CN102613897A - 一种具有信息交互功能的智能饮水机及其信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有信息交互功能的智能饮水机，包括：信息采集单元、图像处理单元、水桶水量识别单元、信息发布单元和社交互动单元。本发明通过摄像头以及传感器实时采集饮水机的状态信息，并对这些信息进行智能化处理，通过社交网络对信息进行发布，使得用户无需行动即可利用社交网络远程地查询、监控和控制饮水机的状态，避免了用户在不了解饮水机状态的情况下频繁地在饮水机和位置之间来回奔波。本发明还公开了该智能饮水机的信息交互方法，其对饮水机工作状态以及水桶水量的识别算法，计算复杂度低，不会改变饮水机的电气特性，不会影响其安全性及可靠性；算法可以抵抗一定的抖动。

Description

一种具有信息交互功能的智能饮水机及其信息交互方法

技术领域

本发明属于智能交互技术领域，具体涉及一种具有信息交互功能的智能饮水机及其信息交互方法。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。所谓物联网(Internet of Things)是指将各种信息传感设备，如射频识别装置(RFID)、全球定位系统、红外感应器、传感器节点等种种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，与互联网结合而形成的一个巨大网络。物联网的目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

目前，物联网中的“物”要满足以下条件：要有数据传输通路；要有一定的存储功能；要有CPU；要有操作系统；要有专门的应用程序；遵循物联网的通信协议；在世界网络中有可被识别的唯一编号。这些条件使得物联网很难共享、查询和控制传统设备的状态，例如饮水机、热水器、空调等日常生活中常见的设备。

社交网络(Social Networking)是指以一定社会关系或共同兴趣为纽带、以各种形式为在线聚合的用户提供沟通、交互服务的互联网应用。目前，社交网络主要包括即时通讯和社交网站两种形式，其允许用户创建朋友或米有社交网络，利用该社交网络用户能够交流。社交网络为物联网提供一种有效的机制来实现物品状态的共享、查询和控制，然而这两项技术目前还不能够很好地进行结合。

当前大多数饮水机装置只具备冷、热功能，不具备更多的智能功能，即饮水机装置不能将自身的状态(例如当前水量状态、是否有热水状态等)主动和及时地通知给用户。这意味着用户必须主动地行动至饮水机前才能够查看到其当前状态，饮水机无法将自身的状态变化远程地通知给所需的用户，从而使得用户需要频繁地在饮水机和位置之间来回奔波，这给用户的日常工作和生活带来了极大的不便。

发明内容

本发明提供了一种具有信息交互功能的智能饮水机及其信息交互方法，使得饮水机能够通过社交网络与用户进行信息交互，帮助用户能够远程查询监控饮水机的状态。

一种具有信息交互功能的智能饮水机，包括：

信息采集单元，用于实时采集饮水机的重力信息以及饮水机信号灯的图像信息；

图像处理单元，用于对所述的图像信息进行处理分析，输出饮水机的工作状态信息；

水桶水量识别单元，用于对所述的重力信息进行分析计算，输出饮水机的水桶水量信息；

信息发布单元，用于通过互联网定时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息和水桶水量信息；

社交互动单元，用于通过互联网从外部社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据所述的交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

所述的图像处理单元、水桶水量识别单元、社交互动单元和信息发布单元集成于嵌入式处理器中。

优选地，所述的信息采集单元包括压力传感器和摄像头；所述的压力传感器或摄像头通过USB数据传输线与所述的嵌入式处理器相连；信息传输快。

优选地，所述的信息发布单元和社交互动单元共连有多媒体数据库，所述的多媒体数据库内存储有各种多模态信息(包括文本、语音和图像)；使得饮水机能够将相应的状态信息通过具有个性化的多媒体形式进行发布。

所述的智能饮水机的信息交互方法，包括如下步骤：

(1)实时采集饮水机的重力信息以及饮水机信号灯的图像信息；

(2)对所述的图像信息进行处理分析，获得饮水机的工作状态信息；对所述的重力信息进行分析计算，获得饮水机的水桶水量信息；

(3)通过互联网定时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息和水桶水量信息；同时通过互联网从外部社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据所述的交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

所述的步骤(2)中，对图像信息进行处理分析的过程如下：

1)获取在电源开且处于加热、电源开且处于保温以及电源关三种工作状态下饮水机信号灯的图像信息；

2)对当前饮水机信号灯的图像信息以及三种工作状态下饮水机信号灯的图像信息进行区域锁定、高斯滤波，对应得到一张待判定图像和三张状态参考图像；

3)根据一张待判定图像和三张状态参考图像，通过以下公式计算待判定图像与三张状态参考图像的相关系数，使相关系数最小的一张状态参考图像对应的饮水机工作状态作为当前饮水机的工作状态信息；

$D=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{{(R_i-r_i)}^2+{(G_i-g_i)}^2+{(B_i-b_i)}^2}}{n}$

其中：D为图像的相关系数，n为待判定图像的像素个数，R_i、G_i、B_i分别为待判定图像中第i像素的红、绿、蓝三色通道的像素值，r_i、g_i、b_i分别为状态参考图像中对应R_i、G_i、B_i的像素值。

所述的步骤(2)中，对重力信息进行分析计算的过程如下：

1)获取在有桶且无水、有桶且满水以及无桶三种状态下饮水机的重力值；

2)根据当前饮水机的重力信息以及三种状态下饮水机的重力值，通过以下公式计算当前饮水机的重力信息与三种状态下饮水机重力值的相关系数；

$W=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}|P_j-p|}{m}$

其中：W为重力的相关系数，P_j为当前饮水机重力信息中第j采样点的重力值，m为当前重力采集过程中的采样次数，p为任一状态下饮水机的重力值；

3)判断相关系数最小的重力值对应的状态是否为无桶状态：

若是，则使无桶状态作为当前饮水机的水桶水量信息；

若否，则根据有桶且无水和有桶且满水状态下饮水机的重力值，以及当前饮水机的重力信息与无桶状态下饮水机重力值的相关系数，通过以下公式计算当前饮水机水桶中的剩余水量百分比，并使剩余水量百分比作为当前饮水机的水桶水量信息；

$\mathrm{\η}=\frac{W_u}{p_f-p_e}\×100\%$

其中：η为当前饮水机水桶中的剩余水量百分比，p_e和p_f分别为有桶且无水和有桶且满水状态下饮水机的重力值，W_u为当前饮水机的重力信息与无桶状态下饮水机重力值的相关系数。

所述的步骤(3)中，根据交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息的过程为：通过关键字匹配的方法对所述的交互信息进行分析，以获取用户的查询意图；若查询意图是询问关于饮水机的工作状态或水桶水量，则通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

本发明通过摄像头以及传感器实时采集饮水机的状态信息，并对这些信息进行智能化处理，通过社交网络对信息进行发布，使得用户无需行动即可利用社交网络远程地查询、监控和控制饮水机的状态，避免了用户在不了解饮水机状态(热水是否烧开，水桶中剩余水量)的情况下频繁地在饮水机和位置之间来回奔波。同时本发明对饮水机工作状态以及水桶水量的识别算法，计算复杂度低，不会改变饮水机的电气特性，不会影响其安全性及可靠性；算法可以抵抗一定的抖动。

附图说明

图1为本发明各功能单元组成原理示意图。

图2为本发明图像处理单元的工作流程示意图。

图3为本发明水桶水量识别单元的工作流程示意图。

图4为本发明社交互动单元的工作流程示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的智能饮水机及其信息交互方法进行详细说明。

如图1所示，一种具有信息交互功能的智能饮水机，包括一台压力传感器、一个摄像头和一块嵌入式处理器；其中：

压力传感器用于实时采集饮水机的重力信息，其设置于饮水机底部与地面之间，并通过USB数据传输线与嵌入式处理器相连；本实施例中压力传感器采用德国SCHENCK型号为RTN602的产品。

摄像头用于实时采集饮水机信号灯的图像信息；其架设于饮水机信号灯的正前方，并通过USB数据传输线与嵌入式处理器相连；本实施例中摄像头采用德国Basler的BIP2-1300C系列产品。

嵌入式处理器设置于饮水机机体内，其包括图像处理单元、水桶水量识别单元、信息发布单元、社交互动单元和多媒体数据库，且每3秒从摄像头和压力传感器读取一次数据；本实施例中嵌入式处理器采用ARM公司的型号为AT91SAM9261的产品，其中：

图像处理单元用于对摄像头采集到的图像信息进行处理分析，输出饮水机的工作状态信息；

水桶水量识别单元用于对压力传感器采集到的重力信息进行分析计算，输出饮水机的水桶水量信息；

多媒体数据库用于存储各种多模态信息(包括文本、语音和图像)；

信息发布单元用于从多媒体数据库中提取出与饮水机的工作状态信息和水桶水量信息对应相关的多模态信息，并通过互联网定时向社交网络服务器发送；

社交互动单元，用于通过互联网从社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据交互信息从多媒体数据库中提取出与饮水机的工作状态信息或水桶水量信息对应相关的多模态信息，并通过互联网即时向社交网络服务器发送。

本实施方式智能饮水机的信息交互方法如下：

首先，实时采集饮水机的重力信息以及饮水机信号灯的图像信息。

如图2所示，对图像信息进行处理分析，获得饮水机的工作状态信息；具体过程如下：

1.手工划定饮水机指示灯区域将电源灯、加热灯、保温灯(其中由于饮水机设计差别，部分饮水机将加热灯与保温灯合一，但不影响本算法的识别)。

2.划分饮水机三种工作状态，包括饮水机的电源开并且正在加热、电源开且加热完成正在保温和电源关闭等三种状态，并通过几个步骤对每一个工作状态标定特征值：

a.物理上将智能饮水机置于相应状态S；

b.通过采集单元获取饮水机加热灯、保温灯和电源灯区域的图片Pic_i，其中i表示第i次采样；

c.重复步骤b中T次，求平均值。相应工作状态典型值的推荐定义方法如下公式：

${\mathrm{Pic}}_S\left(j\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^T{\mathrm{Pic}}_i\left(j\right)}{T}$

其中：T表示重复采样次数(本实施例中T＝10)，Pic_i(j)表示第i次采样中第j像素的数值，Pic_s(j)表示对应状态S的第j像素的典型数值。

3.获取饮水机指示灯区域图片需要进行高斯滤波作为预处理，其计算过滤方法选用模版如下式，对图片中逐一像素按照下式将图像逐像素进行计算；g(x，y)＝f_x-1，y-1+2f_x，y-1+f_x+1，y-1+2f_x-1，y+4f_x，y+2f_x+1，y+f_x-1，y+1+2_fx，y+1+f_x+1，y+1其中：f_x，y表示原图中位于坐标为(x，y)的像素的颜色值(具体分别包括RGB颜色通道)，g(x，y)表示原图中位于坐标为(x，y)的像素的颜色值。

4.根据下式计算图片相似度的评价(相关系数)：

$D=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{{(R_i-r_i)}^2+{(G_i-g_i)}^2+{(B_i-b_i)}^2}}{n}$

其中：D为图像的相关系数，n为待判定图像的像素个数，R_i、G_i、B_i分别为待判定图像中第i像素的红、绿、蓝三色通道的像素值，r_i、g_i、b_i分别为状态参考图像中对应R_i、G_i、B_i的像素值。

5.选取相似度最高(相关系数最小)的状态为算法输出状态。

如图3所示，对重力信息进行分析计算，获得饮水机的水桶水量信息；具体过程如下：

1.计算在未放置水桶状态、有水桶且无水(即空水桶)状态、有水桶且全满状态三种情况下压力传感器的典型重力值，其取值方法为多次测量求压力传感器读数在一段时间内的稳定读数均值。

2.计算当前一段时间内压力传感器读数与典型重力值的相似系数，其计算方法如下：

$W=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}|P_j-p|}{m}$

其中：W为重力的相关系数，P_j为当前饮水机重力信息中第j采样点的重力值，m为当前重力采集过程中的采样次数，p为任一状态下饮水机的重力值；

3.选取W最小即相似度最高(相关系数最小)的状态为S，若S为无桶则输出“未放置水桶”并结束本算法。

4.若S为非无桶状态，则计算剩余水量，其计算方法为：

$\mathrm{\η}=\frac{W_u}{p_f-p_e}\×100\%$

其中：η为当前饮水机水桶中的剩余水量百分比，p_e和p_f分别为有桶且无水和有桶且满水状态下饮水机的重力值，W_u为当前饮水机的重力信息与无桶状态下饮水机重力值的相关系数。

通过互联网定时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息和水桶水量信息；同时通过互联网从外部社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

信息发布单元以多模态(包括文本、语音和图像)输出的方式将饮水机的最新状态发布到用户的社交网络中。其中，本实施方式中用户社交网络为开放接口的广播式社交网络；信息发布的过程如下：

1)对开放接口的即时通讯软件的信息发布过程，其步骤包括：

1.等待饮水机发布公共消息的条件被触发，如饮水机的热水被倒完，水烧开，换桶等操作；

2.当条件被触发时，信息采集单元向服务器发送一条状态消息，指定触发一个消息发布操作；

3.服务器收到消息发布操作，获得操作的类型，使用基于用户反馈的随即信息获取方法从语句库中随机获得一条语句；

4.调用对应即时通讯软件的信息发布接口，向一个以事件命名的Topic发布一条消息，例如采用短信的方式，则是查看服务器数据库中的订阅了这个Topic的手机客户端的号码，调用短信服务提供商提供的短信发送接口将这条消息发送给这些号码。

2)对开放接口的即时通讯软件的信息订阅过程为：客户端订阅一个事件的Topic队列，当Topic中有新的消息时读取消息，采用短信服务则是客户端手机发送一条申请短信到短信网关，服务器收到短信后判断是否允许订阅，若是允许则将这个手机客户端的号码保存到服务器的数据库中。

3)对开放接口的即时通讯软件的信息控制过程如下：

1.服务管理员授权客户端的设备控制权限，客户端获得授权KEY；

2.已经被授权的客户端发送一个带有授权KEY操作指令到服务器；

3.服务器根据操作指令调用设备控制指令，其实现方法采用红外开关控制，使用电脑向红外转换器发送蓝牙信息，转换器将蓝牙信号转换成红外信号，通过红外控制插座控制饮水机的开关。

4)对开放接口的广播式社交网络消息发布过程如下：

1.等待饮水机发布公共消息的条件被触发，如饮水机的热水被倒完，水烧开，换桶等操作；

2.当条件被触发时，信息采集单元向服务器发送一条状态消息，指定触发一个消息发布操作；

3.服务器收到消息发布操作，获得操作的类型，使用基于用户反馈的随即信息获取方法从语句库中随机获得一条语句；

4.调用对应社交网络开放的信息发布接口，发布消息，例如调用微博的publish接口等。

社交互动单元能够接收用户的查询和反馈信息，然后自动地做出智能地回复和响应，包含一套远程热水查询机制、一套基于用户反馈的信息发布机制、一套互动地饮水机唤醒和睡眠机制和一套网友激励机制：

如图4所示，远程热水查询方法通过社交平台获取用户查询语句，通过关键字匹配的方法来分析用户查询意图，包括查询饮水机是否放置水桶的状态值、查询当前热水烧开的时间和查询历史上统计的热水烧开时间，然后回复用户相应的查询问题。其具体过程如下：

1.根据社交平台的单位时间内调用开放接口的次数限制条件，预定义时间槽长度为10分钟和时间槽内最大回复次数为10次；

2.当时间槽开始时，利用新浪微博、腾讯微博等广播式社交网络和开源IM(如Spark、Instantbird)以及手机SMS短信网关等及时通讯软件等社交平台开放接口的通用信息查询接口获取每条未读的用户询问的信息。对于广播式社交网络，通过点名信息查询接口获取对饮水机账号点名的信息；对于即时通讯软件，通过对话信息查询接口获取对饮水机账号发起对话请求的信息。同时，保证获取的信息的数量不超过时间槽内最大回复次数；

3.通过关键字匹配的方法，利用已获取的用户的点名或者对话信息，分析用户查询意图，其中用户意图包括查询饮水机是否放置水桶的状态值、查询当前热水烧开的时间和查询下次热水烧开的时间；

4.针对上诉三种不同的用户查询意图，通过本发明的信息处理单元获取对应的饮水机是否放置水桶的状态值信息、当前热水烧开的时间信息和历史上统计的热水烧开时间信息，并利用社交网络的开放平台的通用回复接口对用户的对应信息进行回复操作。对于新浪微博、腾讯微博等广播式社交网络，则回复该条微博；对于开源IM和手机短信网关等即时通讯软件，则回复该次对话。返回步骤2。

基于用户反馈的随机信息选取方法，饮水机自动向开放接口的社交网络发布公共消息，需要向语言库中随机获得一条语句作为发布的消息内容，为了满足社交网络的娱乐性，会根据用户对于语句的反馈信息调整候选语句被选中的概率，一次每条语句被存储的格式为(id，语句内容，概率P)。随机信息选择过程包括以下两个步骤：

1)计算每条候选语句可能被选中的概率，其中候选语句包括已发布过的语句和未被发布过的语句；

a.已经被发布过的语句的概率计算；有些语句由于语句被发布到社交网络中过，可以根据用户反馈信息，本实施方式中采用用户对于这条消息的评论的数量，来确定这条消息的概率，其概率计算方法为：

$P_{p_i}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{C_{p_i}}{C_t}\&times;\frac{1}{P}& \mathrm{if}{P}_m<\frac{C_{p_i}}{C_t}<P_M\\ P_m\&times;\frac{1}{P}& \mathrm{if}\frac{C_{p_i}}{C_t}\&le;P_m\\ P_M\&times;\frac{1}{P}& \mathrm{if}\frac{C_{p_i}}{C_t}\&le;P_M\end{array}\right.$

其中：P_pi表示已经第i条已经发布过的语句的随机概率，C_pi表示在社交网络上发布的这条语句下的平均评论数量，C_t表示所有已经发布过的语句的平均评论数量之和，P_m和P_M分别表示设定的概率下限和概率上限，P表示所有概率之和；在本实施方式中，P_m取值为0.1，P_M取值为0.5。

b.还未被发布的消息的语句概率；有些语句是被新加入到语言库中的，没有得到用户的反馈数据，其被选中的概率为：

$P_{u_i}=\frac{P_M}{P}$

其中：P_pj表示第j条未被发布的语句的随机概率，P_M表示概率上限，P表示所有概率之和；P的计算方法为：

$P=1+\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{u_i}$

2)根据步骤1)获得的各个语句概率构建语句的概率分布函数，然后结合随机函数生成的当前概率选择下一条被发布的语句；

a.计算已经发布的语句的累积概率，其具体计算公式为：

$C_{p_i}=\underset{j=0}{\overset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{p_j}$

其中：C_pi是已经被发布的语句的累积概率，P_pj是已经第j条已经发布过的语句的随机概率。

b.计算为发布的语句的累积概率，其具体计算公式为：

$C_{u_i}=\underset{k=0}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{p_k}+\underset{j=0}{\overset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{u_j}$

其中：C_ui是未被发布的语句的累积概率，P_pk是已经第k条已经发布过的语句的随机概率，n是语料库中已经发布过的语句的数量，P_uj是第j条未被发布的语句的随机概率。

c.使用随机函数随机生成一个[0，1]的随机值R，当R落在区间[C_m，C_m+1)时，选择第m个语句作为选中的语句。

互动的饮水机唤醒和睡眠方法，自动判断社交网络的消息发布频率过高，从而暂停消息发布功能；根据用户对于发布的消息的反馈唤醒社交网络发布功能。其过程包括如下步骤：

1.在每次饮水机发布公共消息的时候判断是否需要进入睡眠状态，其判断方法为：

$S=\left\{\begin{array}{ccc}\mathrm{True}& \mathrm{if}& N_t>T\\ \mathrm{False}& \mathrm{if}& N_t\&le;T\end{array}\right.$

其中：S表示是否将饮水机的社交网络状态置为睡眠状态，N_t表示在t是时间内饮水机向社交网络发布的消息的数量，t是设定的时间间隔，T为一个消息条数的阈值；在本实施方式中，t取值为1个小时，T取值为10。

2.判定其需要进入休眠状态，，并将状态置为睡眠状态。具体实施中，本发明专利在休眠之前，使用基于用户反馈的随机信息选取方法向语言库中获取一条语句S，发布到社交网络中；

3.当处于睡眠状态时，饮水机将保持睡眠状态，将不再向社交网络发布信息，等待唤醒条件的触发；

4.在睡眠状态下，监控语句S的用户反馈数据增量。本实施方式采用评论增量作为用户的反馈数据，当用户的评论增量到达一定阈值时唤醒饮水机，唤醒条件如下：

$A=\left\{\begin{array}{ccc}\mathrm{True}& \mathrm{if}& C_s>N\\ \mathrm{False}& \mathrm{if}& C_s\&le;N\end{array}\right.$

其中：A表示是否触发唤醒动作，C_s表示休眠时发布的消息下的评论的数量，N表示评论数量的阈值；本实施方式中N为100。

5.当满足唤醒条件时，使用随机信息选取方法向语料库中选取一条语句，发布到社交网络中，并将其状态置为苏醒状态，清空一个小时内的消息发布数量的累积数，在苏醒状态下，饮水机将正常自动向社交网络发布公共消息。

网友激励方法，自动点名最早在饮水机最新发布的公共状态信息发表评论的网友。并根据饮水机公共状态信息发布的频率，自动设置下一条激励信息发布的时间。其具体过程包括如下步骤：

1.计算当前激励时间槽，其计算公式为：

${\mathrm{Slot}}_c=\frac{{\mathrm{Slot}}_l+\mathrm{Slo}{t}_s}{2}$

其中：Slot_c是当前激励时间槽，Slot_l是最大激励时间槽，Slot_s是最小激励时间槽；本实施方式中Slot_l为60分钟，Slot_s为30分钟。

2.在当前激励时间槽内，当饮水机发布公共状态信息时(不包括步骤3的网友激励信息)，当前激励时间槽内已发公共状态数量值增加1；

3.当经过Slot_c时间，新的激励时间槽开始时，获取饮水机最新发布的公共状态信息，如果已经针对该条信息发布公共激励信息，则进入步骤4；如果未针对该条信息发布激励信息，则获取最早在该信息上发表评论的网友ID，并在社交平台的发布一条带有该网友ID信息的公共状态信息；

4.动态计算Slot_c，其计算公式为：

${\mathrm{Slot}}_c$

$=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{Slot}}_s& \mathrm{if}\frac{{\mathrm{Slot}}_c}{{\mathrm{Count}}_p}\&GreaterEqual;{\mathrm{Interval}}_m\\ {\mathrm{Slot}}_s+({\mathrm{Slot}}_l-{\mathrm{Slot}}_s)\&times;\frac{\frac{{\mathrm{Slot}}_c}{{\mathrm{Count}}_p}-{\mathrm{Interval}}_l}{{\mathrm{Interval}}_m-{\mathrm{Interval}}_l}& \mathrm{if}{\mathrm{Interval}}_l<\frac{{\mathrm{Slot}}_c}{{\mathrm{Count}}_p}<{\mathrm{Interval}}_m\\ {\mathrm{Slot}}_l& \mathrm{if}\frac{{\mathrm{Slot}}_c}{{\mathrm{Count}}_p}\&le;{\mathrm{Interval}}_l\end{array}\right.$

其中：Slot_c是当前激励时间槽，Slot_l是最大激励时间槽，Slot_s是最小激励时间槽，Interval_m是最大平均微博发布间隔，Interval_l是最小平均微博发布间隔，Count_p是当前激励时间槽内已发公共状态数量；本实施方式中Interval_m为60分钟/次，Interval_l为20分钟/次。

5.设置当前激励时间槽内已发公共状态数量Count_p为0，并返回步骤2。

Claims (8)

1.一种具有信息交互功能的智能饮水机，其特征在于，包括：

信息采集单元，用于实时采集饮水机的重力信息以及饮水机信号灯的图像信息；

图像处理单元，用于对所述的图像信息进行处理分析，输出饮水机的工作状态信息；

水桶水量识别单元，用于对所述的重力信息进行分析计算，输出饮水机的水桶水量信息；

信息发布单元，用于通过互联网定时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息和水桶水量信息；

社交互动单元，用于通过互联网从外部社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据所述的交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

2.根据权利要求1所述的具有信息交互功能的智能饮水机，其特征在于：所述的图像处理单元、水桶水量识别单元、社交互动单元和信息发布单元集成于嵌入式处理器中。

3.根据权利要求1或2所述的具有信息交互功能的智能饮水机，其特征在于：所述的信息发布单元和社交互动单元共连有多媒体数据库。

4.根据权利要求2所述的具有信息交互功能的智能饮水机，其特征在于：所述的信息采集单元包括压力传感器和摄像头；所述的压力传感器或摄像头通过USB数据传输线与所述的嵌入式处理器相连。

5.一种如权利要求1所述的具有信息交互功能的智能饮水机的信息交互方法，包括如下步骤：

(1)实时采集饮水机的重力信息以及饮水机信号灯的图像信息；

(2)对所述的图像信息进行处理分析，获得饮水机的工作状态信息；对所述的重力信息进行分析计算，获得饮水机的水桶水量信息；

(3)通过互联网定时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息和水桶水量信息；同时通过互联网从外部社交网络服务器上接收用户的交互信息，并根据所述的交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

6.根据权利要求5所述的信息交互方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，对图像信息进行处理分析的过程如下：

1)获取在电源开且处于加热、电源开且处于保温以及电源关三种工作状态下饮水机信号灯的图像信息；

2)对当前饮水机信号灯的图像信息以及三种工作状态下饮水机信号灯的图像信息进行区域锁定、高斯滤波，对应得到一张待判定图像和三张状态参考图像；

3)根据一张待判定图像和三张状态参考图像，通过以下公式计算待判定图像与三张状态参考图像的相关系数，使相关系数最小的一张状态参考图像对应的饮水机工作状态作为当前饮水机的工作状态信息；

$D=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\sqrt{{(R_i-r_i)}^2+{(G_i-g_i)}^2+{(B_i-b_i)}^2}}{n}$

其中：D为图像的相关系数，n为待判定图像的像素个数，R_i、G_i、B_i分别为待判定图像中第i像素的红、绿、蓝三色通道的像素值，r_i、g_i、b_i分别为状态参考图像中对应R_i、G_i、B_i的像素值。

7.根据权利要求5所述的信息交互方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，对重力信息进行分析计算的过程如下：

1)获取在有桶且无水、有桶且满水以及无桶三种状态下饮水机的重力值；

2)根据当前饮水机的重力信息以及三种状态下饮水机的重力值，通过以下公式计算当前饮水机的重力信息与三种状态下饮水机重力值的相关系数；

$W=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}|P_j-p|}{m}$

其中：W为重力的相关系数，P_j为当前饮水机重力信息中第j采样点的重力值，m为当前重力采集过程中的采样次数，p为任一状态下饮水机的重力值；

3)判断相关系数最小的重力值对应的状态是否为无桶状态：

若是，则使无桶状态作为当前饮水机的水桶水量信息；

若否，则根据有桶且无水和有桶且满水状态下饮水机的重力值，以及当前饮水机的重力信息与无桶状态下饮水机重力值的相关系数，通过以下公式计算当前饮水机水桶中的剩余水量百分比，并使剩余水量百分比作为当前饮水机的水桶水量信息；

$\mathrm{\&eta;}=\frac{W_u}{p_f-p_e}\&times;100\%$

其中：η为当前饮水机水桶中的剩余水量百分比，p_e和p_f分别为有桶且无水和有桶且满水状态下饮水机的重力值，W_u为当前饮水机的重力信息与无桶状态下饮水机重力值的相关系数。

8.根据权利要求5所述的信息交互方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，根据交互信息通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息的过程为：通过关键字匹配的方法对所述的交互信息进行分析，以获取用户的查询意图；若查询意图是询问关于饮水机的工作状态或水桶水量，则通过互联网即时向外部社交网络服务器发送饮水机的工作状态信息或水桶水量信息。

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