CN106859321A - 一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监测水沸腾和水烧干的装置，包括电磁波发射和接收装置，安放在被监测的水的上方，向被监测的水的水面发射电磁波，并接收由被监测的水的水面反射回的电磁波，产生信号。本发明还公开了一种监测水沸腾和水烧干的监测方法，其至少包括以下步骤：电磁波发射和接收装置向被监测的水的水面发射电磁波；所述电磁波由被监测的水的平静水面或沸腾水面反射回所述电磁波发射和接收装置；所述电磁波发射和接收装置接收反射回的电磁波并产生信号；所述信号被处理和分析；若所述信号从稳定变为不稳定，则水已沸腾，发出提醒；若所述信号从不稳定变为稳定，则水已烧干，发出提醒。

Description

一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及监测领域，尤其涉及一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法。

背景技术

每个人都需要饮水，在烧水或进行其他烹饪时，水沸腾之后没有及时发现会对水和加热的能源造成浪费，也很有可能引起沸水扑灭火苗导致煤气泄漏的危险事故，也可能在水烧干之后引起火灾等事故，危险性非常大。现有技术的用于提醒或监测水沸腾和烧干的装置和方法主要包括：

1、通过水蒸汽吹哨提醒：市售的用于燃气灶上的烧水壶利用水沸腾时产生的大量水蒸汽吹过壶嘴或壶盖上的哨子，产生尖锐的哨声来提醒水烧开了。该方法中的烧水壶经过特殊设计，基本只能用于纯粹烧水的情况，而我们烹饪时大量使用的普通锅，汤锅，炒锅等无法采用该方法来监测锅里的水是否烧开了。该方法烧水时，烧水壶必须处于密闭状态以使水蒸气只能从哨子吹出，盖子打开状态下该方法无法工作。

2、通过声音监测：水沸腾后会产生声音，原则上可以通过直接监测声音来判断水沸腾。但该方法在火力小，水轻微沸腾时，由于沸腾声很不明显，加上环境声音的干扰，监测的准确度和可靠性很低。还有一种方法是在锅里加入特殊的珠子。水沸腾时，珠子会被剧烈的水流带动，与锅底和锅壁剧烈碰撞，产生很大的声响来提醒水沸腾了，这个方法只能用于单纯烧水的情况，如果锅里有水和食物，则无法很好工作。同时珠子在起锅时也很难分离出来，给烹饪带来很多麻烦。

3、通过温度监测：水在沸腾前温度低于沸点，沸腾后温度稳定在沸点，水烧干后容器的温度会继续上升高于水的沸点，所以通过检测水或容器的温度可以监测水烧开或水烧干的情况。温度监测分为接触式和非接触式。接触式温度监测大量用于电水壶、饮水机等专业设计的专用烧水装置中，而非燃气灶上的锅具。如果要用于锅具，则需要在锅具里或锅内壁上放置测温探头，信号经导线引到锅柄或更外面的低温处，再通过处理器进行信号处理得到温度信息。整个锅具要经过特殊设计，结构复杂，成本高昂。非接触式温度监测就是红外测温，红外测温目前已广泛应用于工业和日常生活中，例如测额头体温等等。但由于红外测温的原理，应用于该烹饪场景中有很大的局限性。红外测温只能测物体表面温度，所以在锅盖盖上的情况下只能测到锅盖或锅壁外表面的温度，而锅盖锅壁外表面的温度和锅里水的温度是存在一定差别的，所以这种方法并不及时可靠。红外测温在测光滑表面、金属表面时准确度不高，灶具的火苗、水蒸汽等也有可能对红外测温产生影响。总的来说，通过温度监测水沸腾和烧干的情况，在原理上是可行的，但是由于种种限制，目前并没有一个可以在日常烹饪时监测燃气灶上的锅里水温的简单便宜、准确可靠、实用性和适用性都很强的技术方法。

4、通过振动信号监测：水沸腾时会产生气泡和对流，会引起锅具的振动，在燃气灶具的台面上安装振动传感器监测振动也是一种可能的方法。但是由于这种振动在火力很小、水轻微沸腾时的幅度非常小，振动传递到灶具台面后已经不容易被监测到，这种通过振动来监测水沸腾的方法的准确度和可靠性是非常低的。由于高温和信号引出的限制，振动传感器也很难放置于锅具里或锅具支架上来提高监测的灵敏度和准确性。

5、通过视频图像监测：在锅具上方放置摄像头，通过对采集到的视频图像的实时分析来对锅里水的情况进行监测，就像有个人在盯着看一样。该方法的难点主要是图像实时分析，要针对各种不同的锅、不同的水量、不同的烹饪条件下(例如：蒸汽很多看不清楚时，锅盖上有水雾时，水里有食物时)，开发出稳定可靠的图像分析算法来实时判断水是否沸腾或烧干，这个难度非常之大，是属于人工智能、机器学习的技术，目前还没有任何技术尝试。

发明内容

本发明的目的：提供一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法，能监测容器中水沸腾或水烧干的情况，主要应用于烹饪时对灶上的容器中的水的情况进行监测，进而对水沸腾或水烧干的情况进行提醒，也可对水的状态进行自动计时。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种监测水沸腾和水烧干的装置，包括电磁波发射和接收装置，安放在被监测的水的上方，向被监测的水的水面发射电磁波，并接收由被监测的水的水面反射回的电磁波，产生信号。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，进一步包括处理单元，用来对所述信号进行处理和分析。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，进一步包括提醒装置，用来对水沸腾或水烧干的情况发出提醒。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，所述处理单元与所述电磁波发射和接收装置通过有线或无线的方式连接；所述提醒装置与所述处理单元通过有线或无线的方式连接。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，被监测的水的容器上罩盖有盖子，所述电磁波发射和接收装置发送的电磁波穿过所述盖子到达被监测的水的容器内，并由被监测的水的平静水面或沸腾水面反射回所述电磁波发射和接收装置。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，所述盖子部分或全部为非金属材质。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，所述电磁波发射和接收装置、所述处理单元或所述提醒装置内设有计时器，所述电磁波发射和接收装置、所述处理单元或所述提醒装置上嵌装有显示器，所述显示器与所述计时器连接。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，所述电磁波发射和接收装置以持续发射或脉冲发射的方式向被监测的水的水面发射电磁波。

上述的监测水沸腾和水烧干的装置，其中，所述提醒装置通过声音、振动或光线方式发出提醒。

一种监测水沸腾和水烧干的监测方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：电磁波发射和接收装置向被监测的水的水面发射电磁波。

步骤2：所述电磁波由被监测的水的平静水面或沸腾水面反射回所述电磁波发射和接收装置。

步骤3：所述电磁波发射和接收装置接收反射回的电磁波并产生信号。

步骤4：所述信号被处理和分析。

步骤5：若所述信号从稳定变为不稳定，则水已沸腾，发出提醒；若所述信号从不稳定变为稳定，则水已烧干，发出提醒。

本发明通过电磁波来监测水面的波动情况，进而判断出水沸腾或水烧干，并发出提醒。本发明在水量少、水量多、加热火力小、水接近沸腾还未沸腾、水轻微沸腾等各种情况下，都能对水的状态进行及时、准确、可靠的判断并发出提醒，具有很高的监测灵敏性、可靠性和及时性。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在无水状态的示意图。

图2所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在水未烧开状态的示意图。

图3所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在水未烧开状态的信号图。

图4所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在水沸腾状态的示意图。

图5所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在水沸腾状态的信号图。

图6所示为本发明一种监测水沸腾和水烧干的装置及其监测方法的一个实施例的在水容器上罩盖有盖子的情况下的水沸腾状态的示意图。

具体实施方式

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的、声学的或者光学的连接，不管是直接的还是间接的。

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1至附图6所示，一种监测水沸腾和水烧干的装置，包括电磁波发射和接收装置1、处理单元8及提醒装置9；所述电磁波发射和接收装置1安放在被监测的水3的上方，所述电磁波发射和接收装置1向被监测的水3的容器4内发送电磁波2，电磁波由容器4内的被监测的水3的平静水面5或沸腾水面6反射回所述电磁波发射和接收装置1，所述电磁波发射和接收装置1接收反射回的电磁波2并产生信号；所述处理单元8对信号进行处理和分析；所述提醒装置9对水沸腾或水烧干的情况发出提醒。

所述处理单元8与所述电磁波发射和接收装置1通过有线的方式连接；所述提醒装置9与所述处理单元8通过有线的方式连接。

图6所示为一个实施例的在容器4上罩盖有盖子7的情况下的水沸腾状态的示意图。所述容器4上罩盖有盖子7，所述电磁波发射和接收装置1发送的电磁波2穿过所述盖子7到达所述容器4内，并由所述容器4内的被监测的水3的平静水面5或沸腾水面6反射回所述电磁波发射和接收装置1。

所述盖子7部分或全部为非金属材质，如玻璃、木头、塑料等材质，以确保电磁波2能穿过所述盖子7上的非金属部分到达容器4内，使本发明能很好的工作。目前绝大部分家中已有的烹饪用的容器和市售的烹饪用的容器所配的盖子7，均有部分透明玻璃材质，以便观察容器内食物情况，因此，本发明的适用面非常广。

所述电磁波发射和接收装置1内设有计时器（未图示），所述电磁波发射和接收装置1上嵌装有显示器（未图示），所述显示器与所述计时器连接。判断出水沸腾之后，自动启动计时器，对容器4内被监测的水3的沸腾时间进行计时，时间显示于显示器上。

所述电磁波发射和接收装置1发射电磁波2的方式为持续发射或脉冲发射。所述电磁波发射和接收装置1可采用现有技术的电磁波雷达、UWB雷达等设备，本发明不再赘述。

所述提醒装置9通过声音、振动或光线等方式发出提醒，可采用现有技术的蜂鸣器、LED灯等设备，本发明不再赘述。

请参见附图1至附图6所示，一种监测水沸腾和水烧干的监测方法应用于监测水沸腾和水烧干的装置，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：电磁波发射和接收装置1向被监测的水3的水面发射电磁波2。

步骤2：所述电磁波2由被监测的水3的平静水面5或沸腾水面6反射回所述电磁波发射和接收装置1。

步骤3：所述电磁波发射和接收装置1接收反射回的电磁波2并产生信号。

步骤4：处理单元8对所述信号进行处理和分析。

步骤5：若所述信号从稳定变为不稳定，则水已沸腾，提醒装置9发出提醒。

步骤6：若水已沸腾，启动计时器（未图示）对水沸腾的时间进行计时，并将计时显示在显示器（未图示）上。

步骤7：若所述信号从不稳定变为稳定，则水已烧干，提醒装置9发出提醒。

步骤8：所述提醒装置9发出提醒后，提醒信号可以被所述电磁波发射和接收装置1上的按钮（未图示）手动关闭，或按预设好的提醒次数或时间自动关闭。

本发明采用电磁波2监测容器4内的水3的水面状态，以达到判断水3沸腾或水3烧干的目的。电磁波的一个重要特点是会被水和金属反射。在容器4上方安放电磁波发射和接收装置1。电磁波发射和接收装置1供电并开启后，电磁波发射和接收装置1向被监测的水3的水面发出电磁波2，电磁波2传播到容器4内的被监测的水3的平静水面5或沸腾水面6，并被平静水面5或沸腾水面6反射，容器4上方的电磁波发射和接收装置1接收反射回的电磁波2并产生信号。

当容器4内无水（附图1），或被监测的水3未沸腾、水面5平静时（附图2），电磁波发射和接收装置1根据接收到的电磁波2产生的信号随时间的变化稳定（附图3）。当容器4内有被监测的水3，并且水3在沸腾状态时（附图4），沸腾水面6由于气泡和对流会产生各种波动、变化，这种波动、变化会对沸腾水面6反射回的电磁波2产生影响，电磁波发射和接收装置1根据接收到的电磁波2产生的信号会产生波动和抖动，变得不稳定（附图5）。通过对信号的快速分析和处理，即可实时判断出被监测的水3是处于平静水面5还是沸腾水面6的状态，进而判断出容器4内是否有水3处于沸腾状态。

在容器4内有水3的情况下，如果信号由稳定（附图3）变为不稳定（附图5），则可判断出容器4内的水3由未沸腾状态变为沸腾状态。

在容器4内有处于沸腾状态的水3、容器4处于被加热状态，且未再往容器4中加入其他物体的情况下，如果信号由不稳定（附图5）变为稳定（附图3），则可判断出容器4内的水烧干。

本发明可以自动提醒水沸腾，使得人可以在点火烧水后安心忙于别的事情，或放心离开灶具附近，不用担心水沸腾后不知道。这在煮饺子、煮面等需要先把水烧开再下食物的情况下是非常有用的。本发明既避免了人的心理上对水沸腾了而不知道的担心，也避免了水沸腾后长时间空煮而对加热能源和水造成的浪费，还可以避免水沸腾后无人看管，沸水引起的水泡漫出容器，扑灭火苗导致煤气泄漏的危险事故。

本发明可以自动提醒水烧干，使得在烧水和烹饪时，特别是无人在厨房时，避免因为水烧干而导致的冒烟、烧坏锅具、燃烧、火灾等等危险情况，为家居生活提供安全保障。

本发明可以自动对容器里水的状态进行计时，这对于定时烹饪有很大的帮助，可以准确的知道食物在水沸腾的情况下煮了多长时间，有助于烹饪出生熟适度、可口的食物。

本发明采用电磁波监测水面。由于电磁波可以很好的穿透水蒸汽、油烟等，水蒸汽、油烟等不会对监测造成任何影响。盖上盖子时，盖子内壁凝结的薄薄水雾也可被电磁波穿透，不会对监测造成影响。

本发明中使用的电磁波功率极低，为普通手机电磁波功率的十分之一以下，不会对人体或电器造成任何影响和伤害。

本发明适用性很强，可应用于家中已有的绝大部分普通锅、汤锅、炒锅等等容器，可在盖盖子或者不盖盖子情况下应用。本发明可以在仅烧水、水里有食物、食物加水煮等等各种烹饪场景下应用。

本发明实施方便，只需要在灶眼上方安放一个很小的装置即可，不需对现有的厨房和炊具进行任何改变。该装置可以通过任意方式固定于墙壁上或抽油烟机上。烹饪时，该装置在容器的上方，和容器保持足够距离，不会对正常的烹饪操作带来任何影响。

综上所述，本发明通过电磁波来监测水面的波动情况，进而判断出水沸腾或水烧干，并发出提醒。本发明在水量少、水量多、加热火力小、水接近沸腾还未沸腾、水轻微沸腾等等各种情况下，都能对水的状态进行及时、准确、可靠的判断并发出提醒，具有很高的监测灵敏性、可靠性和及时性。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于，其包括：

电磁波发射和接收装置，安放在被监测的水的上方，向被监测的水的水面发射电磁波，并接收由被监测的水的水面反射回的电磁波，产生信号。

2.如权利要求1所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述监测水沸腾和水烧干的装置进一步包括处理单元，用来对所述信号进行处理和分析。

3.如权利要求2所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述监测水沸腾和水烧干的装置进一步包括提醒装置，用来对水沸腾或水烧干的情况发出提醒。

4.如权利要求3所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述处理单元与所述电磁波发射和接收装置通过有线或无线的方式连接；所述提醒装置与所述处理单元通过有线或无线的方式连接。

5.如权利要求1所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：被监测的水的容器上罩盖有盖子，所述电磁波发射和接收装置发送的电磁波穿过所述盖子到达被监测的水的容器内，并由被监测的水的平静水面或沸腾水面反射回所述电磁波发射和接收装置。

6.如权利要求5所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述盖子部分或全部为非金属材质。

7.如权利要求3所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述电磁波发射和接收装置、所述处理单元或所述提醒装置内设有计时器，所述电磁波发射和接收装置、所述处理单元或所述提醒装置上嵌装有显示器，所述显示器与所述计时器连接。

8.如权利要求1所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述电磁波发射和接收装置以持续发射或脉冲发射的方式向被监测的水的水面发射电磁波。

9.如权利要求3所述的监测水沸腾和水烧干的装置，其特征在于：所述提醒装置通过声音、振动或光线方式发出提醒。

10.一种监测水沸腾和水烧干的监测方法，其特征在于，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：电磁波发射和接收装置向被监测的水的水面发射电磁波；

步骤2：所述电磁波由被监测的水的平静水面或沸腾水面反射回所述电磁波发射和接收装置；

步骤3：所述电磁波发射和接收装置接收反射回的电磁波并产生信号；

步骤4：所述信号被处理和分析；

步骤5：若所述信号从稳定变为不稳定，则水已沸腾，发出提醒；若所述信号从不稳定变为稳定，则水已烧干，发出提醒。