本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制技術(shù)，尤其是涉及一種游泳池中自動(dòng)控制游泳者位置的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

游泳池是人們喜愛(ài)的從事游泳運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)地，人們可以在里面活動(dòng)或進(jìn)行比賽。多數(shù)游泳池建在地面，根據(jù)水溫可分為一般游泳池和溫水游泳池。游泳池游泳運(yùn)動(dòng)專門(mén)場(chǎng)所。分室內(nèi)、室外兩種。

隨著人們的物質(zhì)生活日益提高，游泳健身也成為部分人群的首選運(yùn)動(dòng)方式。但是，在城市中游泳館的數(shù)量有限，無(wú)法滿足人們的使用需求。

此外，游泳池泳道長(zhǎng)度有限，無(wú)法滿足游泳者保持連續(xù)順暢的游泳體驗(yàn)，容易出現(xiàn)游泳一會(huì)兒就游到頭的尷尬，并且每條泳道使用者數(shù)量有限，多人使用容易出現(xiàn)肢體碰撞，所以游泳池占用空間太大，建設(shè)數(shù)量有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)控制游泳者位置的控制系統(tǒng)及控制方法，其解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有泳池?zé)o法給游泳者提供持續(xù)不間斷的游泳體驗(yàn)，并且傳統(tǒng)游泳池占用空間太大，建設(shè)數(shù)量有限。

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下方案：

一種自動(dòng)控制游泳者位置的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括

一游泳池，其供游泳者使用；

一位置感應(yīng)裝置，其實(shí)時(shí)采集游泳者在游泳池中的位置信息；

一信號(hào)處理裝置，其接收所述位置感應(yīng)裝置發(fā)送的游泳者位置信息，計(jì)算出游泳者單位時(shí)間內(nèi)的位移信息并形成配置參數(shù)；

一電動(dòng)給水裝置，其根據(jù)所述配置參數(shù)向游泳池注入流速流量受控可變的注水水流。

進(jìn)一步，所述電動(dòng)給水裝置的注水水流方向與游泳者在游泳池游泳的方向保持逆向。

進(jìn)一步，所述位置感應(yīng)裝置由多個(gè)主動(dòng)發(fā)光器件和多個(gè)被動(dòng)感光器件構(gòu)成，主動(dòng)發(fā)光器件和被動(dòng)感光器件數(shù)量相同；多個(gè)主動(dòng)發(fā)光器件和多個(gè)被動(dòng)感光器件分別設(shè)置在游泳池兩側(cè)感應(yīng)游泳者的位置。

進(jìn)一步，考慮到光波長(zhǎng)在水中傳播衰減的參數(shù)不同，優(yōu)選藍(lán)、綠主動(dòng)發(fā)光器件與被動(dòng)感光器件。

一種自動(dòng)控制游泳者位置的控制方法，包括以下步驟：

步驟1、信號(hào)處理裝置預(yù)先設(shè)置游泳者在泳池中應(yīng)當(dāng)處于的位置信息；

步驟2、游泳者在泳池游泳前進(jìn)的方向與注水水流方向相反；

步驟3、位置感應(yīng)裝置實(shí)時(shí)感應(yīng)游泳者在游泳池中的位置；

步驟4、信號(hào)處理裝置根據(jù)預(yù)先設(shè)置游泳者在泳池中應(yīng)當(dāng)處于的位置信息和位置感應(yīng)裝置實(shí)時(shí)感應(yīng)游泳者的位置信息計(jì)算出游泳者的位移信息；

步驟5、根據(jù)游泳者的位移信息，通過(guò)計(jì)算形成電動(dòng)給水裝置的輸出功率配置參數(shù)；

步驟6、電動(dòng)給水裝置的輸出功率變化，形成注水口注水流速的調(diào)整；

步驟7、注水水流帶動(dòng)游泳者回到預(yù)先設(shè)置游泳者在泳池中應(yīng)當(dāng)處于的位置。

進(jìn)一步，上述步驟2-7形成閉環(huán)負(fù)反饋循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制游泳者位置，并且確保游泳者在游泳池中始終只需朝著一個(gè)方向游動(dòng)即可。

進(jìn)一步，所述步驟5中輸出功率配置參數(shù)來(lái)源于游泳者的位移量與電動(dòng)給水裝置的輸出功率和注水流速存在同極性變換關(guān)系，即：游泳者的位移量變大，電動(dòng)給水裝置的輸出功率增大，注水流速增高；游泳者的位移量變小，電動(dòng)給水裝置的輸出功率減小，注水流速降低。

該自動(dòng)控制游泳者位置的控制系統(tǒng)及控制方法具有以下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)定游泳者位置并且根據(jù)位移信息控制電動(dòng)給水裝置輸出的水流大小和速度，從而控制游泳者的位置，確保游泳者在游泳池中始終只需朝著一個(gè)方向游動(dòng)即可，并且大大節(jié)省了游泳池空間設(shè)置。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明自動(dòng)控制游泳者位置的控制方法流程方框圖；

圖2：本發(fā)明自動(dòng)控制游泳者位置的控制系統(tǒng)的位置感應(yīng)裝置的功能結(jié)構(gòu)框圖；

圖3：圖1形成閉環(huán)負(fù)反饋循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的方框示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖3，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，下述的說(shuō)明涉及的優(yōu)選實(shí)施方式僅用于本發(fā)明的解釋說(shuō)明，而非用于本發(fā)明自我限定的用途。

圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法流程，結(jié)合圖1說(shuō)明加密方法的步驟包括：

如圖1的101所示：預(yù)先設(shè)定游泳者在泳池中應(yīng)當(dāng)所處的位置為P0，啟動(dòng)電動(dòng)給水裝置以缺省功率工作，產(chǎn)生缺省的泳池注水流速V0。

如圖1的102所示：游泳者進(jìn)入泳池，與注水流水逆向游泳。

如圖1的103所示：位置感應(yīng)裝置實(shí)時(shí)感知游泳者在泳池中當(dāng)前位置P1。

如圖1的104所示：信息處理裝置計(jì)算P1與P0的差值，當(dāng)P1-P0結(jié)果為正值，代表游泳者向注水口方向發(fā)生前進(jìn)位移；當(dāng)P1-P0結(jié)果為負(fù)值，代表游泳者向注水口方向發(fā)生后退位移；當(dāng)游泳者發(fā)生前進(jìn)位移，此時(shí)需要增大電動(dòng)給水裝置的當(dāng)前輸出功率；當(dāng)游泳者發(fā)生后退位移，此時(shí)需要減小電動(dòng)給水裝置的當(dāng)前輸出功率；信息處理裝置生成電動(dòng)給水裝置輸出功率的新配置參數(shù)發(fā)送給電動(dòng)給水裝置。

如圖1的105所示：電動(dòng)給水裝置接收輸出功率的配置參數(shù)，調(diào)整輸出功率影響注水水流流速；當(dāng)游泳者發(fā)生前進(jìn)位移，注水水流流速將在缺省流速V0基礎(chǔ)上增加；當(dāng)游泳者發(fā)生后退位移，注水水流流速將在缺省流速V0基礎(chǔ)上降低。

如圖1的106所示：注水水流流速的變化帶動(dòng)游泳者位置的變化，當(dāng)上述流程工作于閉環(huán)負(fù)反饋狀態(tài)時(shí)，能夠自動(dòng)控制游泳者位置始終處于預(yù)先設(shè)定的位置范圍內(nèi)。

以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征，人們應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述說(shuō)明和實(shí)施例描述只是作為本發(fā)明的原理闡述。在不脫落本發(fā)明精神和技術(shù)范圍的情況下，本發(fā)明可以有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之中。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。

圖2是本發(fā)明位置感應(yīng)裝置的功能結(jié)構(gòu)框圖，結(jié)合圖2說(shuō)明位置感應(yīng)裝置實(shí)時(shí)感知游泳者在泳池中當(dāng)前位置的機(jī)理：

如圖2所示：201為由主動(dòng)發(fā)光器件構(gòu)成的等間隔發(fā)光器件陣列；202為由被動(dòng)感光器件構(gòu)成的等間隔感光器件陣列；發(fā)光器件陣列與感光器件陣列位置嚴(yán)格對(duì)應(yīng)地專配在泳池的相對(duì)池壁上；考慮到光波長(zhǎng)在水中傳播衰減的參數(shù)不同，當(dāng)前優(yōu)選藍(lán)綠發(fā)光源器件與感光器件；

如圖2所示：發(fā)光器件陣列與感光器件陣列上的編號(hào)器件嚴(yán)格一一對(duì)應(yīng)，即發(fā)光器件陣列201的發(fā)光器件1發(fā)出光源，僅能被感光器件陣列202的感光器件1探測(cè)；發(fā)光器件陣列201的發(fā)光器件2發(fā)出光源，僅能被感光器件陣列202的感光器件2探測(cè)；......依次類推直至發(fā)光器件陣列201的發(fā)光器件8發(fā)出光源，僅能被感光器件陣列202的感光器件8。

如圖2所示：當(dāng)游泳者203處于泳池位置探測(cè)區(qū)域，將阻擋發(fā)光器件發(fā)出光源傳播至對(duì)應(yīng)感光器件，如圖所示將阻擋發(fā)光器件陣列201的發(fā)光器件1，2，3，4所發(fā)光源，導(dǎo)致感光器件陣列202的感光器件僅5，6，7，8能有探測(cè)響應(yīng)。使得位置探測(cè)裝置能夠探測(cè)到游泳者的準(zhǔn)確位置。

如圖3所示，閉環(huán)負(fù)反饋循環(huán)結(jié)構(gòu)是指：1、游泳者(與注水口逆向)游泳，脫離預(yù)設(shè)位置產(chǎn)生位移量；2、位置感應(yīng)裝置感知游泳者位置，發(fā)給信息處理裝置；3、信息處理裝置計(jì)算出位移量大小，配置電動(dòng)給水裝置的功率；4、電動(dòng)給水裝置功率調(diào)整，對(duì)應(yīng)注水口注水流速改變；5、注水水流作用于人體，抵消位移，回到預(yù)設(shè)位置；6、重復(fù)進(jìn)行上述1-5。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。