CN109654563B - 一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统 - Google Patents

一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统 Download PDF

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Abstract

一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,设置有红外温度传感器，颗粒物传感组件，VOC传感器，视觉检测装置，控制装置，用于进行换气的抽风装置和用于进行烹饪的热能产生装置，红外温度传感器、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置和热能产生装置信号连接。本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统能检测当前环境中的有害物质，如多环芳烃浓度、油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度，能对抽风装置和热能产生装置进行控制从而降低有害物质的浓度。

Description

一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统
技术领域
本发明涉及烹饪设备领域，特别涉及一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统。
背景技术
现代生活中，许多家庭在烹饪中会产生大量含有害物质的油烟。研究表明，烹饪油烟成分复杂，具有一定的吸入毒性、免疫毒性和致突变性，对人体健康存在一定的危害。油烟气体中多种有害物质，如多环芳烃类物质、有害颗粒物和挥发性有机物等。其中多环芳烃类物质中有相当部分具有致癌性，如苯并[α]芘，颗粒物对人体呼吸系统有不同程度的影响。现有技术家用的烹饪系统并不能自动识别当前烹饪环境中的油烟的多环芳烃并进行控制。
因此针对现有技术不足，提供一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统。该具有多种检测功能协同作用的烹饪系统能识别前烹饪环境中的有害物质，如多环芳烃浓度、油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度，同时对抽风装置和热能产生装置进行控制以降低有害物质的浓度。
本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
提供一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,设置有用于检测烹饪区域的温度的红外温度传感器，用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置，用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并对抽风装置及热能产生装置进行控制的控制装置，用于进行换气的抽风装置和用于进行烹饪的热能产生装置，红外温度传感器、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置和热能产生装置信号连接。
红外温度传感器感应检测烹饪区域的温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号分别发送至抽风装置和热能产生装置，抽风装置接收处理信号进行风力调节，热能产生装置接收处理信号进行热能调节。
优选的，上述颗粒物传感组件包括有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度的PM1.0传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度的PM0.1传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度的PMA传感器，PM10传感器、PM2.5传感器、PM1.0传感器、PM0.1传感器和PMA传感器分别与控制装置电连接。
PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置。
PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置。
PM1.0传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度得到PM1.0浓度信号并传输至控制装置。
PM0.1传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度得到PM0.1浓度信号并传输至计算模块。
PMA传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度得到PMA浓度信号并传输至控制装置。
优选的，上述热能产生装置为炉灶，炉灶为电磁炉、微波炉、烤箱或者电陶炉中至少一种。
优选的，上述抽风装置为油烟机或者排风机中至少一种。
优选的，上述红外温度传感器的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具。
当抽风装置、热能产生装置、灶台和烹饪中使用的锅具在正常工作时，将红外温度传感器到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m,将抽风装置的中心定义为X0，将红外温度传感器与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。
优选的，上述红外温度传感器为远离灶台、锅具和热能产生装置的非入侵式红外温度传感器。
将红外温度传感器的视角定义为θ,且0°＜θ＜360°，红外温度传感器的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°。
将红外温度传感器的投射面与灶台的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0。将烹饪中使用的锅具沿红外温度传感器检测方向在灶台的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。
优选的，上述红外温度传感器为入侵式红外温度传感器。
所述红外温度传感器为装配于在烹饪中使用的外部锅具；或者
所述红外温度传感器为装配于热能产生装置的锅具架；或者
所述红外温度传感器为装配于外部灶台。
优选的，上述红外温度传感器设置为多个。
优选的，上述VOC传感器设置有多个。
优选的，上述颗粒物传感组件设置为多个。
优选的，上述控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置。
优选的，上述控制装置为线性型控制装置或非线性控制装置；
当控制装置为非线性控制装置时，非线性控制装置可以为指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置或机器学习控制装置。
优选的，上述控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置。
优选的，上述抽风装置设置有风速调节模块，风速调节模块与控制装置电连接。
优选的，上述热能产生装置设置有功率调节模块，功率调节模块与控制装置电连接。
控制装置根据当前烹饪区域的多环芳烃浓度进行健康等级划分得到处理信号，控制装置将处理信号发送至风速调节模块，风速调节模块接收处理信号并进行风力调节，控制装置将处理信号发送至功率调节模块，功率调节模块接收处理信号并进行输出功率调节。
本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,还设置有提示模块，提示模块与控制装置电连接。
控制装置将处理信号发送至提示模块，提示模块接收处理信号并对用户进行当前健康等级提示。
本发明的一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,设置有用于检测烹饪区域的温度的红外温度传感器，用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置，用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并对抽风装置及热能产生装置进行控制的控制装置，用于进行换气的抽风装置和用于进行烹饪的热能产生装置，红外温度传感器、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置和热能产生装置信号连接。本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统能检测当前环境中的有害物质，如多环芳烃浓度、油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度，能对抽风装置和热能产生装置进行控制从而降低有害物质的浓度。本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统还能对当前环境进行健康等级划分，同时提醒用户注意防护。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为实施例1的一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统与烹饪中使用的锅具和灶台装配示意。
图2为红外温度传感器的投射面与灶台的重合面P与烹饪中使用的锅具沿红外温度传感器检测方向在灶台的投射面P’的关系示意图。
图3为红外温度传感器的视角θ示意图。
图4为红外温度传感器的中心轴与水平方向的夹角β示意图。
图5为实施例1的一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统的工作流程示意图。
图6为实施例5的一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统的工作流程示意图。
图1至图6中，包括有：
抽风装置1、红外温度传感器2、烹饪中使用的锅具3、热能产生装置4、灶台5。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,如图1至5所示，设置有用于检测烹饪区域的温度的红外温度传感器2，用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置，用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并对抽风装置1及热能产生装置4进行控制的控制装置，用于进行换气的抽风装置1和用于进行烹饪的热能产生装置4，红外温度传感器2、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置1和热能产生装置4信号连接。
本发明的烹饪区域内温度优选为检测锅具温度，也可以为检测烹饪区域内空气温度、油烟温度或者灶具温度等，具体的实施方式根据实际情况而定。本实施例有烹饪区域内检测温度为锅具温度。
红外温度传感器2感应检测烹饪区域的温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号分别发送至抽风装置1和热能产生装置4，抽风装置1接收处理信号进行风力调节，热能产生装置4接收处理信号进行热能调节。
颗粒物传感组件包括有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度的PM1.0传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度的PM0.1传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度的PMA传感器，PM10传感器、PM2.5传感器、PM1.0传感器、PM0.1传感器和PMA传感器分别与控制装置电连接。
PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置。
PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置。
PM1.0传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度得到PM1.0浓度信号并传输至控制装置。
PM0.1传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度得到PM0.1浓度信号并传输至计算模块。
PMA传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度得到PMA浓度信号并传输至控制装置。
本发明的热能产生装置4可以为炉灶、电磁炉、微波炉、烤箱或者电陶炉中至少一种，具体根据实际情况而定。本实施例具体的热能产生装置4为炉灶。
本发明的抽风装置1为油烟机或者排风机中至少一种，具体根据实际情况而定。本实施例具体的抽风装置1为油烟机。
红外温度传感器2的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具3。
当抽风装置1、热能产生装置4、灶台5和烹饪中使用的锅具3在正常工作时，将红外温度传感器2到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m,将抽风装置1的中心定义为X0，将红外温度传感器2与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。
红外温度传感器2为远离灶台5、锅具和热能产生装置4的非入侵式红外温度传感器2。
需说明的是，本发明的非入侵式红外温度传感器2可以装配于抽风装置1，也可以装配于墙体，也可以为远离灶台5、锅具和热能产生装置4的其他物体，具体实施根据实际情况而定。只要是不在灶台5、锅具和热能产生装置4都可以作为本发明的非入侵式红外温度传感器2，都落入本发明的保护范围。本实施例的非入侵式红外温度传感器2装配于抽风装置1。
将红外温度传感器2的视角定义为θ,且0°＜θ＜360°，红外温度传感器2的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°。
将红外温度传感器2的投射面与灶台5的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0。
将烹饪中使用的锅具3沿红外温度传感器2检测方向在灶台5的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。
本发明的红外温度传感器2的安装高度可以通过式(Ⅰ)和式(Ⅱ)计得。
当β＝90°，通过式(Ⅰ)得到Ht的值，
Ht＝Lp/[2*tan(θ/2)] 式(Ⅰ)。
当β≠90°，通过式(Ⅱ)得到Ht的值，
Ht＝Lp/[2*tan(90°-β-θ/2)] 式(Ⅱ)。
例如，当β＝90°，Lp为1米，θ为90°时，那么通过式(Ⅰ)计得的Ht为0.5米。
当β为15°，Lp为1米、θ为90°时，那么通过式(Ⅱ)计得的Ht为0.87米。
需说明的是，本发明的Lp、θ和β可以为上述两个例的值，也可以为其他的值。例如θ可以为160°、60°或者100°等，Lp可以为0.8米、1.5米或都2米等，β可以为80°、60°或者45°等，具体的Lp、θ和β的值根据实际情况而定，根据实际的Lp、θ和β都可以根据本发明的式(Ⅰ)和式(Ⅱ)算的，在此不再累述。对于Lp、θ和β而求得到红外温度传感器2的高度都为本发明的保护范围。
本发明的红外温度传感器2可以为点阵式红外温度传感器2，也可以为阵列式红外温度传感器2。
本发明的点阵式红外温度传感器2，是指点阵式红外温度传感器2量测一小区域温度的平均值。对于阵列式红外温度传感器2是指在阵列式中每个单一的红外温度传感器2分别探测一小区域温度的平均值，从而多个红外温度传感器2形成一个W×Z的阵列，其中W和Z都为大于1的正整数，阵列式红外温度传感器2得到的温度就为W×Z的阵列的平均温度。
本发明的红外温度传感器2设置为一个或者多个，如1个、2个、5个等，具体的个数据根据实际情况而定。本实施例的红外温度传感器2只设置为1个。而当温度传感器2设置为多个时，且为非入侵式温度传感器2可以分布于抽风组件、墙体或者其他的物体，当为入侵式温度传感器2可以分而于灶具、灶台5或者多个锅具等。
本发明的VOC传感器设置有一个或者多个如1个、2个、5个等，具体的个数据根据实际情况而定。而当VOC传感器设置为多个时，可以分布于抽风组件、墙体或者其他的物体，也分布于灶具、灶台5或者多个锅具等。本实施例的VOC传感器设置为3个。
本发明的颗粒物传感组件设置为一个或者多个如1个、2个、5个等，具体的个数据根据实际情况而定。而当颗粒物传感组件设置为多个时，可以分布于抽风组件、墙体或者其他的物体，也分布于灶具、灶台5或者多个锅具等。本实施例颗粒物传感组件设置为1个。
本发明控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置。
本发明的控制装置通过数学建模获得，数学建模是通过实验收集不同油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中有害气体多环芳烃浓度的数学关系。根据不同的实验条件进行采样检测得到不同种类多环芳烃浓度进行分析归类得到数学模型，从而控制装置能够根据烹饪区域内油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度检测条件判断出当前不同种类多环芳烃浓度。
本发明的控制装置为线性型控制装置或非线性控制装置，当控制装置为非线性控制装置时，非线性控制装置可以为指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置或机器学习控制装置的其中一种。
本发明的控制装置是通过温度输出信号和油烟输出信号计算出当前区域的多环芳烃浓度，该控制装置为计算器或者具备计算功能的模块均可作为本发明的控制装置，对于这类型的控制装置为工业生产中的控制装置的公知常识，本领域的技术人员应当知晓，在此不再赘述。
视觉检测装置的处理方法为：
图像采集模块以成像设备采集的初始图像作为基础进行处理，初始图像为灰度图，所采集的初始图像被序列化，依次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到各个后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度.
每次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度的步骤过程如下：
(1)将后帧的初始图像与前帧的初始图像进行帧差处理得到帧差图像；
(2)以开运算方式对帧差图像进行去噪处理，得到去噪图像；
(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域；
(4)对初始感兴趣区域进行灰度均值计算和区域平滑度计算，将同时满足灰度均值和平滑度要求的区域作为下一步感兴趣区域，其它的区域作为干扰排除；
(5)对步骤(4)提取出的感兴趣区域分别进行统计，根据统计结果得到油烟浓度赋值。
步骤(1)中，对采集到的初始图像进行帧差操作得到帧差图像具体是：
图像采集模块根据接收到的初始图像的先后顺序，将后一帧图像与前一帧图像做差，得到动态区域高亮的帧差图像。
其中步骤(2)对帧差图像采用开运算进行去噪处理，得到去噪图像，具体通过如下方式进行：先对帧差图像进行腐蚀操作，以消除图像中的噪点和细小尖刺，断开窄小的连接；再对腐蚀后的图像进行膨胀操作，恢复原帧差图像中的烟雾特征。
其中步骤(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域，具体是：检测帧差图像高亮区域的边缘并进行标记，将标记出的区域作为初始感兴趣区域。
其中步骤(4)具体是对每个初始感兴趣区域进行灰度均值、区域平滑度计算，得到每个初始感兴趣区域对应的灰度均值和灰度平滑度，将同时满足计算得到的灰度均值小于灰度阈值、灰度平滑度小于灰度平滑度阈值的初始感兴趣区域作为感兴趣区域，将其它初始感兴趣区域判定为干扰区域。
其中步骤(5)具体是，针对步骤(4)提取出的感兴趣区域，将每个感兴趣区域图像中的所有像素的灰度进行求和计算得到每个感兴趣区域图像的灰度值，再将每个感兴趣区域图像的灰度值进行求和，得到油烟浓度赋值。
成像设备采集的目标区域以区域S表示，任意一帧初始图像为对应区域S的成像。
初始图像由m*n个像素构成，
后帧初始图像A的像素的灰度值以矩阵AH表示，AH＝{ahi,j}，ahi,j代表后帧初始图像A中第i行、第j列像素对应的灰度值，i为像素所在的行，j为像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n；后帧初始图像A中第i行、第j列像素所在的子区域为ASi,j。
前帧初始图像B的像素的灰度值以矩阵BH表示，BH＝{bhi,j}，bhi,j代表前帧初始图像B中第i行、第j列像素对应的灰度值，前帧初始图像B中第i行、第j列像素所在的子区域为BSi,j。
帧差图像D的像素灰度值以矩阵DH表示，DH＝{dhi,j}＝{|ahi,j-bhi,j|}，dhi,j代表帧差图像D中第i行、第j列像素对应的灰度值，帧差图像D中第i行、第j列像素所在的子区域为DSi,j。
在帧差图像中，|dhi,j|＝0的区域，呈黑色；|dhi,j|≠0的区域呈高亮显示。
其中步骤(2)中对帧差图像进行腐蚀操作，具体包括如下步骤：
2-11，任意定义一个卷积核θ'；
2-12，将卷积核θ'与帧差图像进行卷积；在卷积核θ'遍历帧差图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最小值p以及与卷积核中心重合的像素点C；
像素点C的灰度通过矩阵CH＝{ck,q}表示，k、q为像素点C的行序号和列序号，
Figure GDA0002357770800000161
获得在卷积核θ'遍历帧差图像过程中得到的卷积结果最小值像素点矩阵P，最小值像素点矩阵P的灰度通过矩阵PH＝{pk,q}表示；
2-13将像素点矩阵P的灰度对应赋予像素点C，得到腐蚀图像；
步骤(2)中对腐蚀图像进行膨胀操作，具体包括如下步骤：
2-21，任意定义一个卷积核β'；
2-22，将卷积核β'与腐蚀图像进行卷积；在卷积核β'遍历腐蚀图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最大值o以及与卷积核中心重合的像素点R；
像素点R的灰度通过矩阵RH＝{rl,v}表示，l、v为像素点R的行序号和列序号，
Figure GDA0002357770800000162
获得在卷积核β'遍历腐蚀图像过程中得到的卷积结果最大值像素点矩阵O，最大值像素点矩阵O的灰度通过矩阵OH＝{ol,v}表示；
2-13将最大值像素点矩阵O的灰度对应赋予像素点R，得到膨胀图像，得到的膨胀图像即为去噪图像。
其中步骤(3)通过如下步骤进行：
3-1，定义一个滤波器Y，滤波器为t*t矩阵，t为奇数；
3-2，使滤波器Y遍历去噪图像，计算滤波器在每一位置处的中心像素点所在的去噪图像的灰度值以及中心像素点邻域内其它像素点的灰度值，并根据公式(Ⅰ)计算滤波器在每一位置处的中心像素点的边缘检测值Xz，z为滤波器Y遍历去噪图像时的标记，
Figure GDA0002357770800000171
f、g为为像素点的矩阵序号，1≤f≤t，1≤g≤t，e为滤波器在每一位置处的像素点所在的去噪图像的灰度值；α为权重系数，与滤波器位置相对应；
3-3，将滤波器在每一位置处的中心像素点边缘检测值Xz与中心像素点邻域的其它像素点的灰度值相减，并判断差值的绝对值是否大于阈值Δ；
统计大于阈值的数量，如果数量超过
Figure GDA0002357770800000172
判定滤波器所处位置的中心像素点对应的去噪图像的像素点位置为边缘点，并进行标记；
3-4，滤波器遍历完整个去噪图像，得到所有标记的边缘点，获得初步感兴趣区域。
t为3。
需说明的是，上述的视觉检测装置的处理方法仅是提出其中之一种处理方法，对于其他视觉检测装置的处理方法只能够获取烹饪区域的视觉检测装置输出数据的方法都可以应用于本发明的能识别油烟中有害气体的油烟机，均应落入本发明的保护范围。
需说明的是，本发明的视觉检测装置是采用摄像头对烹饪区域油烟大小进行检测，只要能够实现本发明的上述功能都可以作为本发明的视觉检测装置。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,设置有用于检测烹饪区域的温度的红外温度传感器2，用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置，用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并对抽风装置1及热能产生装置4进行控制的控制装置，用于进行换气的抽风装置1和用于进行烹饪的热能产生装置4，红外温度传感器2、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置1和热能产生装置4信号连接。本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统能检测当前环境中的有害物质，如多环芳烃浓度、油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度，能对抽风装置1和热能产生装置4进行控制从而降低有害物质的浓度。
实施例2。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：本发明的红外温度传感器2为入侵式红外温度传感器2。
本发明的入侵式红外温度传感器2可以装配于烹饪中使用的外部锅具、热能产生装置4的锅具架和外部灶台5，具体的装配位置根据实际情况而定。本实施例的入侵式红外温度传感器2装配于烹饪中使用的外部锅具。
与实施例1相比，本实施例的入侵式红外温度传感器2与所要检测的锅具的距离更近，因此得到的检测数据更加精确。
实施例3。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：控制装置的计算公式为式(Ⅲ)，
Figure GDA0002357770800000191
其中C多环芳烃为烹饪区域内的多环芳烃气体总浓度，κ为红外温度传感器2的输出数据，λ为视觉检测装置的输出数据，C为颗粒物传感组件的输出数据，CPM10为PM10传感器的输出数据，CPM2.5为PM2.5传感器的输出数据，CPM1.0为PM1.0传感器的输出数据，CPM0.1为PM0.1传感器的输出数据，CPMA为PMA传感器的输出数据，CVOC为VOC传感器的输出数据。
当κ∈(0℃，200℃)，C∈(0μg/m3,3000μg/m3)，λ∈(0,300)，CVOC∈(0mg/m3，5mg/m3)时，C(2-3)＝70％C多环芳烃,C(4)＝20％C多环芳烃,C(5-6)＝10％C多环芳烃。
当κ∈(200℃，240℃)，C∈(3000μg/m3,5000μg/m3)，λ∈(300,500)，CVOC∈(5mg/m3，10mg/m3)时，C(2-3)＝60％C多环芳烃,C(4)＝25％C多环芳烃,C(5-6)＝15％C多环芳烃。
其中C(2-3)为二环多环芳烃和三环多环芳烃的浓度,C(4)为四环多环芳烃的浓度，C(5-6)为五环多环芳烃和六环多环芳烃的浓度。
例如当κ为100℃时，C为1000μg/m3,λ为100，CVOC为1mg/m3时，分别将κ、C、CVOC和λ的数据值直接代入公式，计得C多环芳烃为1106.6且C多环芳烃的单位为pg/m3，即当前环境中的多环芳烃的浓度为1106.6pg/m3。C(2-3)的浓度为774.62pg/m3，C(4)的浓度为221.32pg/m3，C(5-6)的浓度为110.66pg/m3。
本实施例可以通过检测温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号、PM1.0浓度信号、PM0.1浓度信号、PMA浓度信号和VOC浓度进行计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度，能够计算出当前环境中的二环多环芳烃、三环多环芳烃、四环多环芳烃、五环多环芳烃和六环多环芳烃的浓度。
实施例4。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统，其他特征与实施例3相同，不同之处在于：本发明的控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置。
本实施例是根据GBT18883-2室内空气质量标进行健康等级划分的，本发明也可以根据其他的质量标准进行划分，如GB3059-2012、WTO的《环境质量标准》。本发明也可以根据其他预设的环境质量值进行划分。具体如下
1、本实施例是通过多环芳烃浓度与国标规定的苯并[a]芘平均限定浓度相除进行多环芳烃环境等级划分，如式(Ⅲ)：
Figure GDA0002357770800000211
当0≤ε≤0.5时，则多环芳烃环境等级判定为健康。
当0.5＜ε≤1时，则多环芳烃环境等级判定为良好。
当1＜ε≤5时，则多环芳烃环境等级判定为中等。
当5＜ε≤10时，则多环芳烃环境等级判定为较差。
当10＜ε时，则多环芳烃环境等级判定为严重。
其中C苯并[a]芘为国标规定的苯并[a]芘平均限定浓度，且C苯并[a]芘＝1ng/m3。需说明的是，本发明的多环芳烃环境等级也可根据ε的其他值进行划分，本实施例仅是提供一种实施的方案，对于其他根据的多环芳烃浓度进行的健康等级划分方法也落入本发明的保护范围。
然后将多环芳烃环境等级进行健康定值划分得到多环芳烃健康等级U多环芳烃。
当多环芳烃环境等级为健康时，则U多环芳烃为1。
当多环芳烃环境等级为良好时，则U多环芳烃为2。
当多环芳烃环境等级为中等时，则U多环芳烃为3。
当多环芳烃环境等级为较差时，则U多环芳烃为4。
当多环芳烃环境等级为严重时，则U多环芳烃为5。
需说明的是，本发明的多环芳烃环境等级对应的可以如上述所示，也可以根据实际情况不同的多环芳烃环境等级对应不同的U多环芳烃值，本实施例仅示出一种可能，对于各样多环芳烃环境等级对应U多环芳烃值均落入本发明的保护范围。
2、本实施的控制装置根据PM10传感器、PM2.5传感器、PM1.0传感器、PM0.1传感器或者PMA传感器的输出数据与选定的空气质量标准进行空气质量指数评定，如式(Ⅳ)所示；
Figure GDA0002357770800000221
其中M为当前的空气质量指数。
BMHi为选定的空气质量标准与C对应颗粒物浓度限值的高位值。
BMLo为选定空气质量标准中与C对应颗粒物浓度限值的低位值。
MHi为选定空气质量标准中与BMHi对应的空气质量分指数。
MLo为选定空气质量标准中与BMLo对应的空气质量分指数。
本实施例根据表1对本发明进行解释，如下所示：
表1、空气质量指数及PM10和PM2.5项目浓度限值
Figure GDA0002357770800000231
例如当前实际测得的CPM2.5＝425μm/m3，查找出PM2.5浓度限值的高位值和低位值，则BMHi＝500，BMLo＝350。BMHi的值对应的空气质量分指数(IAQI)为500，即MHi＝500。BMLo的值对应的空气质量分指数(IAQI)为400，即MLo＝400。然后分别将BMHi、BMLo、MHi、MLo和CPM2.5代入式(Ⅳ)。
Figure GDA0002357770800000232
得到M＝450。
需说明的是，本实施仅选定了一个空气质量标准和CPM2.5对应数，但是对于不同的空气质量标准和CPM10、CPM2.5、CPM1.0、CPM0.1和CPMA也在本发明的保护范围内。
将空气质量指数进行健康定值划分得到颗粒物健康等级U颗粒物；
当0≤M≤400时，则U颗粒物＝1；
当400＜M≤600时，则U颗粒物＝2；
当600＜M≤700时，则U颗粒物＝3；
当700＜M≤800时，则U颗粒物＝4；
当900＜M时，则U颗粒物＝5。
需说明的是，本发明的空气质量指数也可根据M的其他值进行划分。本实施例仅是提供一种实施的方案，对于其他的根据的PM10传感器、PM2.5传感器、PM1.0传感器、PM0.1传感器和PMA传感器的输出数据进行的颗粒物健康等级划分的方法也落入本发明的保护范围。
需说明的是，本发明的空气质量指数对应的颗粒物健康等级U颗粒物可以如上述所示，也可以根据实际情况不同的空气质量指数对应不同的U颗粒物值，本实施例仅示出一种可能，对于各样空气质量指数对应U颗粒物值均落入本发明的保护范围。
3、本发明的控制装置将VOC传感器的输出数据进行健康定值划分得到挥发性有机物健康等级UVOC。
本发明的挥发性有机物健康等级UVOC具体是将VOC传感器的输出数据进行不同范围的划分，并在相应的范围赋予对应的健康定值。
例如当0≤CVOC≤0.4mg/m3时，则UVOC＝1；
当0.4mg/m3＜CVOC≤0.6mg/m3时，则UVOC＝2；
当0.6mg/m3＜CVOC≤0.7mg/m3时，则UVOC＝3；
当0.7mg/m3＜CVOC≤0.7mg/m3时，则UVOC＝4；
当0.7mg/m3＜CVOC时，则UVOC＝5。
4、本发明对健康等级U计算有如下的方法：控制装置将多环芳烃健康等级U多环芳烃、颗粒物健康等级U颗粒物和挥发性有机物健康等级UVOC对比，选取最大值为当前烹饪区域的健康等级U，如式(Ⅵ)所示，
U＝max(U颗粒物,UVOC，U多环芳烃) 式(Ⅴ)。
需说明的是，本发明的上述方法进行健康等级U的划分仅是提供一种实施的方案，也可以根据实际情况而选根据其他方法，对于其他根据的健康等级划分方法也落入本发明的保护范围。
实施例5。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统，如图6所示，其他特征与实施例4相同，不同之处在于：本实施例的控制装置根据实施例4的健康等级划分方法得到当前环境中的健康等级。
本实施抽风装置1设置有风速调节模块，风速调节模块与控制装置电连接。
热能产生装置4设置有功率调节模块，功率调节模块与控制装置电连接。
控制装置根据当前烹饪区域的油烟大小、颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分得到处理信号，控制装置将处理信号发送至风速调节模块，风速调节模块接收处理信号并进行风力调节，控制装置将处理信号发送至功率调节模块，功率调节模块接收处理信号并进行输出功率调节。
本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统还设置有提示模块，提示模块与控制装置电连接。
控制装置将处理信号发送至提示模块，提示模块接收处理信号并对用户进行当前健康等级提示。
本发明的抽风装置1的风力调节可以为当VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度较高时风力增大，当VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度在正常范围内则可以风力调小以降低抽风装置1的负荷。本发明的热能产生装置4的热能调节可以为VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度较高时减少热能输出，降低热能产生装置4的温度，从而降低有害物质的生成。
例如当控制装置对当前环境中的健康等级判定为U为4时，控制装置对加快抽风装置1的风速，对热能产生装置4的输出功率保持原来的值。当控制装置对当前环境中的健康等级判定为U为5时，控制装置对加快抽风装置1的风速，对热能产生装置4的输出功率降低，以减少产热降低检测烹饪区域的温度从而降低多环芳烃的产生。
一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,能检测当前环境中的有害物质，如多环芳烃浓度、油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度，能对抽风装置1和热能产生装置4进行控制从而降低有害物质的浓度。本发明的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统还能对当前环境进行健康等级划分，同时提醒用户注意防护。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (13)

1.一种具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：设置有用于检测烹饪区域的温度的红外温度传感器，用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置，用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并对抽风装置及热能产生装置进行控制的控制装置，用于进行换气的抽风装置和用于进行烹饪的热能产生装置，红外温度传感器、视觉检测装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接，控制装置分别与抽风装置和热能产生装置信号连接；
红外温度传感器感应检测烹饪区域的温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号分别发送至抽风装置和热能产生装置，抽风装置接收处理信号进行风力调节，热能产生装置接收处理信号进行热能调节；
控制装置的计算公式为式(Ⅲ)，
Figure FDA0002357770790000021
其中C多环芳烃为烹饪区域内的多环芳烃气体总浓度，κ为红外温度传感器的输出数据，λ为视觉检测装置的输出数据，C为颗粒物传感组件的输出数据，CPM10为PM10传感器的输出数据，CPM2.5为PM2.5传感器的输出数据，CPM1.0为PM1.0传感器的输出数据，CPM0.1为PM0.1传感器的输出数据，CPMA为PMA传感器的输出数据，CVOC为VOC传感器的输出数据。
2.根据权利要求1所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述颗粒物传感组件包括有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度的PM1.0传感器、用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度的PM0.1传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度的PMA传感器，PM10传感器、PM2.5传感器、PM1.0传感器、PM0.1传感器和PMA传感器分别与控制装置电连接；
PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置，
PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置，
PM1.0传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于1.0微米颗粒物浓度得到PM1.0浓度信号并传输至控制装置，
PM0.1传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.1微米颗粒物浓度得到PM0.1浓度信号并传输至计算模块，
PMA传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于0.05微米颗粒物浓度得到PMA浓度信号并传输至控制装置。
3.根据权利要求2所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述热能产生装置为炉灶，所述炉灶为电磁炉、微波炉、烤箱或者电陶炉中至少一种；
所述抽风装置为油烟机或者排风机中至少一种。
4.根据权利要求3所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述红外温度传感器的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具；
当抽风装置、热能产生装置、灶台和烹饪中使用的锅具在正常工作时，
将红外温度传感器到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m,
将抽风装置的中心定义为X0，
将红外温度传感器与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。
5.根据权利要求4所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述红外温度传感器为远离灶台、锅具和热能产生装置的非入侵式红外温度传感器。
6.根据权利要求5所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：将红外温度传感器的视角定义为θ,且0°＜θ＜360°，红外温度传感器的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°；
将红外温度传感器的投射面与灶台的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0；
将烹饪中使用的锅具沿红外温度传感器检测方向在灶台的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。
7.根据权利要求4所述的带温度传感器的油烟机,其特征在于：所述红外温度传感器为入侵式红外温度传感器。
8.根据权利要求7所述的带温度传感器的油烟机,其特征在于：所述红外温度传感器为装配于在烹饪中使用的外部锅具；或者
所述红外温度传感器为装配于热能产生装置的锅具架；或者
所述红外温度传感器为装配于外部灶台。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的带温度传感器的油烟机,其特征在于：所述红外温度传感器设置为多个；
所述VOC传感器设置有多个；
所述颗粒物传感组件设置为多个。
10.根据权利要求9所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置。
11.根据权利要求10所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述控制装置为线性型控制装置或非线性控制装置；
当控制装置为非线性控制装置时，所述非线性控制装置为指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置或机器学习控制装置。
12.根据权利要求11所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：所述控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置；
所述抽风装置设置有风速调节模块，风速调节模块与控制装置电连接；
所述热能产生装置设置有功率调节模块，功率调节模块与控制装置电连接；
控制装置根据当前烹饪区域的多环芳烃浓度进行健康等级划分得到处理信号，控制装置将处理信号发送至风速调节模块，风速调节模块接收处理信号并进行风力调节，控制装置将处理信号发送至功率调节模块，功率调节模块接收处理信号并进行输出功率调节。
13.根据权利要求12所述的具有多种检测功能协同作用的烹饪系统,其特征在于：还设置有提示模块，提示模块与控制装置电连接；
控制装置将处理信号发送至提示模块，提示模块接收处理信号并对用户进行当前健康等级提示。
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