CN111387819A - 智能饮水机及其云端系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及智能家电技术领域，提供了智能饮水机及其云端系统。智能饮水机包括：机箱，具有出水开关且内部设置有与所述出水开关连通的水箱；光谱传感器，位于所述水箱内并采集饮用水的实时光谱数据；控制模块，设置在所述机箱内并经由通信模块与云端系统交互，以根据所述实时光谱数据获得饮用水的水质信息；结果显示模块，设置在所述机箱上并用于显示所述水质信息。本发明实施例提供的智能饮水机及其云端系统，通过在饮水机中设置光谱传感器，光谱传感器将采集到的饮用水的实时光谱数据，传输至云端系统，云端系统将实时光谱数据分析后获得饮用水的水质信息，实现了饮水机实时检测饮用水的水质，为用户安全饮水提供了保障。

Description

智能饮水机及其云端系统

技术领域

本发明涉及智能家电技术领域，特别是涉及一种智能饮水机及其云端系统。

背景技术

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对高品质生活的需求愈发迫切，家庭饮用水的质量关系到人们的身体健康。现有常规饮水机不具备水质检测功能，若桶装水放置时间过长，会导致水质发生变化。近些年已有部分饮水机涉及到饮水机的水质检测功能，但其所使用的方法为传统水质检测方法，需安装压力传感器、光电传感器、光线传感器等，设计原理复杂、生产成本较高、使用和维护成本较高，不易在家庭用户中推广。

此外，现有的家庭饮水机，在桶装水用完后需要电话通知水站送水，人工劳动成本高，且智能化程度低。随着互联网技术的发展，迫切需要一种基于互联网、大数据技术而设计的智能饮水机供水系统，在具备实时检测饮用水水质的同时能完成用水量、用户位置等信息的智能监控。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种智能饮水机及其云端系统。

一方面，本发明实施例提供了一种智能饮水机，所述智能饮水机包括：机箱，具有出水开关且内部设置有与所述出水开关连通的水箱；光谱传感器，位于所述水箱内并采集饮用水的实时光谱数据；控制模块，设置在所述机箱内并经由通信模块与云端系统交互，以根据所述实时光谱数据获得饮用水的水质信息；结果显示模块，设置在所述机箱上并用于显示所述水质信息。

在本发明的一个实施例中，还包括：水量控制模块，设置在所述机箱内并用于控制所述智能饮水机的水量使用量、计算剩余水量以及将剩余水量信息传输至所述通信模块。

在本发明的一个实施例中，还包括：溯源模块，所述溯源模块包括设置在所述机箱上的卡槽和读卡器、以及位于水桶上的NFC芯片，其中，所述水桶安装在所述卡槽上，所述读卡器读取所述NFC芯片的厂家信息并将所述厂家信息传输至所述通信模块。

在本发明的一个实施例中，还包括：定位模块，设置在所述机箱内并用于将所述智能饮水机的位置信息传输至所述通信模块。

在本发明的一个实施例中，所述定位模块包括与所述通信模块通信的GPS芯片。

在本发明的一个实施例中，所述光谱传感器包括控制器、光谱探头、以及处理器，其中，所述控制器用于控制光谱采集参数的设置，所述光谱探头用于采集所述实时光谱数据，所述处理器用于将所述实时光谱数据传输至所述通信模块。

另一方面，本发明实施例还提供了一种智能饮水机云端系统，所述智能饮水机云端系统包括数据库模块、算法库模块、通信协议模块、厂家饮用水调度系统、以及至少一台如上所述的智能饮水机，其中，所述厂家饮用水调度系统和所述智能饮水机通过所述通信协议模块与所述数据库模块通信，所述数据库模块与所述算法库模块通信。

在本发明的一个实施例中，所述数据库模块包括彼此交互的光谱数据库、用户数据库和厂家数据库，其中，所述通信模块将所述实时光谱数据传输至所述光谱数据库，所述光谱数据库与所述算法库模块交互以根据所述实时光谱数据获得所述水质信息，其中，所述通信模块将所述剩余水量信息、所述厂家信息和所述智能饮水机的位置信息传输至所述用户数据库。

在本发明的一个实施例中，所述厂家饮用水调度系统用于获取经由所述厂家数据库获取的所述剩余水量信息、所述厂家信息和所述智能饮水机的位置信息并进行调度。

在本发明的一个实施例中，所述通信协议模块包括：用于与每台所述智能饮水机交互连接的TCP协议、用于封装所述TCP协议内容的HTTP协议、以及用于与所述厂家饮用水调度系统的web页面连接的Websocket协议，并且所述算法库模块包括光谱匹配算法以及神经网络算法中的至少一种。

本发明实施例提供的智能饮水机及其云端系统，通过在饮水机中设置光谱传感器，光谱传感器将采集到的饮用水的实时光谱数据，传输至云端系统，云端系统将实时光谱数据分析后获得饮用水的水质信息，该水质信息为饮用水质量评价关键参数，其分析结果可靠性较高，可反应饮用水的安全状况。实现了饮水机实时检测饮用水的水质，为用户安全饮水提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1和图2为本发明实施例提供的智能饮水机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的智能饮水机的工作原理示意图；

图4为本发明实施例提供的智能饮水机云端系统的运行结构示意图。

附图标记如下：

101-出水开关； 102-加热器； 103-制冷器；

104-光谱传感器； 105-水桶； 106-水箱；

107-结果显示模块； 108-控制模块； 109-通信模块；

110-定位模块； 111-水量控制模块； 112-NFC芯片；

113-卡槽； 114-读卡器； 115-机箱；

201-电磁阀； 202-GPS芯片； 203-溯源模块；

204-水质模块； 205-厂家信息。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1和图2为本发明实施例提供的智能饮水机的结构示意图。如图1和图2所示，本发明实施例提供的智能饮水机包括：机箱115，具有出水开关101且内部设置有与出水开关101连通的水箱106；光谱传感器104，位于水箱106内并采集饮用水的实时光谱数据；控制模块108，设置在机箱115内并经由通信模块109与云端系统交互，以根据实时光谱数据获得饮用水的水质信息；结果显示模块107，设置在机箱115上并用于显示水质信息。

具体地，本发明实施例提供的智能饮水机，包括机箱115，水箱106位于机箱115内，光谱传感器104位于水箱106内，并用于采集水桶105内饮用水的实时光谱数据。当光谱传感器104采集到饮用水的实时光谱数据后，光谱传感器104将采集到的实时光谱数据传输至通信模块109，通信模块109将实时光谱数据传输至云端系统，云端系统对实时光谱数据进行分析后，将饮用水水质信息反馈至通信模块109。

控制模块108设置在机箱115内，用于协调智能饮水机主机内各部件的工作并发出指令。结果显示模块107位于机箱115上，当水桶105安装在水箱106上时，控制模块108开始记录水桶105的开封时长，并经过通信模块109将开封时长传输给云端系统。

当通信模块109接收到云端系统反馈的水质检测结果后，将该水质检测结果传输给结果显示模块107，结果显示模块107将水质检测结果显示在机箱115的液晶显示屏上。该水质检测结果包括：水桶105开封时长(天/小时)和水质参数(微生物指标，感官和化学指标，如pH值、浑浊度、耗氧量、氯化物、硫酸盐、硬度等)。当水质检测结果超过预设的阈值时，控制模块108向用户发出水质报警，提醒用户及时更换水桶105或清洗水槽。

进一步地，光谱传感器104位于水箱106内，光谱传感器104包括控制器、光谱探头、以及处理器，其中，控制器用于控制光谱采集参数的设置，包括采集频率、采集次数等。光谱探头用于采集实时光谱数据，处理器用于将实时光谱数据传输至通信模块109。

具体地，控制器根据用户设置的采集频率和采集次数确定采集间隔并发出检测指令。比如，用户设置的采集频率为每小时进行6次数据采集，控制器根据用户设置的参数，每10分钟进行一次数据采集。当光谱传感器104进入采集模式后，控制器控制LED宽谱段光源打开，该光源采用全谱段LED组合光源，波段范围为250-1000nm，覆盖可见光至近红外。并控制光谱探头采集饮用水光谱数字信号值(DN值)，DN值经处理器定标和反射率转换等工作后，得到所测饮用水的光谱数据，如此检测6次，并将获得的6个光谱数据传输给通信模块109，通信模块109将该数据信息传输给云端系统。

本发明实施例提供的智能饮水机及其云端系统，通过在饮水机中设置光谱传感器，光谱传感器将采集到的饮用水的实时光谱数据，传输至云端系统，云端系统将实时光谱数据分析后获得饮用水的水质信息，该水质信息为饮用水质量评价关键参数，其分析结果可靠性较高，可反应饮用水的安全状况。实现了饮水机实时检测饮用水的水质，为用户安全饮水提供了保障。

继续参照图1和图2，在本发明的一个实施例中，水量控制模块111设置在机箱115内并用于控制智能饮水机的水量使用量、计算剩余水量以及将剩余水量信息传输至通信模块109。

具体地，本发明实施例提供的智能饮水机还包括出水开关101、加热器102以及制冷器103。加热器102的一端与水箱106连接，另一端与制冷器103连接。制冷器103的一端与水箱106连接，另一端与加热器102连接。加热器102的一端和制冷器103的一端连接后，与出水开关101连接。

进一步地，加热器102加热后的热水和制冷器103制冷后的冷水，汇聚在一起后，经过出水开关101流出。机箱115上设置有热水和冷水控制开关，此控制开关为分级按钮，不同的按钮预设有不同的出水量。水量控制模块111根据用户选择的分级按钮，控制出水开关101的出水量，定量供应热水或冷水，达到计量用水的目的。同时，水量控制模块111还可以计算水桶105内的剩余水量，并将剩余水量数据信息传输至通信模块109，通信模块109将该数据信息传输至云端系统。

本发明实施例提供的智能饮水机通过设置水量控制模块可实时监测桶装水的剩余水量，并将剩余水量数据信息传输至云端系统，方便云端系统及时为用户提供服务，及时送水，降低了人工劳动成本，提高了居家生活的智能化。

在本发明的一个实施例中，溯源模块203包括设置在机箱115上的卡槽113和读卡器114以及位于水桶105上的NFC芯片112。具体地，如图1和图2所示，读卡器114位于卡槽113内，NFC芯片112里内置有厂家信息205，厂家信息205包括各用户正在使用的饮用水品牌信息。当水桶105安装在卡槽113上时，卡槽113内的读卡器114开始读取NFC芯片112里内置的厂家信息205并将该厂家信息205传输至通信模块109，通信模块109将该数据信息传输至云端系统。在智能饮水机上设置溯源模块203可迅速了解各用户正在使用的桶装水的品牌信息，便于云端系统科学合理地进行饮用水的派送，提高服务质量。

在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，定位模块110设置在机箱115内并用于将智能饮水机的位置信息传输至通信模块109。具体地，定位模块110可采用GPS芯片202或BD芯片对智能饮水机进行定位，并将该位置信息通过通信模块109传输至云端系统。在智能饮水机上设置定位模块110可使送水需求实行按片区划分。

图3为本发明实施例提供的智能饮水机的工作原理示意图。现具体举例，详细说明本发明实施例提供的智能饮水机的具体工作原理。

首先，打开智能饮水机电源，智能饮水机Wi-Fi启动，与用户的智能手机完成首次匹配，智能手机自动下载并安装专用APP。溯源模块203包括设置在机箱115上的卡槽113和读卡器114以及位于水桶105上的NFC芯片112。用户将带有NFC芯片112的水桶105安装至智能饮水机上，水桶105上的卡槽与机箱115上的卡槽113卡紧，此时读卡器114开始读取NFC芯片112中记录的桶装水厂家信息205，并将该信息传输给控制模块108，控制模块108开始记录桶装水的开封时长，并将该开封时长和厂家信息205传输至通信模块109。

接着，水质模块204包括光谱传感器104，位于水箱106内。光谱传感器104具体包括控制器、光谱探头、以及处理器。控制器根据用户设置的采集频率和采集次数确定采集间隔并发出检测指令。比如，用户设置的采集频率为每小时进行6次数据采集，控制器根据用户设置的参数，每10分钟进行一次数据采集。当光谱传感器104进入采集模式后，控制器控制LED宽谱段光源打开，并控制光谱探头采集饮用水光谱数字信号值(DN值)，DN值经处理器定标和反射率转换等工作后，得到所测饮用水的光谱数据，如此检测6次，并将获得的6个光谱数据传输给通信模块109。

然后，加热器102加热后的热水和制冷器103制冷后的冷水，汇聚在一起后，经过出水开关101流出。机箱115上设置有热水和冷水控制开关，此控制开关为分级按钮，不同的按钮预设有不同的出水量。水量控制模块111与电磁阀201连接，用于控制饮用水使用量，并完成剩余水量的计算。水量控制模块111根据用户选择的分级按钮，控制出水开关101的出水量，定量供应热水或冷水，达到计量用水的目的。同时，水量控制模块111还可以计算水桶105内的剩余水量，并将剩余水量数据信息传输至通信模块109。

最后，定位模块110采用GPS芯片202进行定位，将智能饮水机的位置信息传输至通信模块109。

图4为本发明实施例提供的智能饮水机云端系统的运行结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的智能饮水机云端系统包括数据库模块、算法库模块、通信协议模块、厂家饮用水调度系统、以及至少一台如上所述的智能饮水机，其中，厂家饮用水调度系统和智能饮水机通过通信协议模块与数据库模块通信，数据库模块与算法库模块通信。

具体地，智能饮水机上的通信模块109将收集到的实时光谱数据、剩余水量数据、厂家信息205以及智能饮水机的位置信息通过通信协议模块传输至云端系统。云端系统包括数据库模块、算法库模块、通信协议模块、厂家饮用水调度系统、以及至少一台如上所述的智能饮水机。

进一步地，在本发明的一个实施例中，数据库模块包括彼此交互的光谱数据库、用户数据库和厂家数据库，其中，通信模块109将实时光谱数据传输至光谱数据库，云端系统调用算法库模块对光谱数据进行分析得到水质检测结果，从而得到饮用水实时水质参数，该实时水质参数包括：微生物指标，感官和化学指标，如pH值、浑浊度、溶解氧、氯化物、硫酸盐、硬度等。云端系统将该水质检测结果反馈至智能饮水机，通信模块109将水质检测结果传输至结果显示模块107，结果显示模块107将该水质检测结果显示在液晶显示屏上，同时，通过Wi-Fi发送至用户手机上的APP中。

通信模块109将剩余水量信息、厂家信息205(例如，饮用水品牌)和智能饮水机的位置信息传输至用户数据库。用户数据库将以上信息传输至厂家饮用水调度系统，厂家饮用水调度系统接收到以上信息后，可为下一步饮用水供应服务提供决策支持。比如，剩余水量信息可反应各片区在近期的需水量；厂家信息205可提供各用户家庭正在使用的饮用水品牌；智能饮水机的位置信息可使送水需求实行按片区划分。厂家饮用水调度系统可根据以上信息对饮用水进行调度，可以降低人工劳动成本，实现了智能化管理。

厂家数据库包括来自厂家饮用水调度系统的厂家信息，该厂家信息包括饮用水原始光谱数据等。厂家数据库通过Websocket协议将饮用水的原始光谱数据传输给厂家饮用水调度系统，厂家饮用水调度系统可根据饮用水原始光谱数据对各品牌桶装水的原始水质进行甄别。

在本发明的一个实施例中，算法库模块提供了用于进行水质光谱分析的多种算法，可供云端系统选择调用，可选的算法有光谱匹配算法或神经网络算法等。

在本发明的一个实施例中，通信协议模块包括：用于与每台智能饮水机交互连接的TCP协议、用于封装TCP协议内容的HTTP协议以及用于与厂家饮用水调度系统的web页面连接的Websocket协议。进一步地，智能饮水机与数据库模块间通过TCP协议完成信息交换，TCP协议由HTTP协议封装而成。数据库模块通过与厂家饮用水调度系统的web页面连接的Websocket协议完成信息交互。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能饮水机，其特征在于，包括：

机箱，具有出水开关且内部设置有与所述出水开关连通的水箱；

光谱传感器，位于所述水箱内并采集饮用水的实时光谱数据；

控制模块，设置在所述机箱内并经由通信模块与云端系统交互，以根据所述实时光谱数据获得饮用水的水质信息；

结果显示模块，设置在所述机箱上并用于显示所述水质信息。

2.根据权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，还包括：

水量控制模块，设置在所述机箱内并用于控制所述智能饮水机的水量使用量、计算剩余水量以及将剩余水量信息传输至所述通信模块。

3.根据权利要求2所述的智能饮水机，其特征在于，还包括：

溯源模块，所述溯源模块包括设置在所述机箱上的卡槽和读卡器、以及位于水桶上的NFC芯片，

其中，所述水桶安装在所述卡槽上，所述读卡器读取所述NFC芯片的厂家信息并将所述厂家信息传输至所述通信模块。

4.根据权利要求3所述的智能饮水机，其特征在于，还包括：

定位模块，设置在所述机箱内并用于将所述智能饮水机的位置信息传输至所述通信模块。

5.根据权利要求4所述的智能饮水机，其特征在于，所述定位模块包括与所述通信模块通信的GPS芯片。

6.根据权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于，所述光谱传感器包括控制器、光谱探头、以及处理器，其中，所述控制器用于控制光谱采集参数的设置，所述光谱探头用于采集所述实时光谱数据，所述处理器用于将所述实时光谱数据传输至所述通信模块。

7.一种智能饮水机云端系统，其特征在于，包括数据库模块、算法库模块、通信协议模块、厂家饮用水调度系统、以及至少一台根据权利要求4至6中任一项所述的智能饮水机，

其中，所述厂家饮用水调度系统和所述智能饮水机通过所述通信协议模块与所述数据库模块通信，所述数据库模块与所述算法库模块通信。

8.根据权利要求7所述的智能饮水机云端系统，其特征在于，所述数据库模块包括彼此交互的光谱数据库、用户数据库和厂家数据库，

其中，所述通信模块将所述实时光谱数据传输至所述光谱数据库，所述光谱数据库与所述算法库模块交互以根据所述实时光谱数据获得所述水质信息，

其中，所述通信模块将所述剩余水量信息、所述厂家信息和所述智能饮水机的位置信息传输至所述用户数据库。

9.根据权利要求8所述的智能饮水机云端系统，其特征在于，所述厂家饮用水调度系统用于获取经由所述厂家数据库获取的所述剩余水量信息、所述厂家信息和所述智能饮水机的位置信息并进行调度。

10.根据权利要求7所述的智能饮水机云端系统，其特征在于，所述通信协议模块包括：用于与每台所述智能饮水机交互连接的TCP协议、用于封装所述TCP协议内容的HTTP协议、以及用于与所述厂家饮用水调度系统的web页面连接的Websocket协议，并且所述算法库模块包括光谱匹配算法以及神经网络算法中的至少一种。

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