移动速度及浪型变化，互动性强，冲浪者根据自己的意愿控制冲浪方向和运动状态，具备更高的娱乐性；两个或多个冲浪者同时在一个池中进行这种互动式人工造浪冲浪运动，比如追逐、超越、躲避障碍，或者比较动作难度等，就给冲浪运动引入了同池竞技与对抗特性。

Description

一种互动式人工造浪装置及方法

技术领域

本发明涉及一种人工造浪装置及方法，属于舰艇波浪环境适应性试验平台、波浪发电设备测试，以及大众体育、娱乐辅助设施范畴。

背景技术

目前，能制造出具有一定专业水准的浪(有足够的浪高、浪形成后有足够的持续时间和合适的浪形)的方法主要有真空法、造浪板牵引法以及反射法三种。第一种(参考专利：201620641883.9)利用真空泵将一定量的水吸到一定的高度，然后突然打开阀门释放到造浪池(以下未特殊说明均简称为池)中，冲击形成浪，被吸起的水也可以换成一定体积重量的重物，这个方法消耗的能量较大，且造出的浪形成后即在前进过程中衰减，浪形为一般的涌浪，可持续性差；第二种是利用动力牵动造浪板在造浪池中运动，利用造浪板推动池水形成浪(参考专利：PCT/ES2008/000089，PCT/US2013/059498，US 8,366,347 B2，US 8,042,200 B2)，优点是持续时间长，浪形较好(有明显的卷浪区，自然条件下卷浪的形成和破碎过程如图1)，缺点是对造浪板和池底的空间几何形状要求较高，需要利用超级计算机进行数值仿真计算和优化设计，整套设备设计周期长，加工难度高，另外，该类型造浪装置需要强大的牵引驱动设备，参考专利2的动力功率都在2.0MW以上，牵引驱动设备体积重量庞大，要有高强度的导向和支撑轨道，提高了建设成本，也造成了较大的额外摩擦、水粘滞阻力损耗；第三种是利用多个连续排列的真空泵驱动水流，通过池底的反射制造卷浪(参考专利：US2018266129A9，USRE47023E，US2018106058A1)，这种模式可是造出比较完美的卷浪，而且功率消耗比较小，当多个真空泵连续交替工作时，一个造浪池可以同时形成多道卷浪，供多个冲浪者使用，但缺点也很明显，就是没有明显的像移动的一堵墙一样很宽的实体浪，冲浪者在浪上横向运动范围非常小，一些需要有距离来加速的动作无法完成。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种人工造浪装置及方法，利用连续布设在池底的阵列式水流喷水口，通过每个喷水口的流速阀门控制来实现在造浪池中不同的位置形成不同的浪型，能够互动控制浪的形成、移动、变向、变形、合并、分裂、消失或者再生成各种变化；本发明不需要复杂空间形状高功率牵引运动的造浪板，大大降低了建设和研制成本。

冲浪者可以通过手持遥控器的方式互动控制池中浪的形成位置、移动速度及浪型变化，冲浪者与造浪池具备互动性，冲浪者根据自己的意愿控制冲浪方向和运动状态，具备更高的娱乐性；两个或多个冲浪者同时在一个池中进行这种互动式人工造浪冲浪运动，比如追逐、超越、躲避障碍，或者比较动作难度等，就给冲浪运动引入了同池竞技与对抗特性。

本发明技术解决方案：

一种互动式人工造浪装置，包括：向上的阵列式喷水口、流速阀门、引水管、水压舱、水泵、中央控制电脑和造浪池，以及遥控器；

多个尺寸相同竖直的向上的阵列式排列喷水口连续布设满造浪池底，并淹没于水面以下；每个喷水口底部通过各自安装有流速阀门的引水管共同与水压舱相接，水泵在造浪池中抽水并通过进水管向水压舱补充注水保持压力；每个流速阀门的动作由中央控制电脑统一控制；中央控制电脑通过控制每个喷水口的流速阀门的变化，在造浪池中制造浪的各种变化，实现浪型变化；中央控制电脑能够接收遥控器信号并相应地通过控制每个流速阀门的动作来改变造浪池中浪的各种变化；冲浪者通过手持遥控器的方式，控制改变造浪池中浪的各种变化，形成冲浪者与造浪池的互动；所述包括浪的各种变化包括形成、移动、旋转、消失或者再生成。

所述造浪池中有两个或者多个冲浪者同时进行互动式冲浪运动，形成竞技对抗模式。

所述中央控制电脑通过控制每个喷水口的流速阀门的变化，在造浪池中制造浪的各种变化，实现浪型变化的具体如下：

(1)浪的形成和再生成具体如下：

多个竖直向上阵列式排列的喷水口，其行和列排列个数分别m和n，在造浪池中形成的浪高表达为矩阵A，中央控制电脑根据欲表达的浪型A相对应地来控制所有的流速阀门；

其中a_ij为池中阵列所有的喷水口位置的波浪高度，i＝1,2,...m，j＝1,2,...n；

(2)浪的移动如下：

控制一个浪移动的表达公式为：

其中W为相邻两个喷水口的中心距，Δt为相邻两个喷水口打开动作的间隔时间；

实现一排浪的移动，其移动速度公式仍符合公式(2)；

(3)浪的旋转如下：

一排浪旋转的控制公式为：

其中i_Δt，j_Δt为Δt之后阵列中的坐标，ω为设定一排浪的旋转速度，则Δt之后，排浪的角度增量α

α＝ωΔt (4)

一排浪发生旋转以后，相对于冲浪者的物理坐标系也跟着旋转，这样其移动控制策略程序很方便地继续调用；中央控制电脑通过增加或者减小Δt的数值来实现改变前进或、后退以及旋转的速度；

(4)浪的消失如下：

当中央控制电脑或者冲浪者通过遥控器关闭自己脚下所有的喷水口流速阀门时，浪就消失。

所述冲浪者通过手持遥控器的方式互动控制改造浪池中浪的各种变化的具体过程如下：

遥控器上有模式选择键、正转键、反转键，还有前进键、后退键，模式选择键对应冲浪者站在规定的默认初始位置a_ij，即在造浪池的第i行第j列位置；

当需要浪的形成或再生时选择一个模式，此时在自己脚下产生一个浪将其托起，a_ij喷水口的流速开关打开，其他喷水口的流速开关都关闭，浪的形成或再生控制策略为公式(1)、(2)；

当需要浪的移动和旋转时，选择另外一个模式，在自己脚下产生一横排浪，冲浪者不仅被托起，还能在浪上横向运动，这时a_ij,j＝1～n喷水口的流速开关都打开，其他的都关闭；按前进键或者后退键，则造浪池中的浪前进或后退，V的数值有正，即为前进，有负，即为后退，按正转键或者反转键，则浪为原地旋转，ω有正，即为逆时针，有负，即为顺时针；冲浪者也能够通过遥控器来改变Δt的值实现改变前进或、后退以及旋转的速度的目的，即按加减速键，按加速键Δt减小，按减速键Δt增大；

浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化控制通过中央电脑通过编程实现，或通过遥控器适时操控，遥控器由冲浪者操作，实现人工造浪与冲浪者适时互动。

所述水泵的进水口设在造浪池的边沿。

本发明的一种互动式人工造浪方法，步骤如下：

(1)阵列式排列于造浪池底的喷水管通过装有流速阀门的引水管与水压舱连接，所有流速阀门的动作由中央控制电脑通过矩阵解算结果确定，实现造浪池中浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，整个造浪池装置不包含运动部件；

(2)中央控制电脑可以根据遥控器的命令信号实现对浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，遥控器由冲浪者来操控，实现冲浪者与造浪池的互动，冲浪者随心所欲地控制脚下的浪的变化；

(3)中央控制电脑同时在造浪池中形成两个或多独立运行的冲浪点，两个或者多个冲浪者分别通过遥控器控制与中央控制电脑通讯，中央控制电脑接收冲浪者的控制指令进行矩阵解算并相应实现每个浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，让冲浪者完成对自己脚下的浪的控制，不再是自然状态下完全被动地随波逐浪，实现冲浪运动的同池竞技与对抗。

所述浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成的公式如下：

浪的任意变化采用一个通用的控制矩阵A_c表达为：

A_c＝A_s+A′_s+A_e (5)

其中，设某一时刻造浪池中浪的表达矩阵为A_s，下一时刻预期的造浪池中浪的表达式为A_e，A'_s为A_s的负阵，有A_s+A'_s＝O，O为零阵；实现池中浪的任何变化，包括浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成。

所述冲浪者用遥控器根据自己的意愿控制脚下浪的变化，浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成；

遥控器上有模式选择键、正转键、反转键，还有前进键、后退键；这里模式选择键对应冲浪者能够站在规定的默认初始位置，以及按键实现脚下浪的移动或者旋转；

两个或多个冲浪者同时在一个造浪池中进行互动式人工造浪冲浪运动，实现冲浪运动的同池竞技与对抗。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明不同于现有的造浪驱动方式，不需要提高水体或者重物冲击造浪池，也不需要动力牵引沿轨道运动的翼片来推动造浪池的池水，整个装置在造浪池中不存在运动部件。本发明利用阵列于池底的喷水口，通过上述的阵列合成原理在造浪池中形成预期的浪，灵活多变且可以同时在池中形成多个浪。

(2)本发明的目的是克服现有技术对动力牵引功率要求较高和对池底三维空间形状要求的缺点，通过利用多个喷水口协同动作形成不同的浪，不需要外力牵引运动，也不需要高强度的导向和支撑轨道；本发明对造浪池底的空间几何形状也没有要求，大大降低了建设和研制成本，且浪形可控，能形成任意形状和高度需求的浪，且适用广泛。

(3)本发明通过遥控器控制浪的形成和变化，实现了冲浪者与造浪池的互动，多个冲浪者可以同池竞技，增加了冲浪运动的娱乐性及竞技性，使冲浪运动对大众，特别是对内陆民众，具备更强的观赏性和更广谱的吸引力。

附图说明

图1为单个喷水口的工作原理示意图；

图2多个喷水口阵列式分布与造浪池内的进行工作的原理示意图；

图3为冲浪者手持遥控器与中央控制电脑进行通讯，与人工造浪装置进行互动原理示意图。

图中：1.喷水口；2.流速阀门；3.水压舱；4.进水管；5.水泵；6.引水管；7.造浪池；8.中央控制电脑；9.遥控器。

具体实施方式

本发明提供一种人工造浪装置及方法，利用连续布设在池底的阵列式水流喷水口，通过每个喷水口的流速阀门控制来实现在造浪池中不同的位置形成不同的浪型，能够互动控制浪的形成、移动、变向、变形、合并、分裂、消失或者再生成等等各种变化。每个喷水口通过装有程控调节阀门的引水管与水压舱相接，水压舱由水泵从池中抽水补充保持压力。浪的形成可以通过中央控制电脑调节每个喷水口的调节阀门来自动完成，可以同时在池中形成两个或以上的变化的浪。可以用遥控器通过中央控制电脑控制池中浪的形成，遥控器可以拿在冲浪者手中，实现冲浪者自己驾驭池中浪的变化，当两个或更多个冲浪者在造浪池中自控冲浪时，完成冲浪者与造浪池的互动，冲浪的娱乐性和经济性大大增强。

本发明的特征在于：

向上的阵列式喷水口排布于池底并淹没于水面以下。

每个喷水口通过装有程控调节阀门的引水管与水压舱相接，水压舱由水泵从池中抽水补充保持压力。

中央控制电脑通过调节池中每个喷水口调节流速阀门的开关量，在池中形成不同位置和不同形状以及行进速度的浪。

浪的属性控制可以通过编程实现，也可以通过遥控器适时操控，遥控器可以由冲浪者操作，实现人工造浪与冲浪者适时互动。

池中可以同时形成两个或多个冲浪点，供两个或多个冲浪者同时使用，实现同池竞技。

本发明形成不同浪的基本原理为：

多个竖直向上阵列式排列的喷水口，其行和列排列个数分别m和n，那么第i行第j列个喷水口在与其相连接的流速阀门完全打开时，这个喷水口在造浪池中形成的浪高可以表达为矩阵A，

其中a_ij为池中阵列所有的喷水口位置的波浪高度，i＝1,2,...m，j＝1,2,...n。

由于每个喷水口位置形成的浪高和所在位置喷水口相连接的流速开关动作相对应，浪高表达矩阵A和流速开关阵列的动作值矩阵有着空间对应关系。

池中浪的形状和流速阀门控制均对应公式(1)矩阵A，浪的变化对应矩阵的加、减和数值的乘法运算法则，浪的变化可以通过矩阵的对应数学计算来完成，以利于中央控制电脑的编程。如，两个浪的叠加对应着矩阵的加法运算，浪的部分或全部消除对应矩阵的减法运算，浪的高低变化对应矩阵和数值的乘法运算等等。

如造浪池中一个浪由a_ij点移动到a_i(j+1)点位置，则a_ij喷水口的流速开关打开，其他所有喷水口的流速开关全部关闭，然后下一时刻，a_ij点的流速开关关闭，a_i(j+1)点的流速开关打开，则实现了一个浪的移动，其移动速度为：

其中W为相邻两个喷水口的中心距，Δt为相邻两个喷水口打开动作的间隔时间。

同理，当造浪池中一排浪a_ij,j＝1～n,即第i列所有喷水口的流速开关都打开，其他喷水口的流速开关都关闭，然后下一时刻a_{(i+1)j,j＝1～n},即第i+1列所有喷水口的流速开关都打开，而第i列所有喷水口的流速开关都关闭，则实现了一排浪的移动，其移动速度公式仍符合公式(2)。

以上为浪的移动原理。

举例，一个10x10(10行10列)的阵列式喷水口，当第5行第6列喷水口(下文表达为第(5,6)个喷水口，以此类推)单独工作时，以水面高度为0，池中浪高矩阵A可以用数值表达为：

这里k为归一化系数，也就是比如实际测得最高浪高为2米，那么k＝2。一个喷水口的水流不仅影响到自身所在位置的浪高，还会影响到临近不工作的喷水口位置的浪高。

如果下一时刻，第(6,6)喷水口单独工作，池中浪高的表达为：

在宏观上看来，池中的浪往右移动了一格，浪在运动。

当然这个过程可以用第(5,6)个喷水口的喷流强度逐步衰减同时第(6,6)个喷水口逐步增强来平滑过渡。

如果第(5,6)和(6,6)个喷水口同时工作，那么：

从宏观上看，浪的大小形状和位置，都在发生变化。

以上展示了造浪点的移动和变化原理。

以此类推，当第5行所有喷水口同时打开时，在池中则会叠加形成一道横着贯穿造浪池的浪；在下一时刻，第5行所有喷水口停止工作，而第6行所有喷水口同时工作，在宏观看来，这个横着的浪在池中移动。

同理，通过预先设计好的程序，中央控制电脑通过控制不同喷水口的流速阀门打开和关闭的序列，就可以在池中制造各种不同的浪以及移动效果，冲浪者可以利用浪的移动进行冲浪运动。

如预先设计一个浪在池中沿行方向以速度V移动的程序，则喷水口对应的流速阀门a_ij的i不变，j由1至n依次打开和关闭，池中其他喷水口的流速阀门都关闭，相邻流速阀门打开和关闭动作的间隔时间Δt为

其中W为相邻两个喷水口的中心距。

预先设计一排浪在造浪池中以速度V移动的程序，如按列方向移动，则喷水口对应的流速阀门a_ij的i由1到m全都打开，j由1至n依次打开和关闭，池中其他喷水口的流速阀门都关闭，相邻流速阀门打开和关闭动作的间隔时间Δt仍然符合公式(3)。

以上为浪的移动控制策略。

预先设计一排浪绕a_ij位置旋转，初始状态为i由1至n全部打开，池中其他喷水口的流速阀门都关闭，设定一排浪的旋转速度ω，则Δt之后，排浪的角度增量α：

α＝ωΔt (4)

下一时刻位置：

其中a_(iΔt)(jΔt)为Δt时间间隔之后所有对应的喷水口流速开关打开，而排浪上原来的所有a_ij位置喷水口的流速开关关闭，则实现了排浪的旋转。一个浪只存在移动问题，不存在旋转问题。

以上为浪的旋转控制策略。

一排浪发生旋转以后，相对于冲浪者的物理坐标系也跟着旋转，这样其移动控制策略程序可以很方便地在程序中继续调用。

以此类推，中央控制电脑控制下，可以同时在池中形成两个及以上的移动和变化的浪，这种情况下，一个池内可以有两个及以上的冲浪者分别在不同的浪上进行冲浪运动。

由于浪在物理上是一种波，多个浪之间可以互相无干扰地叠加和分离，中央控制电脑可以同时分别在池中控制多个或者多排浪的运动，每个或者每排浪都分别符合上述控制策略。

中央控制电脑可以通过接受一个或者多个通道的遥控器控制信号，在池中形成相应于遥控器动作信号变化的浪。

其原理为，遥控器上有模式选择键、正转键、反转键，还有前进键、后退键，在这里，模式选择键对应冲浪者可以站在规定的默认初始位置，如a_ij，即在造浪池的第i行第j列位置，如选模式1，在自己脚下产生一个浪将其托起，a_ij喷水口的流速开关打开，其他喷水口的流速开关都关闭，单个浪的移动控制策略如前述，单个浪不存在转动的问题；如选模式2，在自己脚下产生一横排浪，冲浪者不仅被托起，还能在浪上横向运动，这时a_ij,j＝1～n喷水口的流速开关都打开，其他的都关闭。如按前进键或者后退键，则浪的控制策略符合移动控制策略，V的数值有正(前进)有负(后退)，如按正转键或者反转键，则浪的控制符合旋转控制策略，ω有正(逆时针)有负(顺时针)。

遥控器拿在冲浪者自己手中时，就实现了冲浪者与造浪池的互动，冲浪者控制浪的生成、移动、转向、加减速等各种变化，同时进行冲浪。当多个手持遥控器的冲浪者在池中运动时，就实现了冲浪运动的同池竞技与对抗。

同样，由于浪在物理上是一种波，多个冲浪者之间通过遥控器控制，可以互相无干扰地独立控制自己脚下的浪，浪可以自由叠加和分离，每个或者每排浪的运动都分别符合上述控制策略。

中央控制电脑可以通过修改(增加或者减小)Δt的数值来实现改变前进或、后退以及旋转的速度。同样，冲浪者也可以通过遥控器来改变Δt的值实现同样的目的，就是按加减速键，按加速键Δt减小，按减速键Δt增大。一般来说，当前进键或者后退键一直被按住不放时，即为加速键或减速键。

当中央控制电脑或者冲浪者通过遥控器关闭自己脚下所有的喷水口流速阀门时，浪就消失了。

可以总结一个通用的控制公式：

从以上描述可知，池中浪的变化对应矩阵A的变化，喷流口阵列对应的流速阀门阵列的变化，中央控制电脑只要不断地修改流速阀门的打开和关闭，即可以实现池中浪的变化，设某一时刻池中浪的表达矩阵为A_s，下一时刻预期的池中浪的表达式为A_e，那么，控制矩阵的表达式为：

A_c＝A_s+A′_s+A_e (6)

其中A'_s为A_s的负阵，有A_s+A'_s＝O，这里O为零阵。

上述公式的程序执行过程，即将池中现有的喷流口打开的流速阀门状态控制参数全部设置为关闭，然后按照预期的下一时刻的浪的形状将对应的流速阀门设置为打开，注意是程序的执行过程，并不是流速阀门的实际操作过程，而对外表现为池中的浪转变为A_e状态。公式(6)为通用控制公式，可以实现池中浪的任何变化，包括移动、变向、变形、合并、分裂、消失或者再生成，等等。

每个喷水口通过装有程控调节阀门的引水管与水压舱相接，水压舱由水泵从池中抽水补充保持压力，水泵的进水口应该设在造浪池的边沿。

以下结合附图进一步说明本发明。

从图1中为本发明实施例的1个喷水口运行的结构示意图。喷水口1淹没在造浪池7中，方向向上，通过装有流速阀门2的引水管6与水压舱3相接，流速阀门2由中央控制电脑8通过信号线控制，水泵5从造浪池7中抽水，通过进水管4向水压舱3补充水量保持压力，当流速阀门2在中央控制电脑8控制下打开时，在造浪池7中形成一个浪。

图2为本发明实施例，造浪池7池底用喷水口1阵列式排列，实际应用时为喷水口1阵列地排满整个造浪池7，图中绘出了4行3列。所有的喷水口1分别通过各自的装有独立的流速阀门2的引水管接在共同的水压舱3上，所有的流速阀门2由中央控制电脑8通过信号线控制。水泵5从造浪池7中抽水，通过进水管4向水压舱3补充水量保持压力，当一个或者多个流速阀门2在中央控制电脑8控制下打开时，在造浪池7中形成相应的浪。

如前所述，中央控制电脑8通过控制喷水口1阵列的流速阀门2的开关，来实现造浪池7中浪的各种变化，冲浪者可以在造浪池7中做各种运动，在这种情况下，冲浪者的运动属于类似于自然状态下冲浪的被动式。

图3为本发明实施例互动式原理示意图，冲浪者手中持有遥控器9，遥控器9由冲浪者控制发出控制信号，由中央控制电脑8接收控制信号，如上述，中央控制电脑8根据接收到的控制信号控制造浪池7中的浪的变化，这样就实现了冲浪者与人工造浪设备的互动，冲浪者自己能够随心所欲地控制脚下浪的形成、移动、转向、变速、以及浪高浪型等各种变化，并互动地配合完成各种冲浪动作。

与中央控制电脑8无线连接的遥控器9可以两个或者多个，分别由两个或者多个冲浪者各自持有，每个冲浪者可以在造浪池7中操控形成各自设想的浪(注意浪属于物理上的波，可以互相叠加和分离)，这样就形成了两个或者多个冲浪者在同一个造浪池中的互动式表演、竞技或者对抗。

喷水口1横截面可以为矩形或者圆形，其截面最大尺寸B和冲浪板的长度A相仿或者更大，也就是说，当单独一个喷水口1工作时，形成的浪的尺寸能保证覆盖冲浪板长度A；当喷水口1的尺寸远小于冲浪板尺寸时，则在控制上由相邻的多个喷水口1同时工作，保证合成的浪能覆盖冲浪板。喷水口1尺寸越小，形成的浪越精细，但显然增加了工程量和系统复杂度，具体施工时则根据精度需求和资金情况综合考虑。

本发明能够形成最大的浪高H，由造浪池7的设计者根据面向用户人群的需求确定，即用户喜欢或需要玩多高的浪，当冲浪者从浪的最高点冲下造浪池7时，在冲浪板的上浮作用下，可以测到其相对水面下沉的最大深度为D，则喷水口1上表面到造浪池7水面的深度则要大于D，即冲浪者在造浪池7中运动时，冲浪板不能撞到喷水口1的上表面。在这种设计前提下，喷水口1的长度L由下式确定：

其中B为喷水口1横截面的最大尺寸，A为冲浪板的长度，D为喷水口1上表面到造浪池7水面的深度。

水压舱3的压强P由下式确定：

P＞ρg(L+D+H) (8)

其中ρ为水的密度，g为重力加速度，其他符号意义同前。

在中央控制电脑8的控制下，流速阀门2打开的幅值可以变化，当相邻的喷水口1喷出的水流速度有差异时，浪的合成效果会发生倾斜，也就是形成横向推动分量的浪，更有利于向形成向某个方向快速移动的浪。这种效果也可以由在每个喷水口1的上表面加装活动的水流导向板来实现。

需要指出的是，为了保证冲浪者安全，喷水后1表面要覆盖防护网，既可以保证水流喷出，又可以防止冲浪者的脚踩到池底时受到伤害。

Claims (9)

1.一种互动式人工造浪装置，其特征在于，包括：向上的阵列式喷水口、流速阀门、引水管、水压舱、水泵、中央控制电脑和造浪池，以及遥控器；

多个尺寸相同竖直的向上的阵列式排列喷水口连续布设满造浪池底，并淹没于水面以下；每个喷水口底部通过各自安装有流速阀门的引水管共同与水压舱相接，水泵在造浪池中抽水并通过进水管向水压舱补充注水保持压力；每个流速阀门的动作由中央控制电脑统一控制；中央控制电脑通过控制每个喷水口的流速阀门的变化，在造浪池中制造浪的各种变化，实现浪型变化；中央控制电脑能够接收遥控器信号并相应地通过控制每个流速阀门的动作来改变造浪池中浪的各种变化；冲浪者通过手持遥控器的方式，控制改变造浪池中浪的各种变化，形成冲浪者与造浪池的互动；所述浪的各种变化包括形成、移动、旋转、消失或者再生成；

所述中央控制电脑通过控制每个喷水口的流速阀门的变化，在造浪池中制造浪的各种变化，实现浪型变化的具体如下：

(1)浪的形成和再生成具体如下：

多个竖直向上阵列式排列的喷水口，其行和列排列个数分别m和n，在造浪池中形成的浪高表达为矩阵A，中央控制电脑根据欲表达的浪型A相对应地来控制所有的流速阀门；

其中a_ij为池中阵列所有的喷水口位置的波浪高度，i＝1,2,...m，j＝1,2,...n；

(2)浪的移动如下：

控制一个浪移动的表达公式为：

其中W为相邻两个喷水口的中心距，Δt为相邻两个喷水口打开动作的间隔时间；

实现一排浪的移动，其移动速度公式仍符合公式(2)；

(3)浪的旋转如下：

一排浪旋转的控制公式为：

其中i_Δt，j_Δt为Δt之后阵列中的坐标，ω为设定一排浪的旋转速度，则Δt之后，排浪的角度增量α：

α＝ωΔt (4)

一排浪发生旋转以后，相对于冲浪者的物理坐标系也跟着旋转，这样其移动控制策略程序很方便地继续调用；中央控制电脑通过增加或者减小Δt的数值来实现改变前进或、后退以及旋转的速度；

(4)浪的消失如下：

当中央控制电脑或者冲浪者通过遥控器关闭自己脚下所有的喷水口流速阀门时，浪就消失。

2.根据权利要求1所述的互动式人工造浪装置，其特征在于：所述造浪池可以有两个或者多个冲浪者同时进行互动式冲浪运动，形成竞技对抗模式。

3.根据权利要求1所述的互动式人工造浪装置，其特征在于：所述冲浪者通过手持遥控器的方式互动控制改造浪池中浪的各种变化的具体过程如下：

遥控器上有模式选择键、正转键、反转键，还有前进键、后退键，模式选择键对应冲浪者站在规定的默认初始位置a_ij，即在造浪池的第i行第j列位置；

当需要浪的形成或再生时选择一个模式，此时在自己脚下产生一个浪将其托起，a_ij喷水口的流速开关打开，其他喷水口的流速开关都关闭，浪的形成或再生控制策略为公式(1)；

当需要浪的移动和旋转时，选择另外一个模式，在自己脚下产生一横排浪，冲浪者不仅被托起，还能在浪上横向运动，这时a_ij,j＝1～n喷水口的流速开关都打开，其他的都关闭；按前进键或者后退键，则造浪池中的浪前进或后退，V的数值有正，即为前进，有负，即为后退，按正转键或者反转键，则浪为原地旋转，ω有正，即为逆时针，有负，即为顺时针；冲浪者也能够通过遥控器来改变Δt的值实现改变前进或、后退以及旋转的速度的目的，即按加减速键，按加速键Δt减小，按减速键Δt增大。

4.根据权利要求1所述的互动式人工造浪装置，其特征在于：浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化控制通过中央电脑通过编程实现，或通过遥控器实时操控，遥控器由冲浪者操作，实现人工造浪与冲浪者适时互动。

5.根据权利要求1所述的互动式人工造浪装置，其特征在于：所述水泵的进水口设在造浪池的边沿。

6.一种互动式人工造浪方法，其特征在于步骤如下：

(1)阵列式排列于造浪池底的喷水管通过装有流速阀门的引水管与水压舱连接，所有流速阀门的动作由中央控制电脑通过矩阵解算结果确定，实现造浪池中浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，整个造浪池装置不包含运动部件；

(2)中央控制电脑可以根据遥控器的命令信号实现对浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，遥控器由冲浪者来操控，实现冲浪者与造浪池的互动，冲浪者随心所欲地控制脚下的浪的变化；

(3)中央控制电脑同时在造浪池中形成两个或多独立运行的冲浪点，两个或者多个冲浪者分别通过遥控器控制与中央控制电脑通讯，中央控制电脑接收冲浪者的控制指令进行矩阵解算并相应实现每个浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化，让冲浪者完成对自己脚下的浪的控制，不再是自然状态下完全被动地随波逐浪，实现冲浪运动的同池竞技与对抗；

所述步骤(1)中央控制电脑通过矩阵解算结果确定，实现造浪池中浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成各种变化的具体如下：

(1)浪的形成和再生成具体如下：

多个竖直向上阵列式排列的喷水口，其行和列排列个数分别m和n，在造浪池中形成的浪高表达为矩阵A，中央控制电脑根据欲表达的浪型A相对应地来控制所有的流速阀门；

其中a_ij为池中阵列所有的喷水口位置的波浪高度，i＝1,2,...m，j＝1,2,...n；

(2)浪的移动如下：

控制一个浪移动的表达公式为：

其中W为相邻两个喷水口的中心距，Δt为相邻两个喷水口打开动作的间隔时间；

实现一排浪的移动，其移动速度公式仍符合公式(2)；

(3)浪的旋转如下：

一排浪旋转的控制公式为：

其中i_Δt，j_Δt为Δt之后阵列中的坐标，ω为设定一排浪的旋转速度，则Δt之后，排浪的角度增量α：

α＝ωΔt (4)

一排浪发生旋转以后，相对于冲浪者的物理坐标系也跟着旋转，这样其移动控制策略程序很方便地继续调用；中央控制电脑通过增加或者减小Δt的数值来实现改变前进或、后退以及旋转的速度；

(4)浪的消失如下：

当中央控制电脑或者冲浪者通过遥控器关闭自己脚下所有的喷水口流速阀门时，浪就消失。

7.根据权利要求6所述的互动式人工造浪方法，其特征在于：所述浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成的公式如下：

浪的任意变化采用一个通用的控制矩阵A_c表达为：

A_c＝A_s+A′_s+A_e (5)

其中，设某一时刻造浪池中浪的表达矩阵为A_s，下一时刻预期的造浪池中浪的表达式为A_e，A'_s为A_s的负阵，有A_s+A'_s＝O，O为零阵；实现池中浪的任何变化，包括浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成。

8.根据权利要求6所述的互动式人工造浪方法，其特征在于：所述冲浪者用遥控器根据自己的意愿控制脚下浪的变化，浪的形成、移动、旋转、消失或者再生成；

遥控器上有模式选择键、正转键、反转键，还有前进键、后退键；这里模式选择键对应冲浪者能够站在规定的默认初始位置，以及按键实现脚下浪的移动或者旋转。

9.根据权利要求6所述的互动式人工造浪方法，其特征在于：两个或多个冲浪者同时在一个造浪池中进行互动式人工造浪冲浪运动，实现冲浪运动的同池竞技与对抗。

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