CN111754736A - 基于物联网的干烧预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厨具技术领域，具体涉及一种基于物联网的干烧预警系统，包括：视频模块，用于实时采集锅具烹饪的视频；重量模块，用于实时采集锅具的重量；气味模块，用于实时采集锅具附近气味的检测信号；判断模块，用于判断是否出现干烧；预警模块，用于发出警报。本发明的优点在于，对干烧的判断实际上采用了三重逻辑，在食物被烧糊、烧焦的情形下，通过这样的方式，也能够准确地识别干烧，有效地解决了现有技术在食物被烧糊、烧焦的情形下难以准确识别干烧的技术问题。

Description

基于物联网的干烧预警系统

技术领域

本发明涉及厨具技术领域，具体涉及一种基于物联网的干烧预警系统。

背景技术

城市的居民基本都使用锅具进行煮食，相对于农村用柴火煮食而言，使用锅具煮食更加的方便。但是，由于使用锅具煮食不用时刻添加柴火，在煮食的过程中料理人可能短暂离开。在无人看管炉灶时，极有可能发生烧干的情况。

目前的家电市场中，为了防止锅具在烹饪过程中出现干烧，已经逐渐在锅具上采取相应的防干烧技术。比如，文件CN109237531A，公开了一种防干烧的控制方法和防干烧系统，包括步骤：检测锅具的温度；判断锅具的温度是否大于灶具的防干烧温度阈值；若锅具的温度大于灶具的防干烧温度阈值，控制灶具关闭；若锅具的当前温度不大于灶具的防干烧温度阈值，判断锅具是否处于离锅状态，若是，清空已有的锅具的温度数据，若否，继续检测锅具的温度。通过判断锅具是否处于离锅状态，并在锅具处于离锅状态时清空已有的锅具的温度数据，这样可以降低在不关火的情况下进行两次或者以上连续烹饪时出现防干烧误判的机率，用户体验性好。

当食物熟透以后，若不及时关火，极有可能出现食物被烧糊、甚至烧焦的情况。但是，现有的防干烧技术主要通过温度来判断是否出现干烧，在食物被烧糊、烧焦的情形下，通过这样的方式，难以准确地识别干烧。

发明内容

本发明提供一种基于物联网的干烧预警系统，解决了现有技术在食物被烧糊、烧焦的情形下难以准确识别干烧的技术问题。

本发明提供的基础方案为：基于物联网的干烧预警系统，包括：

视频模块，用于实时采集锅具烹饪的视频；

重量模块，用于实时采集锅具的重量；

气味模块，用于实时采集锅具附近气味的检测信号；

判断模块，用于判断是否出现干烧，具体包括，

异常单元，用于判断锅具里是否出现异常气味：以检测信号自变量、时间为因变量生成动态响应曲线，并根据动态响应曲线计算超调量；判断超调量与预设阈值的大小，若超调量小于、等于预设阈值，不进行任何操作；若超调量大于预设阈值，判定出现异常气味，并发送判断异常气味的持续时间是否超过预设时间的指令到时间单元；

时间单元，用于判断异常气味的持续时间是否超过预设时间：若异常气味的持续时间没有超过预设时间，不进行任何操作；若异常气味的持续时间超过预设时间，发送判断锅具的总重量是否发生变化的指令到重量单元；

重量单元，用于判断锅具的总重量是否发生变化：若锅具的总重量发生变化，不进行任何操作；若锅具的总重量没有发生变化，发送判断锅具烹饪的视频里是否出现浓烟的指令到干烧单元；

干烧单元，用于判断锅具烹饪的视频里是否出现浓烟：若锅具烹饪的视频里没有出现浓烟，判定没有出现干烧；若锅具烹饪的视频里出现浓烟，判定出现干烧；

预警模块，用于发出警报。

本发明的工作原理在于：食物熟透以后，如果没有及时关火就会被烧糊、烧焦，热源的热量就不能传递到食物中，从而被锅具吸收，使得锅具出现干烧。在烹饪过程中，如果食物被烧糊、烧焦，通常都会出现异味，而且异味会持续。但是，出现异味并一定说明锅具发生了干烧。比如，锅里的水在烹饪过程中越来越少，食物越来熟，从而散发出气味，这种气味可能也是异味。因此，还需考虑锅具及锅具中食物的总重量的变化。如果总重量发生了变化，一般来说是变轻，说明水分在蒸发，没有出现烧干。反之，若总重量没有发生变化，说明食物底部已经被烧糊，极有可能发生干烧。倘若，同时视频里还出现了浓烟，基本可以确定干烧发生了，因为一般情况下，烹饪过程中的烟雾都是比较清淡的。

本发明的优点在于：对干烧的判断实际上采用了三重逻辑：其一，锅具附近出现异味；其二，锅具及食物的总重量没有发生变化；其三，烹饪过程中出现浓烟。在食物被烧糊、烧焦的情形下，通过这样的方式，也能够准确地识别干烧。

本发明采用三重逻辑对干烧进行判断，有效地解决了现有技术在食物被烧糊、烧焦的情形下难以准确识别干烧的技术问题。

进一步，判断模块还包括人物单元，用于采用人脸识别技术判断视频中是否有人：若视频中有人，不进行任何操作；若视频中没有人，时间单元才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。

有益效果在于：当视频中显示有人时，说明用户并没有离开厨房，用户会随时照看烹饪的情况，这时候就没有必要判断是否出现干烧。通过这样的前置判断，可以提高效率。

进一步，若视频中没有人，并且时间靠后的视频显示炉灶正在进行烹饪，时间单元才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。

有益效果在于：如果视频中没有人，但是炉灶并没有处于烹饪状态，比如燃气的开关已经关闭，这时候自然不会出现干烧。加入烹饪状态的判断，可以防止用户关火后还出现误报。

进一步，判断模块还包括加料单元，用于判断烹饪过程中是否加料：若视频中的人存在连续性的动作，判定烹饪过程中存在加料，不进行任何操作；若视频中的人不存在连续性的动作，判定烹饪过程中不存在加料，重量单元才判断锅具的重量是否发生变化。

有益效果在于：如果烹饪过程中加了料，比如食材或者水，这时候再通过重量的变化去判断是否出现干烧，就容易出现偏差。通过这样的前置判断，可以有效防止误判。

进一步，判断模块还包括油水单元和照明灯，照明灯用于照亮锅具里的液体，油水单元用于判断锅具里盛装的液体是油还是水；若液体不反光，判定锅里盛装的是油，只要出现了烟雾，干烧单元就判定干烧；若液体反光，判定锅里盛装的是水，干烧单元才判断锅具烹饪的视频里出现的烟雾是否为浓烟。

有益效果在于：油和水相比，升温更快，当油开始冒烟时，油的温度就比较高了。这时候直接判断干烧，有利于及时预警，防患于未然。若是水，由于水蒸气容易蒸发，烹饪过程出现很淡的烟雾很正常，因此只需在出现浓烟时才判断干烧。

进一步，预警模块在预警的同时，关掉热源的开关。

有益效果在于：进行预警时，说明可能出现干烧，这时候关闭热源的开关，比如燃气开关、电磁炉的电源开关，可以有效防止锅具被烧坏。

进一步，预警模块包括闪光灯，通过闪光灯显示不同颜色或不断闪烁进行报警。

有益效果在于：当用户离开厨房时，如果随手关了灯，在厨房黑暗的场景下，那么通过闪光或者显示不同的颜色，可以起到很好的提醒效果。

进一步，预警模块包括蜂鸣器，通过产生声音进行报警。

有益效果在于：当用户离开厨房时，距离稍微有点远，并不能看见厨房里的情况，这时通过声音进行报警，可以及时、有效地提醒用户。

进一步，气味模块采用电子鼻，具体包括：传感器单元，用于检测气味，并将其化学信号转换成电信号；预处理单元，用于消除电信号的噪声。

有益效果在于：某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应谱。将传感器的信号进行适当的预处理，消除噪声、特征提取、信号放大等，根据其特征响应谱可区分不同的气味，便于借助数据处理方法对多种气味进行识别，从准确识别异常气味。

进一步，视频模块采用云摄像机，并将拍摄的视频发送到用户移动端。

有益效果在于：云摄像机是基于云计算、云监控、云存储平台专为居家环境与小型办公室、商铺等所设计的无线网络摄像机。不需要连接电脑即可独立运作，使用者可以在任何地方经由网络使用浏览器监看即时动态影像，并支持通过手持设备即时监看，增加了使用者的方便性和实用性。这样用户可以随时打开手机查看厨房里的烹饪情况，从而及时发现可能出现干烧的情况。

附图说明

图1为本发明基于物联网的干烧预警系统实施例的系统结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例1

本发明基于物联网的干烧预警系统实施例基本如附图1所示，包括：视频模块，用于实时采集锅具烹饪的视频；重量模块，用于实时采集锅具的重量；气味模块，用于实时采集锅具附近气味的检测信号；判断模块，用于判断是否出现干烧；预警模块，用于发出警报。

本实施例中，视频模块采用云摄像机，安装在锅具的正上方；重量模块采用重力传感器，考虑到烹饪的实际环境，重力传感器的安装可参照专利CN108954404A公开的防干烧灶具。

气味模块采用电子鼻，安装在灶具旁边。电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应谱。为实现对气味的定性或定量分析，必须将传感器的信号进行适当的预处理，比如消除噪声、特征提取、信号放大等，然后采用合适的模式识别分析方法对其进行处理。电子鼻利用各个气敏器件对复杂成分气体都有响应却又互不相同这一特点，借助数据处理方法对多种气味进行识别，从而对气味质量进行分析与评定。电子鼻的具体组成与工作原理均可参考现有技术，本实施例采用电子鼻实时采集烹饪过程中锅具附近气味的检测信号。

在烹饪过程中，云摄像机实时采集烹饪过程的视频，拍摄完毕后将视频发送到服务器；重力传感器实时采集锅具以及所烹饪的食物总重量，并将采集到的总重量数值发送到判断模块；电子鼻实时采集烹饪过程气味的检测信号，并将采集到的异常气味数据发送到判断模块。

判断模块包括异常单元、时间单元、重量单元和干烧单元。本实施例中，判断模块为一台迷你型服务器，放置在厨房里，异常单元采用现有的数据处理软件，时间单元、重量单元通过相关的程序实现判断，具体的实现过程与代码可参照现有技术，干烧单元则采用现有的图像识别技术判断图片中是否存在浓烟。服务器接收到云摄像机实时采集的烹饪过程的视频、传感器实时采集的锅具以及所烹饪的食物总重量以及电子鼻实时采集的烹饪过程气味的检测信号后，综合判断锅具是否出现干烧。

具体而言，第一步，异常单元判断锅具里是否出现异常气味。通过数据处理软件，以检测信号自变量、时间为因变量生成动态响应曲线，并根据动态响应曲线计算超调量，判断超调量与预设阈值的大小。本实施例中，预设阈值为10％，若超调量为6％，小于预设阈值，不进行任何操作；若超调量为12％，大于预设阈值，判定出现异常气味，进行下一步判断。第二步，时间单元判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。若异常气味的持续时间没有超过预设时间，不进行任何操作；若异常气味的持续时间超过预设时间，进行下一步判断。比如，预设时间为6秒，如果异常气味的持续时间为4秒，没有超过预设时间，那就不进行任何操作；反之，若异常气味的持续时间为8秒，超过了预设时间，进行下一步的判断。第三步，重量单元判断锅具的总重量是否发生变化：若锅具的总重量发生变化，不进行任何操作；若锅具的总重量没有发生变化，进行下一步判断。比如说，前一时刻的锅具的总重量，也即锅具自身的重量与锅具里装的食物的重量之和为1公斤，若后一时刻锅具的总重量还是为1公斤，则需要进行下一步判断；反之，若后一时刻锅具的总重量变为0.8公斤，不进行任何操作。第四步，干烧单元判断锅具烹饪的视频里是否出现浓烟：若锅具烹饪的视频里没有出现浓烟，判定没有出现干烧；若锅具烹饪的视频里出现浓烟，判定出现干烧。比如说，锅具烹饪的视频里没有出现浓烟，或者只是很淡的烟雾，就判定没有出现干烧；若锅具烹饪的视频里出现浓烟，说明食物底部可能已经被烧糊，判定出现干烧。

最后预警模块发出警报，同时关掉天然气开关，或者电源的插头。预警模块可以采用闪光灯显示不同颜色或不断闪烁进行报警，比如不间断的闪烁、显示的颜色由绿色变为红色；或者通过产生声音进行报警，比如发出“可能发生干烧，请尽快处理”的语音。具体的结构与控制过程可参照现有技术进行。

实施例2

与实施例1不同之处仅在于，

判断模块还包括人物单元，在判断异常气味的持续时间是否超过预设时间之前，先判断视频中是否有人。本实施例中人物单元采用现有的人脸识别技术，识别视频中是否有人出现。只有当视频中没有人，才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。这样，当视频中显示有人时，说明用户并没有离开厨房，用户会随时照看烹饪的情况，这时候就没有必要判断是否出现干烧，通过这样的前置判断，可以提高效率。

判断模块还包括加料单元，在判断锅具的总重量是否发生变化之前，先判断烹饪过程中是否加料。本实施例中加料单元采用现有的图像识别技术，识别视频中是否有向锅具里倾倒或者放入东西的动作。只有烹饪过程中不存在加料，才判断锅具的重量是否发生变化。这样，如果烹饪过程中加了料，比如食材或者水，这时候再通过重量的变化去判断是否出现干烧，就容易出现偏差。通过这样的前置判断，可以有效防止误判。

此外，作为优选，在判断异常气味的持续时间是否超过预设时间之前，先判断视频中是否有人：若视频中没有人，并且时间靠后的视频显示炉灶正在进行烹饪，才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。这样，如果视频中没有人，但是炉灶并没有处于烹饪状态，比如燃气的开关已经关闭，这时候自然不会出现干烧，加入烹饪状态的判断，可以防止用户关火后还出现误报。

实施例3

与实施例2不同之处仅在于，

判断模块还包括油水单元和照明灯，照明灯用于照亮锅具里的液体，油水单元用于判断锅具里盛装的液体是油还是水。本实施例中，通过判断锅具里的液体是否反光，来判断锅具里盛装的是油或者水：若液体不反光，判定锅里盛装的是油，只要出现了烟雾，干烧单元就判定干烧；若液体反光，判定锅里盛装的是水，干烧单元才判断锅具烹饪的视频里出现的烟雾是否为浓烟。

具体而言，考虑到反光的图片存在高光区域，比如光线太强形成了镜面反射，导致图片出现空白。本实施例中提取视频中每一帧的图片，采用现有的图像识别技术，通过识别图片中是否存在高光的空白区域，来判断锅具里的液态物质是水还是油。如果图片中存在高光的空白区域，看不清锅具里究竟是什么食材，说明锅具里的液体形成的是镜面反射，应该是水；反之，如果图片中不存在高光的空白区域，能够清楚地或者说大致能够看清锅具里的食材，说明锅具里的液体形成的是漫反射，应该是油。

如果锅里盛装的是油，只要出现了烟雾，就判定干烧；如果锅里盛装的是水，才判断锅具烹饪的视频里出现的烟雾是否为浓烟。这是因为，油和水相比，升温更快，当油开始冒烟时，油的温度就比较高了。这时候直接判断干烧，有利于及时预警，防患于未然。若是水，由于水蒸气容易蒸发，烹饪过程出现很淡的烟雾很正常，因此只需在出现浓烟时才判断干烧。

实施例4

与实施例3不同之处仅在于，还包括红外线发射器和接收屏，红外线发射器与接收屏相对于锅具的中心线对称。本实施例中，红外线发射器和接收屏的安装位置必须保证：在锅具里是空的状态时，红外线光束射出的红点刚好位于锅具底部的圆心，红点经过锅具底面的反射后，反射的光点刚好位于接收屏的圆心。具体的安装方式，完全可以参照现有技术进行，故在此不赘述。

考虑到某些品种的食用油比较稀，并不是特别粘稠，通过判断是否反光来区分油和水并不是特别准确。在本实施例中，若锅具里的液体反光，并不直接就判定是水，这时需要判断接收屏上的红点是否位于接收屏的圆心：如果接收屏上的红点位于接收屏的圆心，则可判定锅里的液体是水；类似地，若锅具里的液体不反光，也不直接就判定是油，这时需要判断接收屏上的红点是否偏离接收屏的圆心：如果接收屏上的红点偏离接收屏的圆心，则可判定锅里的液体是油。也就是说，本实施例中，判定锅具里的液体是水，需要两个条件：反光+接收屏上的红点位于接收屏的圆心；判定锅具里的液体是油，也需要两个条件：不反光+接收屏上的红点偏离接收屏的圆心。通过这样的方式判断，更加的准确。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

包括：

视频模块，用于实时采集锅具烹饪的视频；

重量模块，用于实时采集锅具的重量；

气味模块，用于实时采集锅具附近气味的检测信号；

判断模块，用于判断是否出现干烧，具体包括，

异常单元，用于判断锅具里是否出现异常气味：以检测信号自变量、时间为因变量生成动态响应曲线，并根据动态响应曲线计算超调量；判断超调量与预设阈值的大小，若超调量小于、等于预设阈值，不进行任何操作；若超调量大于预设阈值，判定出现异常气味，并发送判断异常气味的持续时间是否超过预设时间的指令到时间单元；

时间单元，用于判断异常气味的持续时间是否超过预设时间：若异常气味的持续时间没有超过预设时间，不进行任何操作；若异常气味的持续时间超过预设时间，发送判断锅具的总重量是否发生变化的指令到重量单元；

重量单元，用于判断锅具的总重量是否发生变化：若锅具的总重量发生变化，不进行任何操作；若锅具的总重量没有发生变化，发送判断锅具烹饪的视频里是否出现浓烟的指令到干烧单元；

干烧单元，用于判断锅具烹饪的视频里是否出现浓烟：若锅具烹饪的视频里没有出现浓烟，判定没有出现干烧；若锅具烹饪的视频里出现浓烟，判定出现干烧；

预警模块，用于发出警报。

2.如权利要求1所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

判断模块还包括人物单元，用于采用人脸识别技术判断视频中是否有人：若视频中有人，不进行任何操作；若视频中没有人，时间单元才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。

3.如权利要求2所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

若视频中没有人，并且时间靠后的视频显示炉灶正在进行烹饪，时间单元才判断异常气味的持续时间是否超过预设时间。

4.如权利要求2所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

判断模块还包括加料单元，用于判断烹饪过程中是否加料：若视频中的人存在连续性的动作，判定烹饪过程中存在加料，不进行任何操作；若视频中的人不存在连续性的动作，判定烹饪过程中不存在加料，重量单元才判断锅具的重量是否发生变化。

5.如权利要求4所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

判断模块还包括油水单元和照明灯，照明灯用于照亮锅具里的液体，油水单元用于判断锅具里盛装的液体是油还是水；若液体不反光，判定锅里盛装的是油，只要出现了烟雾，干烧单元就判定干烧；若液体反光，判定锅里盛装的是水，干烧单元才判断锅具烹饪的视频里出现的烟雾是否为浓烟。

6.如权利要求5所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：预警模块在预警的同时，关掉热源的开关。

7.如权利要求6所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：预警模块包括闪光灯，通过闪光灯显示不同颜色或不断闪烁进行报警。

8.如权利要求6所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：预警模块包括蜂鸣器，通过产生声音进行报警。

9.如权利要求1所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：

气味模块采用电子鼻，具体包括：传感器单元，用于检测气味，并将其化学信号转换成电信号；预处理单元，用于消除电信号的噪声。

10.如权利要求1所述的基于物联网的干烧预警系统，其特征在于：视频模块采用云摄像机，并将拍摄的视频发送到用户移动端。

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