CN114108757A - 一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，包括：冲洗装置、执行机构、红外热成像装置和控制装置；所述冲洗装置设置于马桶内部；所述执行机构包括第一电磁阀，所述第一电磁阀一端通过管路连接水源，另一端通过管路连接所述冲洗装置；所述控制装置连接所述红外热成像装置，接收并处理所述红外热成像装置采集的红外视频，以确定人体与所述马桶位置关系，并根据位置关系调节控制所述第一电磁阀的接通和断开。冲洗装置通过第一电磁阀与水源连接，通过处理红外视频确定马桶的具体使用情况，进而对马桶进行冲洗。
Description
技术领域
本发明涉及冲水厕所技术领域，更具体地说，本发明涉及一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统。
背景技术
目前，马桶的冲水方式有多种结构，但是无论何种方式均有不足：比如：纯手动按压冲水或者触摸按钮冲水，该方式容易发生漏冲的情况，因此其不符合现代人追求方便高效的快节奏生活；红外感应器控制电磁阀冲水，但是该方式红外感应器只能根据红外线反射强度变化判断是否有人使用，存在识别不准确，甚至存在有人正在使用马桶，马桶误动作冲水的情况。综上所述，亟需一种能够克服上述问题的冲水系统。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，包括：冲洗装置、执行机构、红外热成像装置和控制装置；
所述冲洗装置设置于马桶内部；
所述执行机构包括第一电磁阀，所述第一电磁阀一端通过管路连接水源，另一端通过管路连接所述冲洗装置；
所述控制装置连接所述红外热成像装置，接收并处理所述红外热成像装置采集的红外视频，以确定人体与所述马桶位置关系，并根据位置关系调节控制所述第一电磁阀的接通和断开。
优选地，所述水源包括虹吸式水箱，所述虹吸式水箱内部设置有虹吸装置；所述虹吸装置包括进水管和出水管，所述进水管的一端与所述出水管的一端连接，所述进水管与所述出水管连接处高于所述虹吸式水箱内部液面高度；所述进水管另一端设置在所述虹吸式水箱底部，所述出水管另一端贯穿所述虹吸式水箱底部，所述第一电磁阀的一端通过管路连接所述虹吸式水箱的出水管。
优选地，所述控制装置包括图像识别模块和图像处理模块；所述图像识别模块对所述红外视频的预设区域内图像进行人体识别；当所述红外视频中人体图像进入所述预设区域时，将所述红外视频传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块通过对红外视频进行处理，确定人体与所述马桶的位置关系。
优选地，所述预设区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域对应所述马桶的使用区域，进入所述第一区域的人体图像识别为使用人员图像；所述第二区域对应进出所述马桶使用区域的通道，所述第一区域和所述第二区域的交界处对应所述马桶的使用区域出入口；
所述图像处理模块通过对使用人员图像进行处理，确定人体与马桶的使用区域的位置关系，所述控制装置根据确定的位置关系调节控制人体所对应的所述第一电磁阀的接通和断开。
优选地，所述图像识别模块包括：背景检测模块、前景识别模块、连通性检测模块和前景筛选模块；所述图像处理模块包括坐标计算模块、位置判断模块和运动判断模块；
所述背景检测模块根据无人使用所述马桶的所述红外视频计算背景模型；所述前景识别模块通过比对所述红外视频的第x帧所述红外图片与所述背景模型，识别前景对象、背景对象；所述背景检测模块根据所述背景对象更新背景模型；连通性检测模块对前景对象进行连通区域检测得到前景对象轮廓；所述前景筛选模块剔除长宽比、轮廓面积超过正常人体极限的所述前景对象轮廓，得到人体图像轮廓；所述坐标计算模块以预设参考物建立三维坐标系，根据所述人体图像轮廓在图片中的位置，确定所述人体图像轮廓的中心坐标；所述位置判断模块将所述中心坐标与预设区域进行比对，确定人体与所述马桶的位置关系。
优选地，当所述中心坐标从所述第二区域接近或进入所述第一区域，所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域进入所述第二区域，所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
优选地，所述执行机构还包括马桶盖开合装置，当所述中心坐标从所述第二区域进入或接近所述第一区域，所述控制装置调节所述马桶盖开合装置闭合所述马桶盖，然后所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域进入所述第二区域，所述控制装置调节所述马桶盖开合装置闭合所述马桶盖，然后所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
优选地，所述开合装置包括第一电动机、第一锥齿轮和第一转轴；
所述第一电动机与所述马桶固定连接，所述第一电动机的输出端与所述第一锥齿轮固定连接，所述第一转轴与所述马桶连接；
所述马桶盖的一端设置有第一套筒、第二套筒和第二锥齿轮，所述第一套筒与所述第二锥齿轮连接，所述第一套筒、所述第二套筒和第三锥齿轮均与所述第一转轴铰接，所述马桶盖通过所述第一套筒、第二套筒与所述马桶铰接；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合。
优选地，所述开合装置还包括第一离合；所述马桶还包括与所述第一转轴铰接的第三套筒和第四套筒；
所述第一离合包括第一螺母、第一挡片、第一压缩弹簧、第二挡片和第二螺母；
所述第一转轴两端设置有所述第一螺母和所述第二螺母配合的外螺纹；
所述第一转轴依次贯穿所述第一螺母、所述第一挡片、所述第一压缩弹簧、所述第二锥齿轮、所述第一套筒、所述第三套筒、所述第四套筒、所述第二套筒、所述第二挡片和所述第二螺母；所述第二锥齿轮与所述第一套筒抵接。
优选地，所述执行机构还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀一端连接芳香剂储存罐，另一端与伸入所述马桶的芳香剂喷射口连接；当所述中心坐标从所述第二区域进入所述第一区域，所述控制装置调节所述第二电磁阀接通，持续第三时间段后，断开所述第二电磁阀。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：所述红外热成像装置采集所述马桶处的红外视频，并上传至所述控制装置；所述控制装置接收并处理所述红外热成像装置采集的红外视频，以确定人体与所述马桶位置关系，若有人进入所述马桶的使用区域，所述控制装置调节控制所述第一电磁阀的接通和断开，水从所述水源出发，经过所述第一电磁阀，从所述冲洗装置流出，对所述马桶进行预洗或清洗。
本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，通过处理红外视频确定马桶的具体使用情况，进而对马桶进行冲洗。首先，通过采用智能冲洗，解决了容易发生漏冲、误重的问题；其次，红外视频只采集视野内物体的温度信息，规避了的侵犯他人隐私权的相关风险。
本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统的系统图。
图2为本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统的结构示意图。
图3为本发明所述的虹吸式水箱的结构示意图。
图4为本发明所述的开合装置的结构示意图。
1为红外热成像装置、2为马桶、21第三套筒、22为第四套筒；3为控制装置、4为预设区域、41为第一区域、42为第二区域、5为虹吸式水箱、51为虹吸装置、511为进水管、512为出水管；61为第一电动机、62为第一锥齿轮、63为第一转轴、64为第一离合、641为第一螺母、642为第一挡片、643为第一压缩弹簧、644为第二挡片、645为第二螺母、7为马桶盖，71为第一套筒、72为第二套筒、73为第二锥齿轮。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-图4所示，本发明提供了一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，包括：冲洗装置、执行机构、红外热成像装置1和控制装置3；
所述冲洗装置设置于马桶2内部；
所述执行机构包括第一电磁阀，所述第一电磁阀一端通过管路连接水源，另一端通过管路连接所述冲洗装置；
所述控制装置3连接所述红外热成像装置1，接收并处理所述红外热成像装置1采集的红外视频，以确定人体与所述马桶2位置关系，并根据位置关系调节控制所述第一电磁阀的接通和断开。
上述技术方案的工作原理：所述红外热成像装置1采集所述马桶2处的红外视频，并上传至所述控制装置3；所述控制装置3接收并处理所述红外热成像装置1采集的红外视频，以确定人体与所述马桶2位置关系，若有人进入所述马桶2的使用区域，所述控制装置3调节控制所述第一电磁阀的接通和断开，水从所述水源出发，经过所述第一电磁阀，从所述冲洗装置流出，对所述马桶2进行预洗或清洗。
上述技术方案的有益效果：本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，通过处理红外视频确定马桶2的具体使用情况，进而对马桶2进行冲洗。首先，通过采用自动冲洗，解决了容易发生漏冲的问题；其次，红外视频只采集视野内物体的温度信息，规避了侵犯他人隐私权的相关风险。
在一个实施例中，所述水源包括虹吸式水箱5，所述虹吸式水箱5内部设置有虹吸装置51；所述虹吸装置51包括进水管511和出水管512，所述进水管511的一端与所述出水管512的一端连接，所述进水管511与所述出水管512连接处高于所述虹吸式水箱5内部液面高度；所述进水管511另一端设置在所述虹吸式水箱5底部，所述出水管512另一端贯穿所述虹吸式水箱5底部，所述第一电磁阀的一端通过管路连接所述虹吸式水箱5的出水管512。
上述技术方案的工作原理：所述虹吸式水箱5通过所述第一电磁阀与所述冲洗装置连接。在所述控制装置3控制所述第一电磁阀闭合时，水从虹吸式水箱5流出，经过所述第一电磁阀，最终在冲洗装置中流出，对马桶进行冲洗。
上述技术方案的有益效果：所述冲洗装置处的冲洗压力为所述虹吸式水箱5与所述冲洗装置的液面差，冲洗时由于所述虹吸式水箱5内的液面与所述冲洗装置的液面差变化较小，冲洗压力保持相对恒定。
在一个实施例中，所述控制装置3包括图像识别模块和图像处理模块；所述图像识别模块对所述红外视频的预设区域4内图像进行人体识别；当所述红外视频中人体图像进入所述预设区域4时，将所述红外视频传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块通过对红外视频进行处理，确定人体与所述马桶2的位置关系。
上述技术方案的工作原理：在洗手间内，所述马桶2附近区域主要包括使用区域、通道，所述使用区域为靠近所述马桶2的固定区域，所述走动区域一般在使用区域远离所述马桶2的一侧。所述红外热成像装置1采集的红外视频的视野中，包含了墙壁、窗户、通道等与使用区域无关的区域，预设区域4对应使用区域及其周边区域；所述图像识别模块处理预设区域4内的红外视频数据，并将其传输给所述图像处理模块。所述图像处理模块确定人体与所述马桶2的位置关系。
上述技术方案的有益效果：本发明所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，通过所述图像识别模块和所述图像处理模块对所述红外视频进行处理，最终准确得确认所述马桶2的具体使用人数、每个使用人员的使用位置，进而对所述马桶2的使用段进行针对性的清洗。另外，所述红外热成像装置1只需处理预设区域4内的红外视频数据，可以减少所述控制装置3大量的数据处理任务。
在一个实施例中，所述预设区域4包括第一区域41和第二区域42，所述第一区域41对应所述马桶2的使用区域，进入所述第一区域41的人体图像识别为使用人员图像；所述第二区域42对应进出所述马桶2使用区域的通道，所述第一区域41和所述第二区域42的交界处对应所述马桶2的使用区域出入口；
所述图像处理模块通过对使用人员图像进行处理，确定人体与马桶2的使用区域的位置关系，所述控制装置3根据确定的位置关系调节控制人体所对应的所述第一电磁阀的接通和断开。
上述技术方案的工作原理：所述红外热成像装置1的视野内出现人体时，判断所述人体图像与第二区域42的关系。当所述人体图像对落入所述第二区域42，进一步确认所述人体图像与所述第一区域41与所述第二区域42的交界处的位置关系。当所述人体图像穿过所述交界处，所述控制装置3调节所述第一电磁阀的接通和断开。
上述技术方案的有益效果：通过设置第一区域41与第二区域42，并判断人体图像与所述第一区域41和第二区域42的关系，本技术方案实现了从而识别出使用马桶2的人员。另外，所述红外视频的视野中，除了包括所述马桶2的使用区域、易污染区，还包括墙壁和通道等区域。这些区域可能包括与多个热源，这些热源中不包括所述马桶2的使用人员，将这部分热源对应的图片区域删除，避免其对处理结果的干扰，同时可以减少大量的数据处理负担。
在一个实施例中，所述图像识别模块包括：背景检测模块、前景识别模块、连通性检测模块和前景筛选模块；所述图像处理模块包括坐标计算模块、位置判断模块和运动判断模块；
所述背景检测模块根据无人使用所述马桶2的所述红外视频计算背景模型；所述前景识别模块通过比对所述红外视频的第x帧所述红外图片与所述背景模型，识别前景对象、背景对象；所述背景检测模块根据所述背景对象更新背景模型；连通性检测模块对前景对象进行连通区域检测得到前景对象轮廓；所述前景筛选模块剔除长宽比、轮廓面积超过正常人体极限的所述前景对象轮廓，得到人体图像轮廓；所述坐标计算模块以预设参考物建立三维坐标系，根据所述人体图像轮廓在图片中的位置，确定所述人体图像轮廓的中心坐标；所述位置判断模块将所述中心坐标与预设区域4进行比对，确定人体与所述马桶2的位置关系。
上述技术方案的工作原理：所述背景检测模块根据无人使用所述马桶2的所述红外视频计算第1帧红外图片背景模型的计算公式为：
公式中，μ1(a,b)为所述红外视频的第1帧红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度平均值；σ1 2(a,b)为所述红外视频的第1帧红外图片背景模型中(a，b)坐标处的温度值方差；Tx(a,b)为所述红外视频中第x帧红外图片(a，b)坐标处的温度值；k为从所述无人使用所述马桶2的所述红外视频中选取的红外图片帧数。
基于所述背景模型μx(a,b)、σx 2(a,b)，识别第x帧所述红外图片中所述前景对象、背景对象的计算公式为：
公式中，Fx(a,b)为第x帧所述红外图片中的前景对象；Bx(a,b)为第x帧所述红外图片中的背景对象，μx(a,b)为所述第x帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度平均值；σx 2(a,b)为第x帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度值方差；Tx(a,b)为所述红外视频中第x帧红外图片(a，b)坐标处的温度值；T为前景对象判断阈值。
所述红外视频第x+1帧所述红外图片的背景模型计算公式为：
公式中，μx+1(a,b)为第x+1帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度平均值；μx(a,b)为所述第x帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度平均值；σx+1 2(a,b)为第x+1帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度值方差；σx 2(a,b)为第x帧所述红外图片对应的背景模型中(a，b)坐标处的温度值方差；m∈[0,1]，为第x帧所述红外图片对第x+1帧所述红外图片背景模型的影响系数。阈值T为前景对象判断阈值。
若第x帧红外图片(a，b)坐标处温度值属于前景对象，第x+1帧红外图片(a，b)坐标处背景模型的温度平均值、温度值方差等于第x帧红外图片(a，b)坐标处背景模型的温度平均值。若第x帧红外图片(a，b)坐标处温度值属于背景对象，利用第x帧红外图片(a，b)坐标处温度值对第x+1帧红外图片(a，b)坐标处背景模型温度平均值、温度值方差进行修正。影响系数m值越大，第x帧所述红外图片对第x+1帧所述红外图片的背景模型影响越大，所述背景模型更新越快。
将所述前景对象设置为白色，将所述背景对象设置为黑色，前景识别模块将所述红外图片转换为黑白图片。对前景对象进行连通区域检测，即可得到前景对象轮廓。
1)连通性检测模块按a坐标轴、b坐标轴的顺序检测模块扫描所述黑白图片，遇到第一个白色像素W1点时将其标记为R1前景对象轮廓，将所述白色像素W1的八邻域的白色像素标记为R1前景对象轮廓，将所有R1前景对象轮廓的八邻域内的白色像素标记为R1前景对象轮廓；2)继续扫描所述黑白图片，直到遇到与R1前景对象轮廓不相连的白色像素W2，将其标记为R2前景对象轮廓，重复上述步骤直至将R2前景对象轮廓标记完成；3)继续按顺序扫描所述黑白照片，直至标记完成。此时，所述黑白照片的前景区域已被所述连通性检测模块分割为若干个前景对象轮廓。
所述前景筛选模块首先计算所述前景对象轮廓内的长宽比、轮廓面积；其次将其与所述前景筛选预设的人体长宽比极限、人体轮廓面积极限进行比较，剔除对象轮廓长宽比超过所述人体长宽比极限、人体轮廓面积极限和未落入预设区域4的前景对象轮廓，得到人体图像轮廓。所述位置判断模块以预设参考物建立三维坐标系，根据所述人体图像轮廓在图片中的位置，确定所述以作为所述人体图像轮廓的中心坐标；所述位置判断模块将所述中心坐标与所述第一区域41进行比对，若所述中心坐标落入所述第一区域41，可以认为有使用人员进入所述马桶2的使用区域；将进入第一区域41的所述人体图像的中心坐标与第二区域42进行比较，得到所述中心坐标对应的第二区域42；进而调节对应的所述第一电磁阀的接通和断开，进行冲洗。
上述技术方案的有益效果：而在厕所这一区域内的环境温度虽然受光照、气候、空调等因素影响，但是环境温度仍然在小范围内波动，且环境温度变化速度一般较小。而所述红外热成像装置1固定设置在厕所内，红外视频背景中的地面、墙面、垃圾桶等固定物体的温度相对保持恒定，通过计算背景模型，可以排除固定物体的干扰。当人体进入所述红外热成像装置1的视野内，所述红外图片与所述背景模型之间存在较大的温度差，当温度差大于前景对象判断阈值T时，存在温度差的区域即为前景对象，剩余区域为背景对象。前景区域包含了人体图像，背景图像中主要是环境图像。本发明中对微变的环境，可以采用所述背景对象对所述背景模型进行调整，提高了所述控制装置3对所述人体图像轮廓的识别精度。
本发明中通过预设的参考物建立了三维坐标系，可以准确计算所述使用人员的位置坐标，将其与预设区域4比对，从而确认所述使用人员的状态。
在一个实施例中，当所述中心坐标从所述第二区域42接近或进入所述第一区域41，所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域41进入所述第二区域42，所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
上述技术方案的工作原理：当使用人员进入所述第二区域42后，所述控制装置3根据所述中心坐标的变化，对所述使用人员图像进行运动方向判定。当所述人体图像的中心坐标向所述交界处移动，且所述中心坐标与所述交界处的距离小于预设值时，或者当所述中心坐标有第二区域42进入所述第一区域41，此时可以认为将要有人使用马桶2，所述控制装置3执行预洗程序，调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀。
当所述中心坐标从所述第一区域41进入所述第二区域42，所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
上述技术方案的有益效果：本发明基于空间、运动方向两个要素对于使用人员的使用状态判断，进一步提高识别准确率。在人体在预设区域4内走过或者清洁地面等情况下，避免所述控制装置3误动作的情况发生。
在一个实施例中，所述执行机构还包括用于开合马桶2垫和马桶盖7的开合装置，当所述中心坐标从所述第二区域42进入或接近所述第一区域41，所述控制装置3调节所述马桶盖7开合装置闭合所述马桶盖7，然后所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域41进入所述第二区域42，所述控制装置3调节所述马桶盖7开合装置闭合所述马桶盖7，然后所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
上述技术方案的工作原理：马桶2冲水时，将不可避免地产生有水滴、飞沫，这些水滴、飞沫带有大量的细菌和病毒，附着在人体的皮肤、衣物或者室内物品的表面，有可能进一步导致致病菌、病毒的粪口传播。本发明在马桶2预洗和冲洗环节之前，都增加了将马桶盖7闭合这一环节。当所述中心坐标从所述第二区域42进入或接近所述第一区域41，此时，有人将要使用马桶2，为了方便冲洗干净，需要对马桶2进行预洗来湿润马桶2内壁；同时为了防止水滴、飞沫的飞溅，需要闭合所述马桶盖7。所述控制装置3检测所述马桶盖7的开闭状态，若所述马桶盖7处于打开状态，所述控制装置3通过所说开合装置闭合所述马桶盖7，再进行预洗；若所述马桶盖7处于闭合状态，然后所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀。
当所述中心坐标从所述第一区域41进入所述第二区域42，此时人体已经使用完马桶2，所述控制装置3调节所述马桶盖7开合装置闭合所述马桶盖7，然后所述控制装置3调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
上述技术方案的有益效果：本发明在马桶2预洗和冲洗环节之前，都增加了将马桶盖7闭合这一环节。通过增加闭合马桶盖7这一环节，可以有效防止马桶2冲水产生的飞溅、飞沫，从而保持马桶2使用过程中的卫生。
在一个实施例中，所述开合装置包括第一电动机61、第一锥齿轮62和第一转轴63；
所述第一电动机61与所述马桶2固定连接，所述第一电动机61的输出端与所述第一锥齿轮62固定连接，所述第一转轴63与所述马桶2连接；
所述马桶盖7的一端设置有第一套筒71、第二套筒72和第二锥齿轮73，所述第一套筒71与所述第二锥齿轮73连接，所述第一套筒71、所述第二套筒72和第三锥齿轮均与所述第一转轴63铰接，所述马桶盖7通过所述第一套筒71、第二套筒72与所述马桶2铰接；所述第一锥齿轮62与所述第二锥齿轮73啮合；
上述技术方案的工作原理：当人体从所述第二区域42进入或接近第一区域41，所述控制装置3发出闭合马桶盖7的命令，所述第一电动机61带动所述第一锥齿轮62转动；所述第一锥齿轮62与所述第二锥齿轮73啮合，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71随之转动，此时所述马桶盖7将闭合；所述控制装置3执行预洗命令后，然后所述控制装置3发出打开马桶盖7的命令，所述第一电动机61反转，所述第一电动机61带动所述第一锥齿轮62反转，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71随之反转，此时所述马桶盖7将打开。
当人体从所述第一区域41进入所述第二区域42，所述控制装置3闭合将发出闭合马桶盖7的命令，所述第一电动机61带动所述第一锥齿轮62转动；所述第一锥齿轮62与所述第二锥齿轮73啮合，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71随之转动，此时所述马桶盖7将闭合，进而执行冲洗操作。
上述技术方案的有益效果：马桶2的结构一般比较紧凑，但是水箱下方、水槽后部通常只设置有下水管，通过设置一对啮合的锥齿轮，可以将所述第一电机设置于水箱下方、水槽后部。
在一个实施例中，所述开合装置还包括第一离合64；所述马桶2还包括与所述第一转轴63铰接的第三套筒21和第四套筒22；
所述第一离合64包括第一螺母641、第一挡片642、第一压缩弹簧643、第二挡片644和第二螺母645；
所述第一转轴63两端设置有所述第一螺母641和所述第二螺母645配合的外螺纹；
所述第一转轴63依次贯穿所述第一螺母641、所述第一挡片642、所述第一压缩弹簧643、所述第二锥齿轮73、所述第一套筒71、所述第三套筒21、所述第四套筒22、所述第二套筒72、所述第二挡片644和所述第二螺母645；所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71抵接。
上述技术方案的工作原理：当所述第一电动机61带动所述第一锥齿轮62转动时，所述第二锥齿轮73随之转动，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71抵接，所述第二锥齿轮73通过摩擦力带动所述第一套筒71转动，最终带动所述马桶盖7运动。
当使用者转动所述马桶盖7时，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71之间的摩擦力，不能带动第二锥齿轮73转动，从而实现手动开关马桶盖7。
当所述马桶盖7与所述马桶2之间，意外夹住人体或其他物品时，所述第二锥齿轮73与所述第一套筒71之间的摩擦力，不能继续带动所述马桶盖7继续转动，从而防止所述马桶盖7意外夹伤使用者。
上述技术方案的有益效果：通过设置第一离合64，所述马桶盖7可以被手动和电动控制，同时防止夹伤使用者。
在一个实施例中，所述执行机构还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀一端连接芳香剂储存罐，另一端与伸入所述马桶2的芳香剂喷射口连接；当所述中心坐标从所述第二区域42进入所述第一区域41，所述控制装置3调节所述第二电磁阀接通，持续第三时间段后，断开所述第二电磁阀。
上述技术方案的工作原理：当有使用者准备使用马桶2时，所述冲水装置执行预洗命令后，所述控制装置3调节控制所述第二电磁阀闭合接通，芳香剂从所述芳香剂储存罐中流出，经过所述第二电磁阀，从所述方向机喷射口喷出；持续第三时间段后，断开所述第二电磁阀，所述芳香剂停止喷射。
上述技术方案的有益效果：通过在预洗之后，喷洒芳香剂，可以快速的祛除卫生间的异味，可以给使用者更好地使用体验，另外，所述芳香剂储存罐中可以添加消毒成分，还可以对马桶2的使用区域进行消毒除菌，仅以防止细菌和病毒的传播。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此，在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，包括：冲洗装置、执行机构、红外热成像装置和控制装置；
所述冲洗装置设置于马桶内部；
所述执行机构包括第一电磁阀，所述第一电磁阀一端通过管路连接水源，另一端通过管路连接所述冲洗装置；
所述控制装置连接所述红外热成像装置，接收并处理所述红外热成像装置采集的红外视频，以确定人体与所述马桶位置关系，并根据位置关系调节控制所述第一电磁阀的接通和断开。
2.根据权利要求1所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述水源包括虹吸式水箱，所述虹吸式水箱内部设置有虹吸装置；所述虹吸装置包括进水管和出水管，所述进水管的一端与所述出水管的一端连接，所述进水管与所述出水管连接处高于所述虹吸式水箱内部液面高度；所述进水管另一端设置在所述虹吸式水箱底部，所述出水管另一端贯穿所述虹吸式水箱底部，所述第一电磁阀的一端通过管路连接所述虹吸式水箱的出水管。
3.根据权利要求1所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述控制装置包括图像识别模块和图像处理模块；所述图像识别模块对所述红外视频的预设区域内图像进行人体识别；当所述红外视频中人体图像进入所述预设区域时，将所述红外视频传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块通过对红外视频进行处理，确定人体与所述马桶的位置关系。
4.根据权利要求3所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述预设区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域对应所述马桶的使用区域，进入所述第一区域的人体图像识别为使用人员图像；所述第二区域对应进出所述马桶使用区域的通道，所述第一区域和所述第二区域的交界处对应所述马桶的使用区域出入口；
所述图像处理模块通过对使用人员图像进行处理，确定人体与马桶的使用区域的位置关系，所述控制装置根据确定的位置关系调节控制人体所对应的所述第一电磁阀的接通和断开。
5.根据权利要求4所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述图像识别模块包括：背景检测模块、前景识别模块、连通性检测模块和前景筛选模块；所述图像处理模块包括坐标计算模块、位置判断模块和运动判断模块；
所述背景检测模块根据无人使用所述马桶的所述红外视频计算背景模型；所述前景识别模块通过比对所述红外视频的第x帧所述红外图片与所述背景模型，识别前景对象、背景对象；所述背景检测模块根据所述背景对象更新背景模型；连通性检测模块对前景对象进行连通区域检测得到前景对象轮廓；所述前景筛选模块剔除长宽比、轮廓面积超过正常人体极限的所述前景对象轮廓，得到人体图像轮廓；所述坐标计算模块以预设参考物建立三维坐标系，根据所述人体图像轮廓在图片中的位置，确定所述人体图像轮廓的中心坐标；所述位置判断模块将所述中心坐标与预设区域进行比对，确定人体与所述马桶的位置关系。
6.根据权利要求5所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，当所述中心坐标从所述第二区域接近或进入所述第一区域，所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域进入所述第二区域，所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
7.根据权利要求6所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述执行机构还包括马桶盖开合装置，当所述中心坐标从所述第二区域进入或接近所述第一区域，所述控制装置调节所述马桶盖开合装置闭合所述马桶盖，然后所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第一时间段后，断开所述第一电磁阀；
当所述中心坐标从所述第一区域进入所述第二区域，所述控制装置调节所述马桶盖开合装置闭合所述马桶盖，然后所述控制装置调节所述第一电磁阀接通，持续第二时间段后，断开所述第一电磁阀。
8.根据权利要求7所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述开合装置包括第一电动机、第一锥齿轮和第一转轴；
所述第一电动机与所述马桶固定连接，所述第一电动机的输出端与所述第一锥齿轮固定连接，所述第一转轴与所述马桶连接；
所述马桶盖的一端设置有第一套筒、第二套筒和第二锥齿轮，所述第一套筒与所述第二锥齿轮连接，所述第一套筒、所述第二套筒和第三锥齿轮均与所述第一转轴铰接，所述马桶盖通过所述第一套筒、第二套筒与所述马桶铰接；所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合。
9.根据权利要求8所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述开合装置还包括第一离合；所述马桶还包括与所述第一转轴铰接的第三套筒和第四套筒；
所述第一离合包括第一螺母、第一挡片、第一压缩弹簧、第二挡片和第二螺母；
所述第一转轴两端设置有所述第一螺母和所述第二螺母配合的外螺纹；
所述第一转轴依次贯穿所述第一螺母、所述第一挡片、所述第一压缩弹簧、所述第二锥齿轮、所述第一套筒、所述第三套筒、所述第四套筒、所述第二套筒、所述第二挡片和所述第二螺母；所述第二锥齿轮与所述第一套筒抵接。
10.根据权利要求6所述的一种厕用虹吸式人体红外自动感应冲水系统，其特征在于，所述执行机构还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀一端连接芳香剂储存罐，另一端与伸入所述马桶的芳香剂喷射口连接；当所述中心坐标从所述第二区域进入所述第一区域，所述控制装置调节所述第二电磁阀接通，持续第三时间段后，断开所述第二电磁阀。
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