CN111449514B - 饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和计算机可读存储介质。其中，饮水设备包括：储水装置；存储装置，存储有计算机程序；控制装置，执行计算机程序时实现：控制储水装置向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置出水。避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制。

Description

饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和存储介质

技术领域

本发明涉及饮水机技术领域，具体而言，涉及一种饮水设备、饮水系统、饮水设备的控制方法和计算机可读存储介质。

背景技术

目前，为提升饮水机的用户体验，越来越多的饮水机具备了自动停水的功能。相关技术中，通过检测杯子的水位与杯子的高度来判断是否停水，但是该方法为了避免水溢出杯子，就需要不断检测杯子的水位、不断进行判断，这样会降低传感器使用寿命以及较大地占用处理器资源。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个方面在于提出了一种饮水设备。

本发明的另一个方面在于提出了一种饮水系统。

本发明的再一个方面在于提出了一种饮水设备的控制方法。

本发明的又一个方面在于提出了一种计算机可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种饮水设备，包括：储水装置；存储装置，存储装置存储有计算机程序；控制装置，控制装置执行计算机程序时实现：控制储水装置向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置出水。

本发明提供的饮水设备，在储水装置向接水容器内出水的过程中，计算多个时间段中的每个时间段内的接水容器的水位上升速度和每个时间段内的储水装置的出水量。根据水位上升速度和储水装置的出水量计算接水容器的一个横截面积，每个时间段都对应一个横截面积，由此得到多个横截面积。进一步地，获取与多个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，从而控制储水装置出水。通过本发明的技术方案，避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，能够根据接水容器的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制储水装置出水，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器溢水情况的发生。

根据本发明的上述饮水设备，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，还包括：超声波检测装置，与控制装置连接，超声波检测装置被配置为发出发射超声波以及接收由接水容器对应反射回的反射超声波；流量检测装置，与控制装置连接，流量检测装置被配置为检测储水装置的出水流量。

在该技术方案中，饮水设备包括超声波检测装置和流量检测装置，超声波检测装置发出发射超声波以及接收由接水容器对应反射回的反射超声波，流量检测装置用于检测储水装置的出水流量。控制装置获取发射超声波、反射超声波的信息以及储水装置的出水流量，从而以上述信息为基础实现对储水装置的出水情况的精准控制。

在上述任一技术方案中，超声波检测装置包括：超声波发射电路，与控制装置连接，超声波发射电路被配置为接收控制装置的控制指令，发出发射超声波；超声波接收电路，超声波接收电路被配置为接收由接水容器对应反射回的反射超声波；放大滤波电路，与超声波接收电路连接，放大滤波电路被配置为对反射超声波进行放大和滤波。

在该技术方案中，超声波检测装置包括超声波发射电路、超声波接收电路和放大滤波电路，超声波发射电路根据控制指令发出发射超声波，超声波接收电路被配置为接收反射超声波，放大滤波电路对反射超声波进行放大和滤波。

在上述任一技术方案中，还包括：出水管路，出水管路与储水装置连接，出水管路安装有流量检测装置。

在该技术方案中，饮水设备设置有出水管路，出水管路与储水装置连接，将储水装置的水输出。流量检测装置设置在出水管路上，用于检测出水流量，进而使得控制装置根据出水流量计算储水装置的出水量。

在上述任一技术方案中，控制装置执行获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量的步骤，具体包括：在每个时间段中，根据发射超声波的频率、反射超声波的频率和超声波传播速度计算接水容器的水位上升速度，以及根据储水装置的出水流量计算储水装置的出水量。

在该技术方案中，根据储水装置的出水流量计算储水装置的出水量，根据多普勒效应公式

计算每个时间段的接水容器的水位上升速度u，其中f为发射超声波的频率、f'为反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

在上述任一技术方案中，控制装置执行根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积的步骤，具体包括：根据水位上升速度，计算每个时间段的接水容器的水位上升高度；根据每个时间段的接水容器的水位上升高度和储水装置的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。

在该技术方案中，根据水位上升速度计算每个时间段的接水容器的水位上升高度，将对应时间段的储水装置的出水量作为体积，利用体积与水位上升高度的比值得到接水容器的一个横截面积。需要说明的是，相比于通过在某一时间段的结束时刻的水位与初始时刻的水位的差计算接水容器的水位上升高度，通过水位上升速度计算接水容器的水位上升高度的方法能够更加准确，因为利用发射超声波与反射超声波的间隔时间、超声波传播速度计算结束时刻的水位和初始时刻的水位时，结束时刻的水位对应一个发射超声波和反射超声波，初始时刻的水位也需对应一个发射超声波和反射超声波，较多的发射超声波和反射超声波可能会造成混乱。

在上述任一技术方案中，控制装置执行根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，具体包括：查询是否存在与多个横截面积对应的接水容器的形状；判定存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，获取与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长。

在该技术方案中，根据多个横截面积绘制此阶段的接水容器的形态，将此阶段的接水容器的形态与预存的所有已有形态(接水容器整体形状)进行比对，确定是否有匹配的已有形态，若有即存在与多个横截面积对应的接水容器的形状。进而获取与接水容器的形状对应的该接水容器的预存容器容量或预存容器接水时长(即该接水容器接满水所用时长)，例如预存容器容量为500毫升或预存容器接水时长为15秒，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长对储水装置进行出水控制。能够根据横截面积精准地预测接水容器形状，从而根据形状实现对接水容器的定量、个性化出水控制。

在上述任一技术方案中，控制装置执行计算机程序还实现：判定不存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，根据超声波传播速度、发射超声波与反射超声波的间隔时间，获取接水容器的高度和接水容器的水位；计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制储水装置停止出水。

在该技术方案中，当未查询到与多个横截面积对应的接水容器的形状时，表明该接水容器可能为第一次在该饮水设备上接水，无法根据已存储的数据来控制储水装置向接水容器出水的出水量或出水时长，为避免接水容器溢水，可通过判断接水容器的水位是否接近接水容器的高度来控制储水装置停止出水。

在上述任一技术方案中，控制装置执行计算机程序还实现：在控制储水装置停止出水之后，获取储水装置的出水时长和/或储水装置的出水量；将多个横截面积与储水装置的出水时长和/或储水装置的出水量对应存储。

在该技术方案中，在没有与多个横截面积对应的接水容器的形状的情况下，当控制储水装置停止出水，即接水容器接水结束后，将该接水容器本次接水的储水装置的出水量作为该接水容器的预存容器容量，和/或将储水装置的出水时长作为该接水容器的预存容器接水时长，与接水容器的多个横截面积对应存储，便于该接水容器下次接水时可通过存储的数据自动控制储水装置出水。

根据本发明的另一个方面，提出了一种饮水系统，包括：接水容器；如上述任一技术方案的饮水设备。

在该技术方案中，在饮水设备向接水容器内出水的过程中，计算多个时间段中的每个时间段内的接水容器的水位上升速度和每个时间段内的储水装置的出水量，从而计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。进一步地，获取与多个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，从而控制储水装置出水。通过本发明的技术方案，避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，能够根据接水容器的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制储水装置出水，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器溢水情况的发生。

根据本发明的再一个方面，提出了一种饮水设备的控制方法，包括：控制饮水设备向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制饮水设备出水。

本发明提供的饮水设备的控制方法，在饮水设备向接水容器内出水的过程中，计算多个时间段中的每个时间段内的接水容器的水位上升速度和每个时间段内的饮水设备的出水量。根据水位上升速度和储水装置的出水量计算接水容器的一个横截面积，每个时间段都对应一个横截面积，由此得到多个横截面积。进一步地，获取与多个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，从而控制饮水设备出水。通过本发明的技术方案，避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，能够根据接水容器的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制饮水设备出水，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器溢水情况的发生。

根据本发明的上述饮水设备的控制方法，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量的步骤，具体包括：获取饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波的频率和接水容器对应反射回的反射超声波的频率，以及获取饮水设备的流量检测装置检测饮水设备的出水流量；在每个时间段中，根据发射超声波的频率、反射超声波的频率和超声波传播速度计算接水容器的水位上升速度，以及根据饮水设备的出水流量计算饮水设备的出水量。

在该技术方案中，根据饮水设备的出水流量计算饮水设备的出水量，根据多普勒效应公式

计算每个时间段的接水容器的水位上升速度u，其中f为发射超声波的频率、f'为反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

在上述任一技术方案中，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积的步骤，具体包括：根据水位上升速度，计算每个时间段的接水容器的水位上升高度；根据每个时间段的接水容器的水位上升高度和饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。

在该技术方案中，根据水位上升速度计算每个时间段的接水容器的水位上升高度，将对应时间段的饮水设备的出水量作为体积，利用体积与水位上升高度的比值得到接水容器的一个横截面积。需要说明的是，相比于通过在某一时间段的结束时刻的水位与初始时刻的水位的差计算接水容器的水位上升高度，通过水位上升速度计算接水容器的水位上升高度的方法能够更加准确，因为利用发射超声波与反射超声波的间隔时间、超声波传播速度计算结束时刻的水位和初始时刻的水位时，结束时刻的水位对应一个发射超声波和反射超声波，初始时刻的水位也需对应一个发射超声波和反射超声波，较多的发射超声波和反射超声波可能会造成混乱。

在上述任一技术方案中，根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长的步骤，具体包括：查询是否存在与多个横截面积对应的接水容器的形状；判定存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，获取与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长。

在该技术方案中，根据多个横截面积绘制此阶段的接水容器的形态，将此阶段的接水容器的形态与预存的所有已有形态(接水容器整体形状)进行比对，确定是否有匹配的已有形态，若有即存在与多个横截面积对应的接水容器的形状。进而获取与接水容器的形状对应的该接水容器的预存容器容量或预存容器接水时长(即该接水容器接满水所用时长)，例如预存容器容量为500毫升或预存容器接水时长为15秒，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长对储水装置进行出水控制。能够根据横截面积精准地预测接水容器形状，从而根据形状实现对接水容器的定量、个性化出水控制。

在上述任一技术方案中，还包括：判定不存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，获取饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波与接水容器对应反射回的反射超声波的间隔时间，并根据超声波传播速度和间隔时间，获取接水容器的高度和接水容器的水位；计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制饮水设备停止出水。

在该技术方案中，当未查询到与多个横截面积对应的接水容器的形状时，表明该接水容器可能为第一次在该饮水设备上接水，无法根据已存储的数据来控制储水装置向接水容器出水的出水量或出水时长，为避免接水容器溢水，可通过判断接水容器的水位是否接近接水容器的高度来控制储水装置停止出水。

在上述任一技术方案中，在控制饮水设备停止出水之后，还包括：获取饮水设备的出水时长和/或饮水设备的出水量；将多个横截面积与饮水设备的出水时长和/或饮水设备的出水量对应存储。

在该技术方案中，在没有与多个横截面积对应的接水容器的形状的情况下，当控制储水装置停止出水，即接水容器接水结束后，将该接水容器本次接水的储水装置的出水量作为该接水容器的预存容器容量，和/或将储水装置的出水时长作为该接水容器的预存容器接水时长，与接水容器的多个横截面积对应存储，便于该接水容器下次接水时可通过存储的数据自动控制储水装置出水。

根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的饮水设备的控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的饮水设备的控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案的饮水设备的控制方法的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的第一个实施例的饮水设备的示意框图；

图2示出了本发明的第二个实施例的饮水设备的示意框图；

图3示出了本发明的第三个实施例的饮水设备的结构示意图；

图4示出了本发明的第一个实施例的饮水系统的示意框图；

图5示出了本发明的第一个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图；

图6示出了本发明的第二个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图；

图7示出了本发明的第三个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图；

图8示出了本发明的第四个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

本发明第一方面的实施例，提出一种饮水设备，图1示出了本发明的第一个实施例的饮水设备100的示意框图。其中，该饮水设备100包括：

储水装置102；

存储装置104，存储装置104存储有计算机程序；

控制装置106，控制装置106执行计算机程序时实现：控制储水装置102向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置102的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置102的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置102出水。

例如，在开始出水后，采集5个时间段分别对应的5个横截面积，在存储装置104中查询与这5个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置出水。多个横截面积可反应接水容器的形状走势，例如多个横截面积依次减小，可确定接水容器由粗逐渐变细，相反多个横截面积依次增大，可确定接水容器由细逐渐变粗。

需要说明的是，目标出水量或目标出水时长可指储水装置的总出水量或总出水时长。根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置102出水，包括：在获取到目标出水量或目标出水时长后，计算当前储水装置102已出水量或已出水时长，计算目标出水量与已出水量的差值得到待出水量，或计算目标出水时长与已出水时长的差值得到剩余出水时长，进而根据待出水量或剩余出水时长控制储水装置出水。

通过本发明的实施例，避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，能够根据接水容器的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制储水装置102出水，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器溢水情况的发生。

需要说明的是，当多个时间段为接水容器水位接近接水容器的高度之前的时间时，即接水容器的高度与接水容器水位的差值大于预设距离阈值时，例如容器水位小于二分之一接水容器的高度，即可提前获知目标出水量或目标出水时长。

图2示出了本发明的第二个实施例的饮水设备200的示意框图。其中，该饮水设备200包括：

储水装置202；

超声波检测装置204，超声波检测装置204被配置为发出发射超声波以及接收由接水容器对应反射回的反射超声波；

流量检测装置206，流量检测装置206被配置为检测储水装置202的出水流量；

存储装置208，存储装置208存储有计算机程序；

控制装置210，与超声波检测装置204、流量检测装置206和存储装置208连接，控制装置210执行计算机程序时实现：控制储水装置202向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置202的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置202的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置202出水。

在该实施例中，饮水设备200还包括超声波检测装置204和流量检测装置206，超声波检测装置204发出发射超声波以及接收由接水容器对应反射回的反射超声波，流量检测装置206用于检测储水装置的出水流量。控制装置210获取发射超声波、反射超声波的信息计算每个时间段的接水容器的水位上升速度，以及根据储水装置202的出水流量计算每个时间段的储水装置202的出水量，从而以上述信息为基础实现对储水装置202的出水情况的精准控制。

需要说明的是，任一时间段的储水装置的出水量与其它时间段的储水装置的出水量可以相同或不同，任一时间段的储水装置的出水流量与其它时间段的储水装置的出水流量可以相同或不同，任一时间段的时长与其它时间段的时长可以相同或不同。

图3示出了本发明的第三个实施例的饮水设备的结构示意图。其中，该饮水设备包括：

储水装置302；

出水管路304，出水管路304与储水装置302连接；

流量检测装置306，流量检测装置306设置在出水管路304上，流量检测装置306被配置为检测储水装置302的出水流量；

超声波检测装置，超声波检测装置包括：超声波发射电路3082，与控制装置连接，超声波发射电路3082被配置为接收控制装置的控制指令，发出发射超声波；超声波接收电路3084，超声波接收电路3084被配置为接收由接水容器对应反射回的反射超声波；放大滤波电路(图中未示出)，与超声波接收电路连接，放大滤波电路被配置为对反射超声波进行放大和滤波；

存储装置(图中未示出)，存储装置存储有计算机程序；

控制装置(图中未示出)，与流量检测装置306、超声波检测装置和存储装置连接，控制装置获取储水装置302的出水流量和接水容器的水位，控制装置执行计算机程序时实现：控制储水装置302向接水容器内出水；在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置302的出水量；根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置302的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置302出水。

在上述任一实施例中，控制装置执行获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置302的出水量的步骤，具体包括：在每个时间段中，根据发射超声波的频率、反射超声波的频率和超声波传播速度计算接水容器的水位上升速度，以及根据储水装置302的出水流量计算储水装置302的出水量。

在该实施例中，根据储水装置302的出水流量计算每个时间段的储水装置302的出水量，根据多普勒效应公式

计算每个时间段的接水容器的水位上升速度u，其中f为发射超声波的频率、f'为反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

在上述任一实施例中，控制装置执行根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的储水装置302的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积的步骤，具体包括：根据水位上升速度，计算每个时间段的接水容器的水位上升高度；根据每个时间段的接水容器的水位上升高度和储水装置302的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。

在该实施例中，根据水位上升速度计算每个时间段的接水容器的水位上升高度，将对应时间段的储水装置302的出水量作为体积，利用体积与水位上升高度的比值得到接水容器的一个横截面积。需要说明的是，相比于通过在某一时间段的结束时刻的水位与初始时刻的水位的差计算接水容器的水位上升高度，通过水位上升速度计算接水容器的水位上升高度的方法能够更加准确，因为利用发射超声波与反射超声波的间隔时间、超声波传播速度计算结束时刻的水位和初始时刻的水位时，结束时刻的水位对应一个发射超声波和反射超声波，初始时刻的水位也需对应一个发射超声波和反射超声波，较多的发射超声波和反射超声波可能会造成混乱。

在上述任一实施例中，控制装置执行根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，具体包括：查询是否存在与多个横截面积对应的接水容器的形状；判定存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，获取与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长。

在该实施例中，根据多个横截面积绘制此阶段的接水容器的形态，将此阶段的接水容器的形态与预存的所有已有形态(接水容器整体形状)进行比对，确定是否有匹配的已有形态，若有即存在与多个横截面积对应的接水容器的形状。进而获取与接水容器的形状对应的该接水容器的预存容器容量或预存容器接水时长(即该接水容器接满水所用时长)，例如预存容器容量为500毫升或预存容器接水时长为15秒，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长对储水装置进行出水控制。能够根据横截面积精准地预测接水容器形状，从而根据形状实现对接水容器的定量、个性化出水控制。

需要说明的是，控制装置预先存储接水容器的全部横截面积，并根据全部横截面积确定好接水容器的形状。横截面积的计算方法为根据每个时间段的接水容器的水位上升高度和每个时间段的储水装置的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。进而在应用时即可查询预存的数据进行比对，从而根据多个横截面积预测出接水容器的形状。

在上述任一实施例中，控制装置执行计算机程序还实现：判定不存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，根据超声波传播速度、发射超声波与反射超声波的间隔时间，获取接水容器的高度和接水容器的水位；计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制储水装置停止出水。在该实施例中，当未查询到与多个横截面积对应的接水容器的形状时，表明该接水容器可能为第一次在该饮水设备上接水，无法根据已存储的数据来控制储水装置向接水容器出水的出水量或出水时长，为避免接水容器溢水，可通过判断接水容器的水位是否接近接水容器的高度来控制储水装置停止出水。

超声波检测装置在储水装置出水前通过超声波发射电路3082发出超声波，并通过超声波接收电路3084对应接收由接水容器本身(例如接水容器开口处)反射回的超声波，从而根据发出和接收超声波的间隔时间、超声波传播速度检测出接水容器的高度。超声波发射电路3082在储水装置出水过程中发出超声波，并通过超声波接收电路3084对应接收由接水容器内水面反射回的超声波，从而根据发出和接收超声波的间隔时间、超声波传播速度检测出接水容器的水位。

在一些实施例中，控制装置执行根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，具体包括：根据多个横截面积，预测接水容器的形状；查询是否存在与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长；判定存在与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长时，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长。控制装置执行计算机程序还实现：判定不存在与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长时，计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制储水装置停止出水。

在上述任一实施例中，控制装置执行计算机程序还实现：在控制储水装置停止出水之后，获取储水装置的出水时长和/或储水装置的出水量；将多个横截面积与储水装置的出水时长和/或储水装置的出水量对应存储。

在该实施例中，在没有与多个横截面积对应的接水容器的形状的情况下，当控制储水装置停止出水，即接水容器接水结束后，将该接水容器本次接水的储水装置的出水量作为该接水容器的预存容器容量，和/或将储水装置的出水时长作为该接水容器的预存容器接水时长，与接水容器的多个横截面积对应存储，便于该接水容器下次接水时可通过存储的数据自动控制储水装置出水。

本发明第二方面的实施例，提出一种饮水系统，图4示出了本发明的第一个实施例的饮水系统400的示意框图。其中，该饮水系统400包括：

接水容器402；

如上述任一实施例的饮水设备404。

在该实施例中，在饮水设备404向接水容器402内出水的过程中，计算多个时间段中的每个时间段内的接水容器402的水位上升速度和每个时间段内的储水装置的出水量，从而计算每个时间段对应的接水容器402的横截面积。进一步地，获取与多个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，从而控制储水装置出水。通过本发明的实施例，避免不断检测接水容器402水位是否达到接水容器402的高度，能够根据接水容器402的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制储水装置出水，实现针对接水容器402的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器402溢水情况的发生。

本发明第三方面的实施例，提出一种饮水设备的控制方法，图5示出了本发明的第一个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图。其中，该饮水设备的控制方法包括：

步骤502，控制饮水设备向接水容器内出水；

步骤504，在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量；

步骤506，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；

步骤508，根据多个横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据目标出水量或目标出水时长控制饮水设备出水。

例如，在开始出水后，采集5个时间段分别对应的5个横截面积，在存储装置中查询与这5个横截面积对应的目标出水量或目标出水时长，根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置出水。多个横截面积可反应接水容器的形状走势，例如多个横截面积依次减小，可确定接水容器由粗逐渐变细，相反多个横截面积依次增大，可确定接水容器由细逐渐变粗。

需要说明的是，目标出水量或目标出水时长可指储水装置的总出水量或总出水时长。根据目标出水量或目标出水时长控制储水装置出水，包括：在获取到目标出水量或目标出水时长后，计算当前储水装置已出水量或已出水时长，计算目标出水量与已出水量的差值得到待出水量，或计算目标出水时长与已出水时长的差值得到剩余出水时长，进而根据待出水量或剩余出水时长控制储水装置出水。

通过本发明的实施例，避免不断检测接水容器水位是否达到接水容器的高度，能够根据接水容器的形态参数(横截面积)提前获知目标出水量或目标出水时长，从而自动控制饮水设备出水，实现针对接水容器的定量、个性化出水控制，在无需用户手动控制的同时避免接水容器溢水情况的发生。

需要说明的是，当多个时间段为接水容器水位接近接水容器的高度之前的时间时，即接水容器的高度与接水容器水位的差值大于预设距离阈值时，例如容器水位小于二分之一接水容器的高度，即可提前获知目标出水量或目标出水时长。

在上述实施例中，步骤504中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量的步骤，具体包括：获取饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波的频率和接水容器对应反射回的反射超声波的频率，以及获取饮水设备的流量检测装置检测饮水设备的出水流量；在每个时间段中，根据发射超声波的频率、反射超声波的频率和超声波传播速度计算接水容器的水位上升速度，以及根据饮水设备的出水流量计算饮水设备的出水量。

在该实施例中，根据饮水设备的出水流量计算饮水设备的出水量，根据多普勒效应公式

计算每个时间段的接水容器的水位上升速度u，其中f为发射超声波的频率、f'为反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

在上述任一实施例中，步骤506，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积的步骤，具体包括：根据水位上升速度，计算每个时间段的接水容器的水位上升高度；根据每个时间段的接水容器的水位上升高度和饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积。

在该实施例中，根据水位上升速度计算每个时间段的接水容器的水位上升高度，将对应时间段的饮水设备的出水量作为体积，利用体积与水位上升高度的比值得到接水容器的一个横截面积。需要说明的是，相比于通过在某一时间段的结束时刻的水位与初始时刻的水位的差计算接水容器的水位上升高度，通过水位上升速度计算接水容器的水位上升高度的方法能够更加准确，因为利用发射超声波与反射超声波的间隔时间、超声波传播速度计算结束时刻的水位和初始时刻的水位时，结束时刻的水位对应一个发射超声波和反射超声波，初始时刻的水位也需对应一个发射超声波和反射超声波，较多的发射超声波和反射超声波可能会造成混乱。

图6示出了本发明的第二个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图。其中，该饮水设备的控制方法包括：

步骤602，控制饮水设备向接水容器内出水；

步骤604，在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量；

步骤606，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；

步骤608，查询是否存在与多个横截面积对应的接水容器的形状，判定存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，进入步骤610，否则结束；

步骤610，获取与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长；

步骤612，根据目标出水量或目标出水时长控制饮水设备出水。

在该实施例中，根据多个横截面积绘制此阶段的接水容器的形态，将此阶段的接水容器的形态与预存的所有已有形态(接水容器整体形状)进行比对，确定是否有匹配的已有形态，若有即存在与多个横截面积对应的接水容器的形状。进而获取与接水容器的形状对应的该接水容器的预存容器容量或预存容器接水时长(即该接水容器接满水所用时长)，例如预存容器容量为500毫升或预存容器接水时长为15秒，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长对储水装置进行出水控制。能够根据横截面积精准地预测接水容器形状，从而根据形状实现对接水容器的定量、个性化出水控制。

图7示出了本发明的第三个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图。其中，该饮水设备的控制方法包括：

步骤702，控制饮水设备向接水容器内出水；

步骤704，在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量；

步骤706，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；

步骤708，查询是否存在与多个横截面积对应的接水容器的形状，判定存在与多个横截面积对应的接水容器的形状时，进入步骤710，否则进入步骤714；

步骤710，获取与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长；

步骤712，根据目标出水量或目标出水时长控制饮水设备出水；

步骤714，获取饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波与接水容器对应反射回的反射超声波的间隔时间，并根据超声波传播速度和间隔时间，获取接水容器的高度和接水容器的水位；

步骤716，计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制饮水设备停止出水。

在该实施例中，当未查询到与多个横截面积对应的接水容器的形状时，表明该接水容器可能为第一次在该饮水设备上接水，无法根据已存储的数据来控制储水装置向接水容器出水的出水量或出水时长，为避免接水容器溢水，可通过判断接水容器的水位是否接近接水容器的高度来控制储水装置停止出水。

在上述任一实施例中，在控制饮水设备停止出水之后，还包括：获取饮水设备的出水时长和/或饮水设备的出水量；将多个横截面积与饮水设备的出水时长和/或饮水设备的出水量对应存储。

在该实施例中，在没有与多个横截面积对应的接水容器的形状的情况下，当控制储水装置停止出水，即接水容器接水结束后，将该接水容器本次接水的储水装置的出水量作为该接水容器的预存容器容量，和/或将储水装置的出水时长作为该接水容器的预存容器接水时长，与接水容器的多个横截面积对应存储，便于该接水容器下次接水时可通过存储的数据自动控制储水装置出水。

图8示出了本发明的第四个实施例的饮水设备的控制方法的流程示意图。其中，该饮水设备的控制方法包括：

步骤802，控制饮水设备向接水容器内出水；

步骤804，在出水过程中，获取多个时间段中每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量；

步骤806，根据每个时间段的接水容器的水位上升速度和每个时间段的饮水设备的出水量，计算每个时间段对应的接水容器的横截面积；

步骤808，根据多个横截面积，预测接水容器的形状；

步骤810，查询是否存在与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，判定存在与接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长时进入步骤812，否则进入步骤816；

步骤812，将预存容器容量作为目标出水量或将预存容器接水时长作为目标出水时长；

步骤814，根据目标出水量或目标出水时长控制饮水设备出水；

步骤816，获取饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波与接水容器对应反射回的反射超声波的间隔时间，并根据超声波传播速度和间隔时间，获取接水容器的高度和接水容器的水位；

步骤818，计算接水容器的高度与接水容器的水位的差值；判定接水容器的高度与接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制饮水设备停止出水。

在具体实施例中，本申请实施例主要基于超声波技术，对不同用户的不同水杯形态进行识别。本实施例使用超声反射技术，在固定的时间内计算液面上升高度，结合出水体积，通过切片的方式计算出此阶段的杯子横截面积，然后绘制杯子形态，通过已有形态，预测水杯走势。根据形状变化趋势，然后计算停水时间，精确停水，以提升用户体验。

本实施例中识别水杯的形状的原理如下：

(1)饮水设备安装有流量传感器和超声波传感器，流量传感器能够获取单位时间T内的流量体积V，超声波传感器能够发射频率为f、声速为v的超声波，超声波传感器还能够接收经过液面反射回来的超声波，通过放大电路、滤波电路等后，可以得到反射回来的超声波的频率为f'。

(2)在出水之前，可以通过超声波传感器测量得到水杯高度H，以及当前液面相对于杯底的高度L。

(3)假设在合理的单位时间T内，在时间点i，液面上升的平均速度为u_i。

(4)根据多普勒效应公式

已知发射超声波的频率f，反射超声波的频率f'，超声波传播速度(发射速度)v，可以求出单位时间内液面上升的速度u，则液面上升高度h＝u×T。

(5)在合理的单位时间T内，可以将水面上升近似看成一个标准的柱体，根据体积公式V＝A×h，可以得出某个时间点i的横截面积Ai。

(6)将连续时间内的A0、A1…Ai进行存储，可以随着时间点i的横截面积Ai变化趋势，得出水杯的变化趋势。

(7)在液面高度达到水杯高度H时，停止出水，从而能够得出一个水杯完整的多个横截面积A数值，将横截面积A数值进行存储(或者上传云服务器)。持续采集不同杯子的形状参数，在每次出水时，不断的对采集到的参数，与数据库中的已有参数进行对比，使用最小二乘法进行拟合，最终可以辨别出不同形状的水杯。

本实施例使用超声波技术进行水杯形状识别，使饮水设备具备一定的学习能力，为定量出水、个性化出水的提供技术及数据支持。

本发明第四方面的实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的饮水设备的控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的饮水设备的控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一实施例的饮水设备的控制方法的全部有益效果。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种饮水设备，其特征在于，包括：

储水装置；

存储装置，所述存储装置存储有计算机程序；

控制装置，所述控制装置执行所述计算机程序时实现：

控制所述储水装置向接水容器内出水；

在出水过程中，获取多个时间段中每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述储水装置的出水量；

根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述储水装置的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积；

根据多个所述横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据所述目标出水量或所述目标出水时长控制所述储水装置出水；

所述控制装置执行获取多个时间段中每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度的步骤，具体包括：

在每个所述时间段中，根据多普勒效应公式

计算所述接水容器的水位上升速度u，其中f为发射超声波的频率、f'为反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

2.根据权利要求1所述的饮水设备，其特征在于，还包括：

超声波检测装置，与所述控制装置连接，所述超声波检测装置被配置为发出发射超声波以及接收由所述接水容器对应反射回的反射超声波；

流量检测装置，与所述控制装置连接，所述流量检测装置被配置为检测所述储水装置的出水流量。

3.根据权利要求2所述的饮水设备，其特征在于，所述超声波检测装置包括：

超声波发射电路，与所述控制装置连接，所述超声波发射电路被配置为接收所述控制装置的控制指令，发出所述发射超声波；

超声波接收电路，所述超声波接收电路被配置为接收由所述接水容器对应反射回的所述反射超声波；

放大滤波电路，与所述超声波接收电路连接，所述放大滤波电路被配置为对所述反射超声波进行放大和滤波。

4.根据权利要求2所述的饮水设备，其特征在于，还包括：

出水管路，所述出水管路与所述储水装置连接，所述出水管路安装有所述流量检测装置。

5.根据权利要求2所述的饮水设备，其特征在于，所述控制装置执行获取多个时间段中每个所述时间段的所述储水装置的出水量的步骤，具体包括：

在每个所述时间段中，根据所述储水装置的出水流量计算所述储水装置的出水量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的饮水设备，其特征在于，所述控制装置执行根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述储水装置的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积的步骤，具体包括：

根据所述水位上升速度，计算每个所述时间段的所述接水容器的水位上升高度；

根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升高度和所述储水装置的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积。

7.根据权利要求2所述的饮水设备，其特征在于，所述控制装置执行根据多个所述横截面积获取目标出水量或目标出水时长，具体包括：

查询是否存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状；

判定存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状时，获取与所述接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将所述预存容器容量作为所述目标出水量或将所述预存容器接水时长作为所述目标出水时长。

8.根据权利要求7所述的饮水设备，其特征在于，所述控制装置执行所述计算机程序还实现：

判定不存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状时，根据所述超声波传播速度、所述发射超声波与所述反射超声波的间隔时间，获取所述接水容器的高度和所述接水容器的水位；

计算所述接水容器的高度与所述接水容器的水位的差值；

判定所述接水容器的高度与所述接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制所述储水装置停止出水。

9.根据权利要求8所述的饮水设备，其特征在于，所述控制装置执行所述计算机程序还实现：

在控制所述储水装置停止出水之后，获取所述储水装置的出水时长和/或所述储水装置的出水量；

将多个所述横截面积与所述储水装置的出水时长和/或所述储水装置的出水量对应存储。

10.一种饮水系统，其特征在于，包括：

接水容器；

如权利要求1至9中任一项所述的饮水设备。

11.一种饮水设备的控制方法，其特征在于，包括：

控制所述饮水设备向接水容器内出水；

在出水过程中，获取多个时间段中每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述饮水设备的出水量；

根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述饮水设备的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积；

根据多个所述横截面积获取目标出水量或目标出水时长，并根据所述目标出水量或所述目标出水时长控制所述饮水设备出水；

所述获取多个时间段中每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度的步骤，具体包括：

获取所述饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波的频率和所述接水容器对应反射回的反射超声波的频率；

在每个所述时间段中，根据多普勒效应公式

计算所述接水容器的水位上升速度u，其中f为所述发射超声波的频率、f'为所述反射超声波的频率、v为超声波传播速度。

12.根据权利要求11所述的饮水设备的控制方法，其特征在于，所述获取多个时间段中每个所述时间段的所述饮水设备的出水量的步骤，具体包括：

获取所述饮水设备的流量检测装置检测所述饮水设备的出水流量；

在每个所述时间段中，根据所述饮水设备的出水流量计算所述饮水设备的出水量。

13.根据权利要求11或12所述的饮水设备的控制方法，其特征在于，根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升速度和每个所述时间段的所述饮水设备的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积的步骤，具体包括：

根据所述水位上升速度，计算每个所述时间段的所述接水容器的水位上升高度；

根据每个所述时间段的所述接水容器的水位上升高度和所述饮水设备的出水量，计算每个所述时间段对应的所述接水容器的横截面积。

14.根据权利要求11所述的饮水设备的控制方法，其特征在于，根据多个所述横截面积获取目标出水量或目标出水时长的步骤，具体包括：

查询是否存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状；

判定存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状时，获取与所述接水容器的形状对应的预存容器容量或预存容器接水时长，将所述预存容器容量作为所述目标出水量或将所述预存容器接水时长作为所述目标出水时长。

15.根据权利要求14所述的饮水设备的控制方法，其特征在于，还包括：

判定不存在与所述多个横截面积对应的所述接水容器的形状时，获取所述饮水设备的超声波检测装置发出的发射超声波与所述接水容器对应反射回的反射超声波的间隔时间，并根据超声波传播速度和所述间隔时间，获取所述接水容器的高度和所述接水容器的水位；

计算所述接水容器的高度与所述接水容器的水位的差值；

判定所述接水容器的高度与所述接水容器的水位的差值小于预设阈值时，控制所述饮水设备停止出水。

16.根据权利要求15所述的饮水设备的控制方法，其特征在于，在所述控制所述饮水设备停止出水之后，还包括：

获取所述饮水设备的出水时长和/或所述饮水设备的出水量；

将多个所述横截面积与所述饮水设备的出水时长和/或所述饮水设备的出水量对应存储。

17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求11至16中任一项所述的饮水设备的控制方法的步骤。

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