一种节约用水的马桶排泄物处理装置和方法

本发明涉及马桶排泄物处理，且更具体地涉及一种节约用水的马桶排泄物处理装置和方法。

背景技术：

1、马桶是现代卫生设施中使用最为广泛的一种，通常由坐便器和水箱两部分组成，其作用是接受和处理人体废物，将其排出体外，完成排泄功能，从而保持卫生和预防疾病，马桶的工作原理基于重力和水压力的协同作用，通过储水箱内的清水释放并产生冲击流，将废物和污水从马桶中排出，这种设计既能有效清除废物，又能保证排水畅通，人们对于个人卫生，对于马桶的清洁越来越重视，同时节能环保的理念也越来越为人们所接受，马桶排泄物处理装置和方法在促进环境可持续发展和人类健康方面发挥着重要作用。

2、现有技术中，马桶排泄物处理装置和方法存在很多弊端，一方面，传统的马桶在使用后，通过按压一次冲水，无法达到很好的清洗效果，并且造成水资源的浪费，传统的马桶缺少除臭功能，影响空气质量，另一方面，传统的马桶缺少对排泄物进行烘干回收处理过程，不能实现废物再利用，因此，本发明提出一种节约用水的马桶排泄物处理装置和方法，旨在提高马桶清洁效果。

技术实现思路

1、针对上述技术的不足，本发明公开一种节约用水的马桶排泄物处理装置和方法，马桶清洁器采用高压水泵提供水压，采用定向式喷嘴将马桶清洁液喷射到污渍上，图像识别模块采用usb网络摄像头获取马桶内部图像，采用图像处理芯片对拍摄的图像进行图像去噪、颜色调整和图像矫正处理，采用嵌入式计算平台确定图像中污渍区域信息，可编程逻辑控制器通过参数设定模块、控制驱动模块和执行控制模块自动调控喷射清洗时间、强度和方向，解决无法达到很好的清洗效果和水资源浪费问题，吸附过滤网通过活性炭异味吸附剂将异味分子固定在吸附过滤网表面，数显香氛机采用香氛油改善空气气味，解决马桶缺少除臭功能问题，电阻加热丝对排泄物进行烘干回收处理，解决不能实现废物再利用问题。

2、分析有鉴于此,本发明提供了一种节约用水的马桶排泄物处理装置，包括烘干回收模块、高压清洗模块、蓄水模块和电源模块：

3、所述烘干回收模块采用电阻加热丝对排泄物进行烘干回收处理；

4、所述高压清洗模块采用马桶清洁器向马桶内壁喷射高压水雾，实现对马桶内壁污渍的清洗；

5、所述蓄水模块采用水箱储存马桶清洁液；

6、所述电源模块采用壁挂式插座和电源适配器满足桶排泄物处理装置的供电需求；

7、还包括除臭模块、图像识别模块和节约控制模块；

8、所述除臭模块包括异味吸附单元和香氛释放单元，所述异味吸附单元采用吸附过滤网吸附和去除马桶内的异味，香氛释放单元采用数显香氛机使空气清新；

9、所述图像识别模块包括摄像单元、图像预处理单元和智能化识别单元，所述摄像单元采用usb网络摄像头对马桶内壁的污渍进行拍摄，所述图像预处理单元采用图像处理芯片对拍摄的图像进行预处理，所述智能化识别单元采用嵌入式计算平台实现图像分析，得到污渍位置和面积，所述摄像单元的输出端与所述图像预处理单元的输入端连接，所述图像预处理单元的输出端与所述智能化识别单元的输入端连接；

10、所述节约控制模块包括通信单元和智能控制单元，所述通信单元采用信号发射器和接收器将图像分析结果反馈给智能控制单元，所述智能控制单元采用可编程逻辑控制器自动调控喷射清洗时间、强度和方向，所述通信单元输出端与所述智能控制单元输入端连接；

11、所述电源模块的输出端与烘干回收模块的输入端、高压清洗模块输入端、图像识别模块的输入端、节约控制模块的输入端和除臭模块的输入端连接，所述图像识别模块的输出端与所述节约控制模块的输入端连接，所述节约控制模块的输出端与所述高压清洗模块的输入端连接，所述蓄水模块的输出端与所述高压清洗模块的输入端连接。

12、作为本发明进一步的技术方案，所述马桶清洁器采用高压水泵提供水压，所述高压水泵通过定向式喷嘴将马桶清洁液喷射到污渍上，所述定向式喷嘴采用直流电机改变喷射方向，所述直流电机通过内部齿轮传动定向式喷嘴进行旋转运动。

13、作为本发明进一步的技术方案，所述吸附过滤网采用活性炭异味吸附剂吸附并固定异味分子，所述活性炭异味吸附剂通过物理吸附将异味分子固定在吸附过滤网表面，所述数显香氛机通过超声波震荡将水和香氛油混合成雾状颗粒，再通过风扇将香氛雾送入到空气中。

14、作为本发明进一步的技术方案，所述图像处理芯片包括去噪模块、颜色平衡模块和图像变化模块，所述去噪模块采用滤波算法对图像进行去噪处理，所述滤波算法通过对像素周围的邻域像素进行加权平均，实现图像的平滑过渡处理，所述颜色平衡模块采用对比度增强方式和灰度级分层方式来调整图像颜色，所述对比度增强方式通过色素变换函数调整图像中亮度区间的像素值，实现对图像的色调和饱和度进行调整，所述灰度级分层方式通过颜色映射实现图像色彩分层，所述图像变化模块采用矫正变换算法对图像进行矫正畸变处理，所述矫正变换算法通过透视变换矩阵将原图像的像素坐标映射到目标图像中的像素坐标，实现图像矫正。

15、作为本发明进一步的技术方案，所述嵌入式计算平台的工作方法为:

16、步骤一、采用目标分割算法来确定图像中污渍区域，所述目标分割算法通过阈值分割将图像中的像素分为污渍区和非污渍区，所述阈值分割通过二值化比较将图像中像素灰度值和阈值进行比较，将图像二分为污渍区和非污渍区；

17、步骤二、然后再采用边缘检测算法和形状描述符获取图像污渍区的面积和形状，所述形状描述符通过泽尼尔正交矩阵描述图像污渍区的形态特征，所述边缘检测算法通过多边形拟合将污渍区的轮廓转换为闭合区域，再通过边缘计算函数计算闭合区域的面积，闭合区域面积的计算公式为：

18、     （1）

19、在公式（1）中，为闭合区域面积，为闭合区域的边界横坐标，为闭合区域的边界纵坐标，为图像污渍区边界上所有像素点构成的长度，为图像污渍区最小外接圆与实际轮廓之间的匹配度；

20、步骤三、最后采用目标检测器识别污渍位置，所述目标检测器采用模板匹配方法将没有污渍的马桶内部图像与污渍图像进行比较，找到匹配的污渍位置。

21、作为本发明进一步的技术方案，所述可编程逻辑控制器包括参数设定模块、控制驱动模块和执行控制模块，所述参数设定模块通过量子参数设定根据图像污渍区的面积、形状和位置设定喷射清洗时间、强度和方向，所述控制驱动模块通过可编程逻辑控制器的信号输出端口输出控制信号，所述执行控制模块接收控制信号，采用计时器和电磁阀实现马桶清洁器的定时工作，采用变频器改变高压水泵的输出功率和水压，采用电子换向器改变直流电机的内部齿轮传动，实现定向式喷嘴的方向转变，所述参数设定模块的输出端与所述控制驱动模块的输入端连接，所述控制驱动模块的输出端与所述执行控制模块的输入端连接。

22、作为本发明进一步的技术方案，一种节约用水的马桶排泄物处理方法，所述方法包括以下步骤：

23、步骤一、按照5:1比例将水和30%的次氯酸钠消毒液进行混合，混合溶液为马桶清洁液，采用水箱储存马桶清洁液；

24、步骤二、采用usb网络摄像头获取马桶内部图像，采用图像处理芯片对拍摄的图像进行图像去噪、颜色调整和图像矫正处理，采用嵌入式计算平台确定图像中污渍区域信息，所述图像中污渍区域信息包括污渍区域的面积、形状和位置；

25、步骤三、嵌入式计算平台通过信号发射器向可编程逻辑控制器传输图像中污渍区域信息，可编程逻辑控制器通过接收器接收图像中污渍区域信息，可编程逻辑控制器通过参数设定模块、控制驱动模块和执行控制模块自动调控喷射清洗时间、强度和方向；

26、步骤四、将电阻加热丝安装在马桶后方，所述电阻加热丝通过均匀加热排泄物，实现排泄物的烘干回收；

27、步骤五、采用吸附过滤网和数显香氛机实现空气清新，所述吸附过滤网通过活性炭异味吸附剂将异味分子固定在吸附过滤网表面，所述数显香氛机采用香氛油改善空气气味。

28、本发明区别于现有技术的积极有益效果：

29、本发明公开一种节约用水的马桶排泄物处理装置和方法，马桶清洁器采用高压水泵提供水压，采用定向式喷嘴将马桶清洁液喷射到污渍上，图像识别模块采用usb网络摄像头获取马桶内部图像，采用图像处理芯片对拍摄的图像进行图像去噪、颜色调整和图像矫正处理，采用嵌入式计算平台确定图像中污渍区域信息，可编程逻辑控制器通过参数设定模块、控制驱动模块和执行控制模块自动调控喷射清洗时间、强度和方向，避免了水资源的浪费，提高了马桶清洁效果，吸附过滤网通过活性炭异味吸附剂将异味分子固定在吸附过滤网表面，数显香氛机采用香氛油改善空气气味，达到空气清新效果，电阻加热丝对排泄物进行烘干回收处理，实现废物的再利用。