CN110284398A - 多功能人造草坪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能人造草坪，属于体育场馆草坪的技术领域，其包括草坪本体，在草坪本体边缘固定连接有多个摄像头，摄像头均冲向草坪内部设置，所有摄像头共同连接有控制系统，控制系统包括视频采集模块、存储模块、三维模型建立模块、时空三维模型整理模块和运动路线计算模块，控制模块采集摄像头拍摄的视频信息并根据视频信息制作三维模型，根据不同时间制作的三维模型制作时空三维模型，控制模块再根据时空三维模型绘制体现每个人物的运动轨迹和运动速度的二维运动路线图，本发明具有草坪能够对草坪上的运动员自动记录运动信息，利于对运动员运动过程的管理的效果。

Description

多功能人造草坪
技术领域
本发明涉及体育场馆草坪的技术领域，尤其是涉及一种多功能人造草坪。
背景技术
目前人造草坪按生产工艺分为注塑人造草坪和编织人造草坪。编织草坪以仿草叶状的合成纤维，植入在机织的基布，背面涂上起固定作用的涂层以作人造草坪。一般的体育场馆内考虑耐用性和维护费用，通常采用编制草坪作为足球草坪。草坪最顶部的草皮层比起天然草皮来说，虽然柔软性能不如天然草皮，但是维护简单，费用低，而且不容易受到天气影响，所以受到体育场馆的青睐。
现有技术可参考申请公告号为CN107476167A的中国发明专利，其公开了一种自降温的智能人造草坪，包括人造草层、减震层、碎石配层、原土层，还包括风管层、温度检测仪、控制处理器；所述人造草坪按人造草层、减震层、碎石配层、原土层的顺序从上而下设置；所述风管层设置于所述碎石配层与原土层之间；所述风管层还包括风机、水平风管、垂直风管，所述风机与水平风管连接，所述水平风管与垂直风管有若干个，所述垂直风管与水平风管垂直连接；所述垂直风管从原土层延伸至减震层上表面，所述垂直风管上端设置有防尘罩，所述垂直风管均匀分布于水平风管上；所述水平风管均匀分布于原土层；所述风机与控制处理器连接；所述温度检测仪设置于人造草层与控制处理器连接。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的智能草坪功能大都比较单一，运动员在草坪上进行跑步、踢足球等运动时，现有的智能草坪不会记录运动员的运动信息，而由体育场馆内其他部分的机器进行记录，但是草坪在运动员在草坪上运动时是距离运动员最近的体育场馆组件，更能精确地记录运动员的运动信息，现有的草坪缺少对运动员的运动信息的记录，不利于对运动员运动过程的管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能人造草坪，草坪能够对草坪上的运动员自动记录运动信息，利于对运动员运动过程的管理。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种多功能人造草坪，包括草坪本体，在草坪本体边缘固定连接有多个摄像头，摄像头均冲向草坪本体内部设置，所有摄像头共同连接有控制系统，控制系统包括视频采集模块、存储模块、三维模型建立模块、时空三维模型整理模块和运动路线计算模块；
所述视频采集模块连接所有摄像头并接收摄像头拍摄的视频信息，视频采集模块将视频信息传输给存储模块；
所述存储模块接收并存储视频信息；
所述三维模型建立模块调用存储模块存储的同一时间的视频信息，三维模型建立模块截取视频信息每一帧的图像获得图像信息，三维模型建立模块根据获得的图像信息建立三维模型，三维模型建立模块将三维模型传输给时空三维模型整理模块；
所述时空三维模型整理模块接收不同时间的三维模型并根据时间轴将所有三维模型组合成带有时间轴的时空三维模型，时空三维模型整理模块将时空三维模型传输给存储模块进行存储；
所述运动路线计算模块调用存储模块存储的时空三维模型，运动路线计算模块根据时空三维模型中每个人物在时间轴上的位置计算每个人物的运动轨迹，并根据时间轴计算每个人物在每个时间点上的运动速度，根据每个人物的运动轨迹和运动速度绘制二维运动路线图，运动路线计算模块将二维运动路线图传输给存储模块进行存储。
通过采用上述方案，草坪周围的摄像头近距离采集草坪内的视频信息，控制系统通过摄像头传输的视频信息制作三维模型、时空三维模型和二维运动路线图，用户可以通过查看时空三维模型和二维运动路线图来得到每个人的跑位、路线、速度等信息，利于对运动员运动过程的管理；由于摄像头直接设置于草坪上，距离运动员比较紧，拍摄的视频信息比较清楚，能够制作比较精密的三维模型，对于人员位置变化非常频繁的体育场馆而言，该草坪能够准确地对每个人进行定位。
本发明进一步设置为：控制系统还包括草坪磨损度计算模块，所述草坪磨损度计算模块调用存储模块存储的二维运动路线图，草坪磨损度计算模块将二维运动路线图划分成多个区域，并计算每个区域内运动员停留的时间，草坪磨损度计算模块根据每个区域内运动员停留的时间计算每个区域内草坪的磨损度，根据磨损度绘制草坪磨损示意图，草坪磨损度计算模块将草坪磨损示意图传输给存储模块进行存储。
通过采用上述方案，草坪的磨损经常不太明显，需要用户去实地观察，比较费力，控制系统可以自动计算草坪的磨损度，用户通过草坪磨损示意图可以了解草坪中那一部分比较容易受到磨损，使用户能够提前对磨损比较厉害的区域进行修复或提前处理。
本发明进一步设置为：每个摄像头的顶部均固定连接有照明灯。
通过采用上述方案，照明灯能够在夜晚等光线不好的时候对草坪周围进行照明。
本发明进一步设置为：每个摄像头对应照明灯位置处均固定连接有网罩，网罩包围照明灯设置。
通过采用上述方案，网罩能够保护照明灯，避免照明灯被球或运动员砸伤，同时能够保护摄像头的上方。
本发明进一步设置为：草坪本体包括最底部的原土层、固定连接于原土层顶部的缓冲层、固定连接于缓冲层顶部的压电发电装置和固定连接于压电发电装置顶部的草皮层，压电发电装置包括位于缓冲层顶部的底部壳体、位于草皮层底部的顶部壳体和位于底部壳体与顶部壳体之间的能够进行压电效应发电的机电转换单元。
通过采用上述方案，当草坪本体上有人在运动时，压电发电装置会受到草坪本体上人的压力产生电能，产生的电能可供摄像头或照明灯使用，也可以导出进行存储，用于体育场馆的其他设备使用。
本发明进一步设置为：机电转换单元包括位于底部壳体与顶部壳体之间金属片和包围金属片设置的压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料。
通过采用上述方案，压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料具有良好的自支撑性能、优异的循环压缩性、高弹性性能和高灵敏度性能，既能够高效地进行发电，也能够提高草坪本体的弹性，对在草坪本体上运动的人提供更好的弹性反馈和保护。
本发明进一步设置为：摄像头和照明灯均连接有蓄电池，蓄电池与机电转换单元电连接。
通过采用上述方案，蓄电池能够将压电发电装置产生的电能存储起来，在摄像头和照明灯需要的时候提供稳定的电能。
本发明进一步设置为：在压电发电装置与草皮层之间固定连接有隔水层，隔水层由防水并具有弹性的材料制成。
通过采用上述方案，虽然上壳体和下壳体能够为压电发电装置提供保护，但是压电发电装置不能长时间被液体浸泡，隔水层能够避免草皮层上的液体流到压电发电装置上，为压电发电装置提供有效的保护。
本发明进一步设置为：隔水层顶部开设有多个通槽，通槽沿草坪本体的宽度方向设置，通槽连通草坪本体两侧。
通过采用上述方案，通槽能够将隔水层顶部的液体引流至草坪本体外，加快草坪本体排水的速度。
本发明进一步设置为：压电发电装置和缓冲层之间固定连接有气垫。
通过采用上述方案，气垫本身能够产生比较大的形变，用于提供压电发电装置形变的空间。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. 草坪周围的摄像头近距离采集草坪内的视频信息，控制系统通过摄像头传输的视频信息制作三维模型、时空三维模型和二维运动路线图，用户可以通过查看时空三维模型和二维运动路线图来得到每个人的跑位、路线、速度等信息，利于对运动员运动过程的管理；由于摄像头直接设置于草坪上，距离运动员比较紧，拍摄的视频信息比较清楚，能够制作比较精密的三维模型，对于人员位置变化非常频繁的体育场馆而言，该草坪能够准确地对每个人进行定位；
2. 草坪的磨损经常不太明显，需要用户去实地观察，比较费力，控制系统可以自动计算草坪的磨损度，用户通过草坪磨损示意图可以了解草坪中那一部分比较容易受到磨损，使用户能够提前对磨损比较厉害的区域进行修复或提前处理；
3. 当草坪本体上有人在运动时，压电发电装置会受到草坪本体上人的压力产生电能，产生的电能可供摄像头或照明灯使用，也可以导出进行存储，用于体育场馆的其他设备使用。
附图说明
图1是实施例的整体结构示意图；
图2是实施例中突出控制系统的模块框图；
图3是实施例中突出摄像头和路灯结构的示意图；
图4是实施例中突出草坪本体结构的剖视图；
图5是图4中A部分的放大图；
图6是实施例中突出机电转换单元、蓄电池、摄像头和照明灯的功能框图；
图7是实施例中突出通槽结构的示意图。
图中，1、草坪本体；11、草皮层；12、隔水层；121、通槽；13、压电发电装置；131、顶部壳体；132、底部壳体；133、机电转换单元；1331、金属片；1332、压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料；14、气垫；15、缓冲层；16、原土层；2、摄像头；21、安装杆；22、照明灯；221、网罩；23、蓄电池；3、控制系统；31、视频采集模块；32、存储模块；33、三维模型建立模块；34、时空三维模型整理模块；35、运动路线计算模块；36、草坪磨损度计算模块。
具体实施方式
实施例：一种多功能人造草坪，如图1所示，包括草坪本体1，在草坪本体1的四个角上均设置有摄像头2。每个摄像头2均固定连接有安装杆21，安装杆21固定连接于草坪本体1内部。摄像头2均冲向草坪内部设置，通过摄像头2可以近距离拍摄草坪内部的视频信息。
如图1和图2所示，所有摄像头2共同连接有控制系统3，控制系统3包括视频采集模块31、存储模块32、三维模型建立模块33、时空三维模型整理模块34、运动路线计算模块35和草坪磨损度计算模块36。视频采集模块31连接所有摄像头2并接收摄像头2拍摄的视频信息，视频采集模块31将视频信息传输给存储模块32。存储模块32接收并存储视频信息。三维模型建立模块33调用存储模块32存储的同一时间的视频信息。三维模型建立模块33截取视频信息每一帧的图像获得图像信息，三维模型建立模块33根据获得的图像信息建立三维模型，三维模型建立模块33将三维模型传输给时空三维模型整理模块34。
如图2所示，时空三维模型整理模块34接收不同时间的三维模型并根据时间轴将所有三维模型组合成带有时间轴的时空三维模型，时空三维模型整理模块34将时空三维模型传输给存储模块32进行存储。运动路线计算模块35调用存储模块32存储的时空三维模型，运动路线计算模块35根据时空三维模型中每个人物在时间轴上的位置计算每个人物的运动轨迹，并根据时间轴计算每个人物在每个时间点上的运动速度。根据每个人物的运动轨迹和运动速度绘制二维运动路线图，运动路线计算模块35将二维运动路线图传输给存储模块32进行存储。用户可以通过查看时空三维模型和二维运动路线图来得到每个人的跑位、路线、速度等信息，利于对运动员运动过程的管理。
如图2所示，草坪磨损度计算模块36调用存储模块32存储的二维运动路线图，草坪磨损度计算模块36将二维运动路线图划分成多个区域，并计算每个区域内运动员停留的时间。草坪磨损度计算模块36根据每个区域内运动员停留的时间计算每个区域内草坪的磨损度，根据磨损度绘制草坪磨损示意图。草坪磨损度计算模块36将草坪磨损示意图传输给存储模块32进行存储。用户通过草坪磨损示意图可以了解草坪中那一部分比较容易受到磨损，使用户能够提前对磨损比较厉害的区域进行修复或提前处理。
如图3所示，每个摄像头2的顶部均固定连接有照明灯22，每个摄像头2对应照明灯22位置处均固定连接有网罩221，网罩221包围照明灯22设置。每个安装杆21底部均固定连接有蓄电池23。照明灯22能够在夜晚等光线不好的时候对草坪周围进行照明，网罩221能够保护照明灯22，避免照明灯22被球或运动员砸伤。
如图4和图5所示，草坪本体1包括最底部的原土层16、固定连接于原土层16顶部的缓冲层15、固定连接于缓冲层15顶部的气垫14、固定连接于气垫14顶部的压电发电装置13、固定连接于压电发电装置13顶部的隔水层12和固定连接于压电发电装置13顶部的草皮层11。原土层16由混凝土、夯实土等原料制成。缓冲层15由橡胶、泡沫塑料等材料制成。压电发电装置13包括位于气垫14顶部的底部壳体132、位于隔水层12底部的顶部壳体131和位于底部壳体132与顶部壳体131之间的机电转换单元133。机电转换单元133包括位于底部壳体132与顶部壳体131之间金属片1331和包围金属片1331设置的压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料1332。当草坪本体1上有人在运动时，压电发电装置13会受到草坪本体1上人的压力产生电能。压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料1332具有良好的自支撑性能、优异的循环压缩性、高弹性性能和高灵敏度性能，既能够高效地进行发电，也能够提高草坪本体1的弹性，对在草坪本体1上运动的人提供更好的弹性反馈和保护。气垫14本身能够产生比较大的形变，用于提供压电发电装置13形变的空间，气垫14本身的弹性也能够进一步增加草坪本体1的弹性。
如图6所示，蓄电池23连接摄像头2和照明灯22并给摄像头2和照明灯22供电，蓄电池23与机电转换单元133电连接。蓄电池23能够将压电发电装置13产生的电能存储起来，在摄像头2和照明灯22需要的时候提供稳定的电能。
如图7所示，隔水层12由低压聚乙烯等防水并具有弹性的材料制成，隔水层12顶部开设有多个通槽121，通槽121沿草坪本体1的宽度方向设置，通槽121连通草坪本体1两侧。隔水层12能够避免草皮层11上的液体流到压电发电装置13上，同时隔水层12的高弹力能够进一步增加草坪本体1的弹力，通槽121能够将隔水层12顶部的液体引流至草坪本体1外，加快草坪本体1排水的速度。
使用方式：在使用时开启控制系统3，摄像头2实时拍摄人造草坪上的视频信息，控制系统3通过摄像头2传输的视频信息制作三维模型、时空三维模型、二维运动路线图和草坪磨损示意图。用户通过查看时空三维模型、二维运动路线图和草坪磨损示意图可以了解到每个人的跑位、路线、速度等信息，以及整个草坪本体1内不同区域的磨损度，便于对运动员运动过程的管理和草坪本体1的管理。
草坪本体1内部设置压电发电装置13能够在运动员运动的同时进行发电，为控制系统3甚至体育场馆提供用电，节约电能。并且压电发电装置13、气垫14和隔水层12均具有较高的弹性，能够有效提高草坪本体1的弹力，对在草坪本体1上运动的人提供更好的弹性反馈和保护。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能人造草坪，包括草坪本体(1)，其特征在于：在草坪本体(1)边缘固定连接有多个摄像头(2)，摄像头(2)均冲向草坪本体(1)内部设置，所有摄像头(2)共同连接有控制系统(3)，控制系统(3)包括视频采集模块(31)、存储模块(32)、三维模型建立模块(33)、时空三维模型整理模块(34)和运动路线计算模块(35)；
所述视频采集模块(31)连接所有摄像头(2)并接收摄像头(2)拍摄的视频信息，视频采集模块(31)将视频信息传输给存储模块(32)；
所述存储模块(32)接收并存储视频信息；
所述三维模型建立模块(33)调用存储模块(32)存储的同一时间的视频信息，三维模型建立模块(33)截取视频信息每一帧的图像获得图像信息，三维模型建立模块(33)根据获得的图像信息建立三维模型，三维模型建立模块(33)将三维模型传输给时空三维模型整理模块(34)；
所述时空三维模型整理模块(34)接收不同时间的三维模型并根据时间轴将所有三维模型组合成带有时间轴的时空三维模型，时空三维模型整理模块(34)将时空三维模型传输给存储模块(32)进行存储；
所述运动路线计算模块(35)调用存储模块(32)存储的时空三维模型，运动路线计算模块(35)根据时空三维模型中每个人物在时间轴上的位置计算每个人物的运动轨迹，并根据时间轴计算每个人物在每个时间点上的运动速度，根据每个人物的运动轨迹和运动速度绘制二维运动路线图，运动路线计算模块(35)将二维运动路线图传输给存储模块(32)进行存储。
2.根据权利要求1所述的多功能人造草坪，其特征在于：控制系统(3)还包括草坪磨损度计算模块(36)，所述草坪磨损度计算模块(36)调用存储模块(32)存储的二维运动路线图，草坪磨损度计算模块(36)将二维运动路线图划分成多个区域，并计算每个区域内运动员停留的时间，草坪磨损度计算模块(36)根据每个区域内运动员停留的时间计算每个区域内草坪的磨损度，根据磨损度绘制草坪磨损示意图，草坪磨损度计算模块(36)将草坪磨损示意图传输给存储模块(32)进行存储。
3.根据权利要求1所述的多功能人造草坪，其特征在于：每个摄像头(2)的顶部均固定连接有照明灯(22)。
4.根据权利要求3所述的多功能人造草坪，其特征在于：每个摄像头(2)对应照明灯(22)位置处均固定连接有网罩(221)，网罩(221)包围照明灯(22)设置。
5.根据权利要求3所述的多功能人造草坪，其特征在于：草坪本体(1)包括最底部的原土层(16)、固定连接于原土层(16)顶部的缓冲层(15)、固定连接于缓冲层(15)顶部的压电发电装置(13)和固定连接于压电发电装置(13)顶部的草皮层(11)，压电发电装置(13)包括位于缓冲层(15)顶部的底部壳体(132)、位于草皮层(11)底部的顶部壳体(131)和位于底部壳体(132)与顶部壳体(131)之间的能够进行压电效应发电的机电转换单元(133)。
6.根据权利要求5所述的多功能人造草坪，其特征在于：机电转换单元(133)包括位于底部壳体(132)与顶部壳体(131)之间金属片(1331)和包围金属片(1331)设置的压电陶瓷-聚氨酯海绵复合材料(1332)。
7.根据权利要求5所述的多功能人造草坪，其特征在于：摄像头(2)和照明灯(22)均连接有蓄电池(23)，蓄电池(23)与机电转换单元(133)电连接。
8.根据权利要求5所述的多功能人造草坪，其特征在于：在压电发电装置(13)与草皮层(11)之间固定连接有隔水层(12)，隔水层(12)由防水并具有弹性的材料制成。
9.根据权利要求8所述的多功能人造草坪，其特征在于：隔水层(12)顶部开设有多个通槽(121)，通槽(121)沿草坪本体(1)的宽度方向设置，通槽(121)连通草坪本体(1)两侧。
10.根据权利要求5所述的多功能人造草坪，其特征在于：压电发电装置(13)和缓冲层(15)之间固定连接有气垫(14)。
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