CN104142288B - 一种油烟机检测油烟浓度的装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油烟机检测油烟浓度的装置及检测方法，检测装置包括音频处理模块、油烟机控制模块、风机驱动模块和按键及指示模块，音频处理模块包括音频采集单元和音频处理单元，本发明通过采集炒菜声音，经音频处理模块处理后作为油烟浓度的依据，与油烟机控制模块内置的基准油烟信号比较来判断油烟浓度的大小，并进而控制风机的转速和调节油烟机的吸风量，实现油烟机风量的自动控制，由于检测元件不设置在油烟吸排通道内，使得检测元件不易被油污包裹而失效，具有较高的检测准确性和可靠性。

Description

一种油烟机检测油烟浓度的装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种油烟机，特别是指一种能通过采集炒菜过程中的声音来判断油烟浓度、准确率和可靠性高的油烟机检测油烟浓度的装置及检测方法。

背景技术

随着现在技术的进步，家电的智能化程度越来越高，从手动控制慢慢演变为自动控制，对于油烟机来说，非常迫切的需要一种能够可靠、有效的方法来检测油烟浓度，从而实现风量的自动控制，目前，油烟机检测油烟浓度的方法有好几种，如申请号为200810028649.9的中国发明专利，公开了一种通过在油烟排风口处放置光源发射装置和光电转换装置来检测油烟浓度的方法，这种方法存在检测装置的光源发射窗口和光电接收窗口极易被油烟污染，导致检测不准确或检测失效；又如申请号为201010529321.0的中国发明专利，公开了一种通过在油烟通道内放置多个气体传感器、温度传感器或者湿度传感器来检测油烟浓度的方法，这种方法的传感器和油烟也是直接接触，也很容易被油污包裹而失效，而且油烟成分复杂，普通的气体传感器、温度传感器或者湿度传感器无法准确的检测出油烟的浓度；另外，申请号为201010258967.1的中国发明专利，则公开了一种通过超声波检测的方法来检测油烟浓度，同样也存在着因环境温度、环境湿度、油烟成分、风速等对超声波传感装置及超声波信号的影响而降低检测的准确性和可靠性，还有一些方法是通过抓取图像来进行智能辨别，如申请号为201110026547.5的中国发明专利，公开了一种通过抓取油烟净化器后端载体上吸附的图像来判断油烟浓度，这种方法的主要缺点是受环境光线影响非常大，准确率很低，无法投入实际应用，由于以上几种方法均需直接面对或接触油烟，造成检测元件或传感元件易被油污包裹而失效，降低油烟检测的准确性和可靠性，无法满足使用要求。

发明内容

本发明主要解决现有油烟机检测油烟浓度存在传感元件或检测部件易被油污包裹而失效、准确率和可靠性较低的技术问题，提供了一种通过采集炒菜过程中的声音来判断油烟浓度、准确率和可靠性高的油烟机检测油烟浓度的装置及检测方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明主要是采用下述技术方案：

本发明的一种油烟机检测油烟浓度的装置，包括：

音频处理模块，包括音频采集单元和音频处理单元，所述音频采集单元用于采集炒菜时产生的声音并转化为音频信号，所述音频处理单元用于将音频采集单元输出的音频信号进行智能处理，形成油烟量信号；

油烟机控制模块，连接音频处理模块并接收油烟量信号，通过与内置油烟基准信号比较，形成风机控制信号并输出至风机驱动模块用于驱动风机；

风机驱动模块，用于接收风机控制信号并驱动油烟机上的风机；

按键及指示模块，连接油烟机控制模块，用于接收外部输入的按键信号并控制相应指示灯和照明灯。

检测装置通过采集炒菜声音的频率和幅值，经处理后作为油烟浓度的依据，与内置基准油烟量比较来判断油烟浓度的大小，控制风机的转速，相应调节油烟机的吸风量，实现油烟机风量的自动调节，由于检测元件不设置在油烟通道内，使得检测元件不易被油污包裹而失效，装置具有较高的检测准确性和可靠性。

作为优选，所述音频处理模块设于灶台上远离炒锅的地方，所述音频采集单元可以是麦克风或其他能把声音转换成电信号的能量转换器件，音频处理模块输出的油烟量信号通过无线或有线方式传送至所述油烟机控制模块，将音频处理模块安装在灶具附近，可获取无干涉或无失真的炒菜声音，使检测准确性更高，无线通信方式简化了音频处理模块的安装。

作为优选，所述音频处理模块还包括能量转换单元，用于将灶具火焰产生的光能或热能转换为电能驱动音频处理模块运行，通过能量转换单元，音频处理模块可获取灶具火焰的光能或热能，用于自身用电需求。

作为优选，所述音频处理模块设于油烟机上，所述音频采集单元可以是麦克风或其他能把声音转换成电信号的能量转换器件，音频处理模块输出的油烟量信号通过有线方式传送至所述油烟机控制模块，可根据音频处理模块的安装位置，来选择与控制模块的信号传输方式。

作为优选，所述音频信号可以是对应炒菜声的某一个频率、一个频段或多个频段的音频信号，音频信号的频率范围为100Hz～100KHz，按检测准确率和芯片处理能力，可选择不同的音频信号采集方式和范围。

作为优选，所述音频信号可以是电压信号、电流信号、脉冲信号或频率信号。

基于如上油烟机检测油烟浓度的装置的检测方法，其步骤如下：

A.通过音频采集单元采集炒菜时炒锅内发出的“磁磁”声并转化为音频信号送入音频处理单元，音频信号可以是电压信号、电流信号、脉冲信号或频率信号；

B.音频处理单元接收到炒菜的音频信号，经滤波、放大、整形后，与油烟浓度关联度较高的某一频率或某一频段或几个频段的炒菜音频信号被筛选出来，经运算处理后形成油烟量信号；

C.通过有线或无线方式，音频处理模块输出的油烟量信号送入油烟机控制模块，经与油烟机控制模块内置的基准油烟量信号比较，当外界油烟量信号大于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块提升风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机提高转速，加大吸风量，当外界油烟量信号小于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块减少或维持风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机降低或维持转速，相应减少或维持当前吸风量，达到智能控制油烟机吸风量的目的。

作为优选，所述音频采集单元采集到的音频信号为：

其中G_i(ω_i)为各个频段的系数，设定炒菜各个阶段特征声音对应的油烟量的集合为C，则F为主频率成分系数集合U映射到C的函数集合：F：U→C，

其中S＝{G_i(ω_i)：i＝1：m}为声音信号的全部频谱系数集合；

作为优选，所述音频处理单元的音频信号处理过程如下：

a)将音频采集单元获得的音频信号V_s(t)，经过滤波处理，其函数为H_f(t),然后获得响应信号Y_s(t)，*为卷积计算如下：V_s(t)*H_f(t)＝Y_s(t)，其中：H_f(t)为多带通滤波系统函数，例如n带通理想矩形滤波函数：其中ω_i和a_i分别是带通中心频率和矩形滤波截止带宽，则响应信号：

b)针对各个不同的带通函数，其通过的信号为再对信号进行幅值检测获得为对应带通中心波长的主频段系数；

c)通过模数转换系统获得其各主频段系数的数字量G_di(ω_i)；

d)将所有n个系数G_di(ω_i)代入到油烟量映射函数集合F，如果映射为C的一个子集则判断为炒菜特征声音且给出其对应的油烟量，从而实现对炒菜时的声音到油烟量信号的转换。

本发明的有益效果是：检测装置通过采集炒菜声音的频率和幅值，经处理后作为油烟浓度的依据，与内置基准油烟信号比较来判断油烟浓度的大小，控制风机的转速，相应调节油烟机的吸风量，实现油烟机风量的自动调节，由于检测元件不设置在油烟通道内，使得检测元件不易被油污包裹而失效，装置具有较高的检测准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图3是本发明的一种控制流程示意图。

图4是本发明的一种音频信号示意图。

图中1.油烟机，11.风机，2.音频处理模块，21.音频采集单元，22.音频处理单元，23.无线通信单元，3.油烟机控制模块，4.风机驱动模块，5.按键及指示模块，6.灶台，7.炒锅。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例1一种油烟机检测油烟浓度的装置，如图1所示，包括：音频处理模块2，包括音频采集单元21和音频处理单元22，音频采集单元用于采集炒菜时产生的声音并转化为音频信号，而音频处理单元用于将音频采集单元输出的音频信号进行智能处理，形成油烟量信号；

油烟机控制模块3，连接音频处理模块并接收油烟量信号，通过与内置油烟基准信号比较，形成风机控制信号并输出至风机驱动模块用于驱动风机11；

风机驱动模块4，用于接收风机控制信号并驱动调节油烟机上的风机；

按键及指示模块5，连接油烟机控制模块，用于接收外部输入的按键信号并控制相应指示灯和照明灯。

音频处理模块单独安装在灶台6上远离炒锅7的地方，其中的音频采集单元设计为麦克风，通过麦克风采集炒菜的声音，音频采集单元输出的音频信号呈电压信号，如图3所示，音频信号送入音频处理单元并经音频处理单元智能处理后形成数字式油烟量信号，然后利用无线通信方式传送至油烟机控制模块，音频处理模块内还包括有能量转换单元，用于将灶具产生的热量转换为电能来驱动音频处理模块的运行。

基于如上油烟浓度检测装置的油烟浓度检测方法，其步骤如下：

A.通过音频采集单元采集炒菜时炒锅内发出的“磁磁”声并转化为音频信号送入音频处理单元；

D.音频处理单元接收到炒菜的音频信号，经滤波、放大、整形后，与油烟浓度关联度较高的某一频率或某一频段或几个频段的炒菜音频信号被筛选出来，经运算处理后形成油烟量信号，油烟量信号可以是电压信号、电流信号、脉冲信号或频率信号；

E.通过有线或无线方式，音频处理模块输出的油烟量信号送入油烟机控制模块，经与油烟机控制模块内置的基准油烟量信号比较，当外界油烟量信号大于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块提升风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机提高转速，加大吸风量，当外界油烟量信号小于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块减少或维持风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机降低或维持转速，相应减少或维持当前吸风量，达到智能控制油烟机吸风量的目的。

其中，音频采集单元采集到的音频信号为：

其中G_i(ω_i)为各个频段的系数，设定炒菜各个阶段特征声音对应的油烟量的集合为C，则F为主频率成分系数集合U映射到C的函数集合：F：U→C，

其中S＝{G_i(ω_i)：i＝1：m}为声音信号的全部频谱系数集合；

而音频处理单元的音频信号处理过程如下：

a)将音频采集单元获得的音频信号V_s(t)，经过滤波处理，其函数为H_f(t),然后获得响应信号Y_s(t)，*为卷积计算如下：V_s(t)*H_f(t)＝Y_s(t)，其中：H_f(t)为多带通滤波系统函数，例如n带通理想矩形滤波函数：其中ω_i和a_i分别是带通中心频率和矩形滤波截止带宽，则响应信号：

b)针对各个不同的带通函数，其通过的信号为再对信号进行幅值检测获得为对应带通中心波长的主频段系数；

c)通过模数转换系统获得其各主频段系数的数字量G_di(ω_i)；

d)将所有n个系数G_di(ω_i)代入到油烟量映射函数集合F，如果映射为C的一个子集则判断为炒菜特征声音且给出其对应的油烟量，从而实现对炒菜时的声音到油烟量信号的转换。

实施例2：本实施例2的一种油烟机检测油烟浓度的装置，包括音频处理模块、油烟机控制模块、风机驱动模块和按键及指示模块，音频处理模块安装在油烟机上，音频处理模块输出的油烟量信号通过有线方式传送至油烟机控制模块内，本实施例2的其它部分均与实施例1的相应部分类同，本文不再赘述。

在本发明的描述中，技术术语“上”、“下”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本发明的技术方案，以上说明并非对本发明作了限制，本发明也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种油烟机检测油烟浓度的装置，用于油烟机(1)，其特征在于：包括

音频处理模块(2)，包括音频采集单元(21)和音频处理单元(22)，所述音频采集单元用于采集炒菜时产生的声音并转化为音频信号，所述音频处理单元用于将音频采集单元输出的音频信号进行智能处理，形成油烟量信号；

油烟机控制模块(3)，连接音频处理模块并接收油烟量信号，通过与内置油烟基准信号比较，形成风机控制信号并输出至风机驱动模块用于驱动风机；

风机驱动模块(4)，用于接收风机控制信号并驱动油烟机上的风机(11)；

按键及指示模块(5)，连接油烟机控制模块，用于接收外部输入的按键信号并控制相应指示灯和照明灯；

所述音频处理模块(2)设于灶台(6)上远离炒锅(7)的地方，所述音频采集单元(21)可以是麦克风或其他能把声音转换成电信号的能量转换器件，音频处理模块输出的油烟量信号通过无线或有线方式传送至所述油烟机控制模块(3)，所述音频处理模块(2)还包括能量转换单元，用于将灶具火焰产生的光能或热能转换为电能驱动音频处理模块运行。

2.根据权利要求1所述的一种油烟机检测油烟浓度的装置，其特征在于：所述音频信号可以是对应炒菜声的某一个频率、一个频段或多个频段的音频信号，音频信号的频率范围为100Hz～100KHz。

3.根据权利要求1所述的一种油烟机检测油烟浓度的装置，其特征在于：所述音频信号为电压信号或电流信号。

4.基于权利要求1所述的油烟机检测油烟浓度的装置的检测方法，步骤如下：

A.通过音频采集单元采集炒菜时炒锅内发出的“磁磁”声并转化为音频信号送入音频处理单元；

B.音频处理单元接收到炒菜的音频信号，经滤波、放大、整形后，与油烟浓度关联度较高的某一频率或某一频段或几个频段的炒菜音频信号被筛选出来，经运算处理后形成油烟量信号；

C.通过有线或无线方式，音频处理模块输出的油烟量信号送入油烟机控制模块，经与油烟机控制模块内置的基准油烟量信号比较，当外界油烟量信号大于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块提升风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机提高转速，加大吸风量，当外界油烟量信号小于基准油烟量信号时，则油烟机控制模块减少或维持风机控制信号值，风机驱动模块驱动风机降低或维持转速，相应减少或维持当前吸风量，达到智能控制油烟机吸 风量的目的。

5.根据权利要求4所述的油烟浓度检测方法，其特征在于，所述音频采集单元采集到的音频信号为：其中G_i(ω_i)为各个频段的系数，设定炒菜各个阶段特征声音对应的油烟量的集合为C，则F为主频率成分系数集合U映射到C的函数集合：F：U→C，

其中S＝{G_i(ω_i)：i＝1：m}为声音信号的全部频谱系数集合。

6.根据权利要求5所述的油烟浓度检测方法，其特征在于，所述音频处理单元的音频信号处理过程如下：

a)将音频采集单元获得的音频信号V_s(t)，经过滤波处理，其函数为H_f(t)，然后获得响应信号Y_s(t)，*为卷积计算如下：V_s(t)*H_f(t)＝Y_s(t)，其中：H_f(t)为多带通滤波系统函数，其中ω_i和a_i分别是带通中心频率和矩形滤波截止带宽，n为带通个数，则响应信号：

b)针对各个不同的带通函数，其通过的信号为再对信号进行幅值检测获得 为对应带通中心波长的主频段系数；

c)通过模数转换系统获得其各主频段系数的数字量G_di(ω_i)；

d)将所有n个系数G_di(ω_i)代入到油烟量映射函数集合F，如果映射为C的一个子集则判断为炒菜特征声音且给出其对应的油烟量，从而实现对炒菜时的声音到油烟量信号的转换。