CN111102604A - 一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具 - Google Patents

一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具 Download PDF

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    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor

Abstract

本发明公开了一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具，检测方法包括：S1,采集灶具燃烧时的温度，获取温升速度；S2，根据S1中的温升速度和时间的关系，确定温升加速度；S3，确定单位时间内S2中的温升加速度超过预设的阈值加速度的冲击次数；S4，根据S3中的冲击次数计算冲击频率，进而判断灶具是否处于正常燃烧状态。本发明通过采集灶具的燃烧时的温度以及与时间的对应关系，计算得到温升加速度和单位时间内的冲击频率，通过冲击频率判断是否处于异常燃烧状态，进而实现灶具燃烧状态的检测，制定相应的策略进行保护控制，为烹饪提供了可靠的保障，减少了使用者的操作并预防了安全事故的发生。

Description

一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具
技术领域
本发明属于厨具领域，尤其涉及一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具。
背景技术
燃气灶为厨房内一种常见的灶具，通过燃烧燃气管道内的燃气混合物产生明火用以加了或烹饪食物。
现如今燃气灶绝大部分尚无检测灶具使用前灶具火焰的燃烧状态并及时提醒用户和执行控制动作的功能；小部分燃气灶通过检测火口的温度和光信号判断灶具火焰的燃烧状态，使得检测器件的使用寿命缩短，且多个检测器件使得结构复杂、成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种灶具燃烧异常的检测方法及灶具，能够解决不便于检测和控制灶具燃烧异常的问题。
上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
S1,采集灶具燃烧时的温度，获取温升速度；
S2，根据所述S1中的温升速度和时间的关系，确定温升加速度；
S3，确定单位时间内所述S2中的温升加速度超过预设的阈值加速度的冲击次数；
S4，根据所述S3中的冲击次数计算冲击频率，进而判断所述灶具是否处于正常燃烧状态。
进一步地，所述S2中根据温升速度和时间的关系，确定温升加速度，具体为：
根据如下公式进行计算：
a＝ΔV/Δt
上式中，ΔV为相邻所述温升速度的差值的绝对值，Δt为ΔV相应的时间间隔；
所述温升速度由获取的所述温度的变化幅度和时间确定，具体根据如下公式进行计算：
V＝HT/Tt
上式中，HT为获取的所述温度的变化幅度，为获取所述温度所用的时间。
进一步地，所述S4中根据冲击次数计算冲击频率，具体为：
根据如下公式进行计算：
F＝M/T
上式中，M为冲击次数，T为单位时间，F为冲击频率。
进一步地，判断所述灶具是否处于异常燃烧状态，包括：
若所述冲击频率小于等于预设的冲击频率，则灶具处于异常燃烧状态，反之则处于正常状态。
进一步地，所述检测方法还包括：
在所述灶具开启的同时开始计时，记录每个变化的温度值对应的时间。
更进一步地，该方法还包括：
S5，当所述S4中判定灶具处于异常状态后，检测到异常状态持续时间超过持续时间的设定值后，执行保护动作。
更进一步地，所述保护动作包括：发出提示报警信号并关闭灶具。
一种灶具，其应用权利要求1-7任一项所述的灶具燃烧异常的检测方法，其包括依次连接的数据获取单元、计算单元和控制单元；
所述数据获取单元，用于采集灶具燃烧时的温度及对应的时间，并将该数据传递至计算单元；
所述计算单元，用于根据接收的数据计算冲击频率，并将所述冲击频率传递至控制单元；
所述控制单元，用于根据接收的冲击频率判断所述灶具是否处于异常燃烧状态。
进一步地，所述灶具还包括：
计时单元，用于在所述灶具开启的同时开始计时，与所述数据获取单元相连接，记录并输出每个变化的温度值对应的时间；还用于监测在判定灶具处于异常燃烧状态后状态持续的时间。
进一步地，所述数据获取单元包括：
温度值获取模块，设置于灶具的炉架上，用于测量并获取每个变化的温度值；
时钟，与计时单元连接，用于获取每个变化的温度值对应的时间。
由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，通过采集灶具的燃烧时的温度以及与时间的对应关系，获取温升加速度和单位时间内的冲击频率，通过冲击频率判断是否处于异常燃烧状态，进而实现异常燃烧状态的检测，制定相应的策略进行防异常燃烧控制，减少了使用者的操作并预防了安全事故的发生。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1提供的一种灶具燃烧异常的检测方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的一种灶具燃烧异常的检测方法中计算温升加速度的流程图
图3为本发明实施例2提供的一种灶具的示意框图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明实施例1提供一种灶具燃烧异常的检测方法，如图1所示，该方法用于检测灶具是否处于异常燃烧，检测到灶具在异常燃烧时自动执行保护动作，以此保证灶具使用安全。在本实施例中上述方法主要包括：
步骤S1，采集灶具燃烧时的温度，通过计算得到温升速度，用以后续计算；
步骤S2，根据所述S1中的温升速度和时间的关系，确定温升加速度；
步骤S3，确定单位时间内S2中的温升加速度超过预设的阈值加速度的冲击次数；
步骤S4，根据所述S3中的冲击次数计算冲击频率，进而判断所述灶具是否处于异常燃烧状态；
步骤S5，当所述S4中判定灶具处于异常状态后，检测到异常状态持续时间超过持续时间的设定值后，执行保护动作。
本实施例中，图2是计算温升加速度和冲击频率的步骤示意图，所述计算温升加速度的步骤主要包括：
步骤S301，计算获取的所述温度的变化幅度HT并获取所述数据组温度所用的时间Tt，计算每个变化温度的温升速度V,V＝HT/Tt，其中速度(velocity)是表征动点在某瞬时运动快慢和运动方向的矢量，在时间Tt内温度可能上升也可能下降，故上述温升速度存在正负；
步骤S302，根据相邻所述温升速度差值的的绝对值ΔV和相应的时间间隔Δt计算温升加速度a，a＝|V2-V1|/(t2-t1)＝ΔV/Δt，其中V2、V1和t2、t1为两个相邻温升速度和对应的时间；
步骤S303，统计单位时间T内所述温升加速度a达到预设的温升加速度阈值aset的次数M，加速度(Acceleration)是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，加速度是矢量，在本实施例中由于速度差值取的绝对值，故对应计算出的加速度为正值，方便用于与温升加速度阈值aset进行比较。当然，在其他的实施例中，也可以不对温升速度的差值取绝对值，而是对计算出的温升加速度取绝对值，再与阈值进行大小比较；
步骤S304，基于所述次数M计算得到冲击频率F，F＝M/T。有上述计算公式和关系可知，单位时间内冲击频率与温度值的变化及温升速度呈正相关，温度变化越剧烈，冲击频率越大。
具体地，其中所述冲击频率设定值、温升加速度阈值和空烧状态持续时间设定值均根据实测数据确定，随着环境和灶具参数的不同设定不同的阈值和设定值。
其中所述阈值和设定值的确定方法主要为：所述冲击频率设定值和所述温升加速度阈值的确定根据温度值获取设备测到的数据，计算得出加速度和冲击频率的平均值作为温升加速度阈值和冲击频率设定值；所述异常状态持续时间设定值由用户进行设定。上述的阈值和设定值在燃气类型和供气压力变化的情况下会随之变化，以此适应不同状况和类型的灶具、燃气类型和供气压力。
实施例2：
本发明实施例2提供一种灶具，如图3所示，在本实施例中，该灶具为燃气灶，包括计时单元2、数据获取单元1、计算单元3、控制单元4和灶具本体，燃气管道内使用的是燃气混合物，其中燃气与助燃气在火焰中混合燃烧，作湍流流动，火焰面变得混乱和曲折，形成火焰的湍流传播，点燃后会形成湍流火焰。
值得一提的是，上述灶具的锅具包括但不限于炒锅、平底锅、高压锅等。
计时单元2，用于在所述灶具开启的同时开始计时，与所述数据获取单元1相连接，记录并输出每个变化的温度值对应的时间；还用于监测在判定灶具处于异常燃烧状态后状态持续的时间。
数据获取单元1，用于采集灶具燃烧时的温度及对应的时间，并获取温升速度，用于后续冲击频率的计算。
具体地，数据获取单元1主要包括：温度值获取模块11和时钟12。温度值获取模块11，设置于灶具的炉架上，与炉架之间有一定的间隔设置，用于在进行烹饪之前测量并获取每个变化的温度值。燃烧异常时温度值获取模块11实时监测火焰温度，此时灶具处于回火或者脱火等状态，火焰没能形成湍流火焰或者火焰微弱，温度值获取模块11监测到的温度变化冲击非常微弱，可以忽略不计；在灶具正常燃烧时温度值获取模块11感应到的是湍流火焰的温度，管道中燃气与助燃气在火焰中混合燃烧，作湍流流动，此时雷诺数Re>4000，其中雷诺数(Reynolds number)表征液流惯性力与粘滞力相对大小，可用以判别流动形态的无因次数，常用的计算公式为：Re＝0.354*Qv/Dv,式中Qv为天然气体积流量，Dv为管道内径。若管道Re<2300，则为层流状态；2300<Re<4000为过渡状态；Re>4000则为湍流状态。在湍流流动时，火焰面变得混乱和曲折，湍流火焰的抖动使得单位面积单位时间内温度变化剧烈使得温度值获取设备11感应到较强烈的温度变化即强烈的瞬时冲击。
需要说明的是，上述的温度值获取模块11包括但不限于温度采集记录仪和温度传感器。
时钟12与计时单元2连接，用于获取计时单元2输出的每个变化的温度值对应的时间。
计算单元3，与所述数据获取单元1连接，用于通过获取的各项数值，确定温升加速度和冲击频率，判断所述灶具是否处于异常燃烧状态。相较于现有技术普遍通过传感器的测量数据直接判定而言，本发明的数据算法更加准确。
当冲击频率小于等于冲击频率设定值时,可以判定处于空烧(移锅)状态，反之则处于正常状态。
控制单元4，与所述计算单元3连接，用于判定为异常燃烧状态后，检测到异常状态持续时间超过持续时间的设定值后，执行保护动作。所述保护主要包括发出提示报警信号并关闭开关类似电磁阀等使得灶具断气熄火，停止烹饪，不仅通知了使用者还及时防止了危险事故的发生。
该实施例通过在灶具内部设置时钟，在炉架上设置温度传感器，检测并获取每个变化的温度值和对应的时间，根据算法计算出锅具或者火焰变化的温度对传感器的冲击频率，以此判断灶具是否处于异常燃烧状态，判断处于异常状态后执行保护动作，减少了使用者的手动操作。
本发明提供的检测方法及灶具通过对实际数据的测定并进行计算，相较于现有技术通过普通的温度传感器和检测光信号的传感器的组合来检测灶具是否处于异常燃烧状态的方法更加精准，且本发明无需增加额外检测器件，单纯利用原有温度传感器即可，成本更低，结构更加简单。为使用者带来便利的同时节约了成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
S1,采集灶具燃烧时的温度，获取温升速度；
S2，根据所述S1中的温升速度和时间的关系，确定温升加速度；
S3，确定单位时间内所述S2中的温升加速度超过预设的阈值加速度的冲击次数；
S4，根据所述S3中的冲击次数计算冲击频率，进而判断所述灶具是否处于正常燃烧状态。
2.根据权利要求1所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述S2中根据温升速度和时间的关系，确定温升加速度，具体为：
根据如下公式进行计算：
a＝ΔV/Δt
上式中，ΔV为相邻所述温升速度的差值的绝对值，Δt为ΔV相应的时间间隔；
所述温升速度由获取的所述温度的变化幅度和时间确定，具体根据如下公式进行计算：
V＝HT/Tt
上式中，HT为获取的所述温度的变化幅度，为获取所述温度所用的时间。
3.根据权利要求2所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述S4中根据冲击次数计算冲击频率，具体为：
根据如下公式进行计算：
F＝M/T
上式中，M为冲击次数，T为单位时间，F为冲击频率。
4.根据权利要求3所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述S4中根据冲击频率判断所述灶具是否处于正常燃烧状态，具体为：
若所述冲击频率小于等于预设的冲击频率，则灶具处于异常燃烧状态，反之则处于正常状态。
5.根据权利要求4所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：
在所述灶具开启的同时开始计时，记录每个变化的温度值对应的时间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，该方法还包括：
S5，当所述S4中判定灶具处于异常状态后，检测到异常状态持续时间超过持续时间的设定值后，执行保护动作。
7.根据权利要求6所述的灶具燃烧异常的检测方法，其特征在于，所述保护动作包括：发出提示报警信号并关闭灶具。
8.一种灶具，其特征在于，其应用权利要求1-7任一项所述的灶具燃烧异常的检测方法，其包括依次连接的数据获取单元(1)、计算单元(3)和控制单元(4)；
所述数据获取单元(1)，用于采集灶具燃烧时的温度及对应的时间，并将该数据传递至计算单元(3)；
所述计算单元(3)，用于根据接收的数据计算冲击频率，并将所述冲击频率传递至控制单元(4)；
所述控制单元(4)，用于根据接收的冲击频率判断所述灶具是否处于异常燃烧状态。
9.根据权利要求8所述的一种灶具，其特征在于，所述灶具还包括：
计时单元(2)，用于在所述灶具开启的同时开始计时，与所述数据获取装置相连接，记录并输出每个变化的温度值对应的时间；还用于监测在判定灶具处于异常燃烧状态后状态持续的时间。
10.根据权利要求8所述的一种灶具，其特征在于，所述数据获取单元(1)包括：
温度值获取模块(11)，其设置于灶具的炉架上，用于测量并获取每个变化的温度值；
时钟(12)，与计时单元(2)连接，用于获取每个变化的温度值对应的时间。
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