CN104643829B - 智能水杯、智能水杯的饮水量检测方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能水杯，包括杯身、杯盖、光线传感器以及主板，所述杯盖设于所述杯身上，所述光线传感器设于所述杯身上，且被所述杯盖遮盖，打开该杯盖可暴露所述光线传感器，所述主板设于所述杯身的底部，且与该杯身的内腔隔离，该主板上具有主处理器以及重力加速度计，所述光线传感器以及重力加速度计均与所述主处理器连接。本发明可以实时的测量饮水量，无须等到水杯处于静止的稳定状态，并且测量元件不与饮用水接触，测量安全卫生。

Description

智能水杯、智能水杯的饮水量检测方法及其系统
技术领域
本发明属于智能水杯领域，尤其涉及一种智能水杯、智能水杯的饮水量检测方法及其系统。
背景技术
传统智能水杯饮水量测量的方法分为接触液体和非接触液体两种方式：
对于接触液体式测量，需要把相应传感器放入液体中，对于饮用水中直接放入传感器，卫生安全是无法得到保证的。
对于非接触式测量，目前基本采用压力传感器，将其置于杯底，测量水的重量，但是测量时必须等到水杯处于静止的稳定状态，才可以开始测量，无法实时测量饮水量。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种智能水杯、智能水杯的饮水量检测方法及其系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种智能水杯，包括杯身、杯盖、光线传感器以及主板，所述杯盖设于所述杯身上，所述光线传感器设于所述杯身上，且被所述杯盖遮盖，打开该杯盖可暴露所述光线传感器，所述主板设于所述杯身的底部，且与该杯身的内腔隔离，该主板上具有主处理器以及重力加速度计，所述光线传感器以及重力加速度计均与所述主处理器连接。
所述杯身与杯盖螺接，所述光线传感器设于所述杯身承接所述杯盖下端面的承接面上。
所述杯盖包括杯盖本体、遮光管以及滑盖，所述杯盖本体的周壁上设有一竖直的凹槽，且该杯盖本体的上端面具有从所述凹槽至杯盖本体中心的滑道，所述遮光管设于所述凹槽内，且该遮光管在杯盖与杯身螺接后恰好位于所述光线传感器的上方，所述滑盖设于所述滑道内，前后滑动可打开或关闭所述遮光管的上管口。
本方案还涉及一种智能水杯的饮水量检测方法，包括：
通过光线传感器实时检测光线，若检测到光线，则杯盖被打开或者杯盖上的滑盖被打开，杯盖或者滑盖被打开后，若光线变暗，则用户试图喝水，启动重力加速度计；
通过所述重力加速度计计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器；
以多次倾角数据为一组，通过所述主处理器计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，所述预设饮水角度为9°到15°；找出倾角均值的最大值，将最大值附近相应的倾角均值作为最大饮水角度；
根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
所述预设饮水角度为10°。
该方法以1024次倾角数据为一组。
本方案还涉及一种智能水杯的饮水量检测系统，包括：
光线检测单元，用于通过光线传感器实时检测光线，若检测到光线，则杯盖被打开或者杯盖上的滑盖被打开，杯盖或者滑盖被打开后，若光线变暗，则用户试图喝水，启动重力加速度计；
倾角计算单元，通过所述重力加速度计计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器；
饮水角度分析单元，用于以多次倾角数据为一组，通过所述主处理器计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，所述预设饮水角度根据杯体物理特性可以设置为9°-15°；找出倾角均值的最大值，将最大值附近相应的倾角均值作为最大饮水角度；
饮水量计算单元，用于根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
所述预设饮水角度为10°。
所述饮水角度分析单元以1024次倾角数据为一组。
本发明可以实时的测量饮水量，无须等到水杯处于静止的稳定状态，并且测量元件不与饮用水接触，测量安全卫生。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：
图1为本发明的智能水杯的结构示意图；
图2为本发明的智能水杯的电气连接结构示意图；
图3为本发明的一种智能水杯的饮水量检测方法的流程图；
图4为喝水过程的倾角变化示意图；
图5为本发明的一种智能水杯的饮水量检测系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种智能水杯，包括杯身110、杯盖120、光线传感器130以及主板140。
杯盖120设于杯身110上，可打开或者合上。
光线传感器130设于杯身110上，且被杯盖120遮盖，打开该杯盖120可暴露光线传感器130。
具体地，杯身110与杯盖120螺接，光线传感器130设于杯身110承接杯盖120下端面的承接面上。
较佳的，杯盖120包括杯盖本体121、遮光管122以及滑盖123，杯盖本体121的周壁上设有一竖直的凹槽，且该杯盖本体121的上端面具有从凹槽至杯盖本体中心的滑道，遮光管122设于凹槽内，且该遮光管122在杯盖与杯身螺接后恰好位于光线传感器130的上方，滑盖123设于滑道内，前后滑动可打开或关闭遮光管的上管口。
如图2所示，主板140设于杯身110的底部，与该杯身110的内腔隔离，其上具有主处理器141以及重力加速度计142，光线传感器130以及重力加速度计142均与主处理器141连接，重力加速度计142以及主处理器141作为测量饮水量的测量元件并不与杯中的饮用水接触，安全卫生。
光线传感器130用于检测光线，通过光线的变化判断用户是否打开杯盖120或者滑盖123，以及用户是否试图喝水。
重力加速度计142用于计算智能水杯与竖直方向的倾角。当然，也可以采用其他传感器来计算倾角。
主处理器141用于根据倾角数据分析出起始饮水角度以及最大饮水角度，并根据起始饮水角度以及最大饮水角度计算出起始水量以及剩余水量，两者之差即为本次喝水的饮水量。
本发明方法可以实时的测量饮水量，无须等到水杯处于静止的稳定状态，并且测量元件不与饮用水接触，测量安全卫生。
如图3所示，本发明智能水杯的饮水量检测方法，包括：
S101、光线检测：通过光线传感器130实时检测光线，若检测到光线，则此时杯盖120被打开或者杯盖120上的滑盖123被打开，杯盖120或者滑盖123被打开后继续检测光线，若光线变暗，表示此时用户试图喝水，则启动重力加速度计142。
S102、倾角计算：通过重力加速度计142计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器141。
S103、饮水角度分析：以10次倾角数据为一组，通过主处理器141计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，预设饮水角度根据杯体物理特性可以设置为9°-15°，当角度大于预设角度，开始记录倾角数据；找出倾角均值的最大值，将相应的倾角均值作为最大饮水角度。
较佳地，预设饮水角度为10°。
S104、饮水量计算：根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过主处理器141计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，主处理器141计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
如图4所示，在喝水的整个过程中，杯子的倾角会随时间逐渐变大，到达最大角度后逐渐变小。
根据杯子内部物理形状特征，喝水时杯子的倾角和杯中的剩余水量有一个对应关系，根据杯子的容量以及倾角可以计算出当前的水量，例如：20度倾角对应剩余水量500ml，30度对应200ml，90度对应0ml。
如图4(a)所示，此时水杯的角度为预设饮水角度，低于这个角度，我们认为是不小心晃动，非喝水动作。
如图4(b)所示，此时水杯的角度表示开始喝水的动作，不管杯子中剩下多少水，可以通过重力加速度计142中姿态的判断获取这个起始饮水角度，从而可以判断出当前杯子中的数量。例如起始饮水角度是50度，则剩余水量是160ml。
如图4(c)所示，此时水杯的角度表示是本次喝水结束完成，此时寻找喝水过程中所达到的最大倾角。例如80度，意味剩余水量是30ml。
所以本次饮水量为160ml-30ml＝130ml。
本发明方法可以实时的测量饮水量，无须等到水杯处于静止的稳定状态，并且安全卫生。
如图5所示，本发明还涉及一种智能水杯的饮水量检测系统，包括：
光线检测单元101，用于通过光线传感器130实时检测光线，若检测到光线，则此时杯盖120被打开或者杯盖120上的滑盖123被打开，杯盖120或者滑盖123被打开后继续检测光线，若光线变暗，表示此时用户试图喝水，则启动重力加速度计142。
倾角计算单元102，用于通过重力加速度计142计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器141。当然，也可以采用其他传感器来计算倾角。
饮水角度分析单元103，用于以10次倾角数据为一组，通过主处理器141计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，所述预设饮水角度为9°-15°；找出倾角均值的最大值，将相应的倾角均值作为最大饮水角度。
较佳地，预设饮水角度为10°。
饮水量计算单元104，用于根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过主处理器141计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，主处理器141计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
如图4所示，在喝水的整个过程中，杯子的倾角会随时间逐渐变大，到达最大角度后逐渐变小。
根据杯子内部物理形状特征，喝水时杯子的倾角和杯中的剩余水量有一个对应关系，根据杯子的容量以及倾角可以计算出当前的水量，例如：20度倾角对应剩余水量500ml，30度对应200ml，90度对应0ml。
如图4(a)所示，此时水杯的角度为预设饮水角度，低于这个角度，我们认为是不小心晃动，非喝水动作。
如图4(b)所示，此时水杯的角度表示开始喝水的动作，不管杯子中剩下多少水，可以通过重力加速度计142中姿态的判断获取这个起始饮水角度，从而可以判断出当前杯子中的数量。例如起始饮水角度是50度，则剩余水量是160ml。
如图4(c)所示，此时水杯的角度表示是本次喝水结束完成，此时寻找喝水过程中所达到的最大倾角。例如80度，意味剩余水量是30ml。
所以本次饮水量为160ml-30ml＝130ml。
本发明方法可以实时的测量饮水量，无须等到水杯处于静止的稳定状态，并且安全卫生。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种智能水杯的饮水量检测方法，所述智能水杯包括杯身、杯盖、光线传感器以及主板，所述杯盖设于所述杯身上，所述光线传感器设于所述杯身上，且被所述杯盖遮盖，打开该杯盖可暴露所述光线传感器，所述主板设于所述杯身的底部，且与该杯身的内腔隔离，该主板上具有主处理器以及重力加速度计，所述光线传感器以及重力加速度计均与所述主处理器连接；所述杯身与杯盖螺接，所述光线传感器设于所述杯身承接所述杯盖下端面的承接面上；所述杯盖包括杯盖本体、遮光管以及滑盖，所述杯盖本体的周壁上设有一竖直的凹槽，且该杯盖本体的上端面具有从所述凹槽至杯盖本体中心的滑道，所述遮光管设于所述凹槽内，且该遮光管在杯盖与杯身螺接后恰好位于所述光线传感器的上方，所述滑盖设于所述滑道内，前后滑动可打开或关闭所述遮光管的上管口；其特征在于，包括：
通过光线传感器实时检测光线，若检测到光线，则杯盖被打开或者杯盖上的滑盖被打开，杯盖或者滑盖被打开后，若光线变暗，则用户试图喝水，启动重力加速度计；
通过所述重力加速度计计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器；
以多次倾角数据为一组，通过所述主处理器计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，所述预设饮水角度为9°-15°；找出倾角均值的最大值，将最大值附近相应的倾角均值作为最大饮水角度；
根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
2.根据权利要求1所述的一种智能水杯的饮水量检测方法，其特征在于，所述预设饮水角度为10°。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能水杯的饮水量检测方法，其特征在于，该方法以1024次倾角数据为一组。
4.一种智能水杯的饮水量检测系统，其特征在于，包括：
光线检测单元，用于通过光线传感器实时检测光线，若检测到光线，则杯盖被打开或者杯盖上的滑盖被打开，杯盖或者滑盖被打开后，若光线变暗，则用户试图喝水，启动重力加速度计；
倾角计算单元，通过所述重力加速度计计算智能水杯与竖直方向的倾角，并将倾角数据发送给主处理器；
饮水角度分析单元，用于以多次倾角数据为一组，通过所述主处理器计算每组倾角数据的均值以及方差，若倾角均值大于预设饮水角度，且方差小于1°，则相应的倾角均值为起始饮水角度，所述预设饮水角度为9°-15°；找出倾角均值的最大值，将最大值附近相应的倾角均值作为最大饮水角度；
饮水量计算单元，用于根据起始饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算起始水量，根据最大饮水角度以及智能水杯的容量，通过所述主处理器计算剩余水量，计算起始水量与剩余水量之差获得饮水量。
5.根据权利要求4所示的一种智能水杯的饮水量检测系统，其特征在于，所述预设饮水角度为10°。
6.根据权利要求4或5所述的一种智能水杯的饮水量检测系统，其特征在于，所述饮水角度分析单元以1024次倾角数据为一组。
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