CN112336200B - 用于饮水设备的方法、处理器、装置及存储介质 - Google Patents

用于饮水设备的方法、处理器、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于饮水设备的方法、处理器、装置及存储介质，属于电器领域。上述用于饮水设备的方法包括：获取目标取水温度；确定热耗散量；根据热耗散量对目标取水温度进行修正；根据修正后的目标取水温度对饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。采用本发明的方法可以提高温度的精准性。

Description

用于饮水设备的方法、处理器、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电器技术领域，具体地涉及一种用于饮水设备的方法、处理器、装置及存储介质。
背景技术
目前，饮水设备通常在加热装置或者出水口的位置布置温度传感器(如热敏电阻)来检测水温，并以加热装置或者出水口的温度传感器检测得到的水的温度作为饮水设备的目标控制变量，例如通过PID控制算法控制该目标控制变量达到用户期望的水的温度，当目标控制变量满足期望温度时，控制出水阀出水。然而在实际场景中，通过上述方法，用户实际得到的水的温度通常低于用户所期望的温度，存在一定的温度偏差，因此，现有的用于饮水设备的方法存在温度精准性不够高的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于饮水设备的方法、处理器、装置、饮水设备及存储介质，以解决现有的用于饮水设备的方法存在的温度误差较大的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于饮水设备的方法，包括：
获取目标取水温度；
确定热耗散量；
根据热耗散量对目标取水温度进行修正；
根据修正后的目标取水温度对饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。
在本发明实施例中，热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量。
在本发明实施例中，确定热耗散量包括：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(1)确定出水管路的热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000021
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000022
为变化率；确定管路耗散时间；根据变化率和管路耗散时间确定出水管路的热耗散量。
在本发明实施例中，确定管路耗散时间包括：获取进水温度和加热装置的温度；根据公式(2)确定饮水设备的进水流量，
Figure BDA0002740547400000023
其中，Tw为出水管路的温度，Th为加热装置的温度，Ti为进水温度，Rv为加热装置的热阻，ρ为水密度，V为加热装置的容积，Cw为水的比热容，F(t)为进水流量，
Figure BDA0002740547400000024
为出水管路的温度随时间的变化率；根据进水流量和出水管路的长度确定管路耗散时间。
在本发明实施例中，确定热耗散量包括：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(3)确定出空气热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000025
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rair为空气热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000031
为变化率；确定空气耗散时间；根据变化率和空气耗散时间确定空气热耗散量。
在本发明实施例中，确定空气耗散时间包括：在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度；根据第一取水高度确定空气耗散时间。
在本发明实施例中，确定空气耗散时间包括：在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取饮水设备的出水速度和第二取水高度；根据出水速度和第二取水高度，确定空气耗散时间。
本发明第二方面提供一种处理器，处理器被配置成执行上述任意一项的用于饮水设备的方法。
本发明第三方面提供一种用于饮水设备的装置，包括处理器，处理器被配置成：
获取目标取水温度；
确定热耗散量；
根据热耗散量对目标取水温度进行修正；
根据修正后的目标取水温度对饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。
在本发明实施例中，热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量。
在本发明实施例中，装置还包括：出水管路；第一温度传感器，用于检测出水管路的温度；第二温度传感器，用于检测饮水设备的内部环境温度；以及处理器进一步被配置成：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(1)确定出水管路的热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000032
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000041
为变化率；确定管路耗散时间；根据变化率和管路耗散时间确定出水管路的热耗散量。
在本发明实施例中，装置还包括：加热装置；第三温度传感器，用于检测进水温度；第四温度传感器，用于检测加热装置的温度；以及处理器进一步被配置成：获取进水温度和加热装置的温度；根据公式(2)确定饮水设备的进水流量，
Figure BDA0002740547400000042
其中，Tw为出水管路的温度，Th为加热装置的温度，Ti为进水温度，Rv为加热装置的热阻，ρ为水密度，V为加热装置的容积，Cw为水的比热容，F(t)为进水流量，
Figure BDA0002740547400000043
为出水管路的温度随时间的变化率；根据进水流量和出水管路的长度确定管路耗散时间。
在本发明实施例中，装置还包括：出水管路；第一温度传感器，用于检测出水管路的温度；第二温度传感器，用于检测饮水设备的内部环境温度；以及处理器进一步被配置成：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(3)确定出空气热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000044
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rair为空气热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000045
为变化率；确定空气耗散时间；根据变化率和空气耗散时间确定空气热耗散量。
在本发明实施例中，处理器进一步被配置成：在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度；根据第一取水高度确定空气耗散时间。
在本发明实施例中，处理器进一步被配置成：在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取饮水设备的出水速度和第二取水高度；根据出水速度和第二取水高度，确定空气耗散时间。
本发明第四方面提供一种饮水设备，包括上述的用于饮水设备的装置。
本发明第五方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行上述的用于饮水设备的方法。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例的用于饮水设备的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的确定热耗散量的步骤的流程示意图；
图3是本发明实施例的确定管路耗散时间的步骤的流程示意图；
图4是本发明另一实施例的确定热耗散量的步骤的流程示意图；
图5是本发明实施例的确定空气耗散时间的步骤的流程示意图；
图6是本发明另一实施例的确定空气耗散时间的步骤的流程示意图；
图7是本发明另一实施例的用于饮水设备的方法的流程示意图；
图8是本发明实施例的用于饮水设备的装置的结构框图；
图9是本发明另一实施例的用于饮水设备的装置的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
目前，饮水设备大多采用加热装置中的水温或者出水口的温度作为目标控制变量，这种以加热装置或者出水口的温度传感器检测到的温度作为控制变量的控温逻辑，在不同季节的环境温度下，例如冬季，由于环境温度较低，通常用户实际得到的杯中水的温度与目标水温之间存在温差，实际得到的杯中水的温度明显低于目标水温，且温差随着目标水温的升高而增大，温差往往在5℃以上。由于存在温度偏差，一方面，对于特定用水需求的场景，比如泡功夫茶、泡奶、泡咖啡等对水温要求较高的场景，往往对这些饮品的口感带来不好的影响，降低用户的饮水体验；另外一方面，水温的不足、不精确也可能导致饮品的营养价值无法有效发挥，或被破坏而导致浪费。因此，如何保证饮水设备能够提供温度精准的水成为亟待解决的一大需求。
为解决上述问题，如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于饮水设备的方法，以该方法应用于处理器为例进行说明，该方法可以包括以下步骤：
步骤S102，获取目标取水温度。
可以理解，目标取水温度为用户需要或者期望的水的温度，可以通过用户触发或者点击的取水指令得到，也可以获取预先存储的温度默认设置值，温度默认设置值可以是用户上一次取水时的取水温度，也可以是根据时间、季节或者所处地点的不同而更改的设置温度，例如冬季和夏季的常温水档位的取水温度不同。
具体地，在用户触发取水指令后，处理器接收并解析该取水指令，获取用户期望得到的目标取水温度信息。
步骤S104，确定热耗散量。
可以理解，饮水设备的加热装置将输入的水加热至目标取水温度后，该部分达到目标取水温度的水在到达取水器具的过程中所减少的热量为热耗散量。
具体地，处理器可以通过构建传热模型或者根据相关的算法，确定饮水设备在出水过程中的热耗散量。
在一个实施例中，热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量。
可以理解，由于出水管路与加热后的温度较高的水存在温度偏差，故该部分水在流经出水管路时，与出水管路发生热量交换导致该部分水的热量减少，减少的热量即为出水管路的热耗散量。
此外，由于出水口和取水器具之间存在一定高度，温度高的水流在从出水口落入取水器具的过程中与空气发生热量交换，这个过程中减少的热量即为空气热耗散量。通常，在环境温度和出水温度之间的温差较大的情况下，例如在冬季室内温度较低的时候，空气热耗散量较大，此时取水器具中的水的温度明显低于目标取水温度。
本实施例中，考虑了饮水设备的出水管路和接水高差对用户杯中水温度的影响，以便根据出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量对加热装置的出水温度进行补偿，从而消除管路耗散和接水高差的影响，实现杯中水的精准控温。
步骤S106，根据热耗散量对目标取水温度进行修正。
具体地，处理器根据确定的饮水设备在出水过程中的热耗散量，对目标取水温度进行修正，即在目标取水温度的基础上加上热耗散量的值，以对加热装置加热后输出水的温度进行补偿，从而消除饮水设备的出水管路和/或接水高度差对取水器具中水温的影响。
步骤S108，根据修正后的目标取水温度对饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。
可以理解，修正后的目标取水温度为根据热耗散量对目标取水温度进行温度补偿后修正的出水温度，即在目标取水温度的基础上加上热耗散量的值所对应的温度。
具体地，处理器在确定修正后的目标取水温度之后，控制饮水设备的加热装置按照该修正后的目标取水温度加热出水，具体的控制方法可以采用PID控制或者自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)调节饮水设备的出水温度，以将出水温度稳定在该修正后的目标取水温度，进一步地，处理器根据出水温度的反馈动态调节加热装置的功率和进水流量，以得到达到该修正后的目标取水温度(或者该修正后的目标取水温度附近)的水。
本实施例中，通过确定饮水设备出水过程中的热耗散量，并根据该热耗散量对目标取水温度进行修正，根据修正后的目标取水温度对出水温度进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。上述方法考虑了热耗散量的影响，针对热耗散量进行对目标取水温度进行温度补偿，以消除温度耗散对最终得到的水的温度的影响，使得用户杯中水的温度更加符合用户期望的温度，从而减少温度误差，实现精准控温，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，如图2所示，确定热耗散量包括以下步骤：
步骤S202，获取出水管路的温度。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取出水管路安装的温度传感器检测得到的出水管路的温度。
步骤S204，获取饮水设备的内部环境温度。
可以理解，饮水设备的内部环境温度为机器内部的环境温度，可以随着外部环境温度的变化而变化，可以通过机器内部的环境温度传感器检测得到。出于成本的考虑，在没有环境温度传感器的情况下，可以近似采用进水温度作为内部环境温度，进水温度一定程度上能反映内部环境温度，但不绝对相等，可能引入额外的误差。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取饮水设备内部安装的环境温度传感器检测得到的饮水设备的内部环境的温度。
步骤S206，根据公式(1)确定出水管路的热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000091
其中，Cw为水的比热容(水在液态情况下，比热容为4.2×103J/(kg.℃)，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000092
为出水管路的热耗散量随时间的变化率。
步骤S208，确定管路耗散时间。
可以理解，管路耗散时间为加热后的水在流经出水管路的过程中与出水管路进行热传递的时间，即出水管路的热量损耗时间。
具体地，处理器可以根据算法确定加热装置加热生成的水与出水管道进行热传递的过程中的管路耗散时间。
步骤S210，根据变化率和管路耗散时间确定出水管路的热耗散量。
具体地，处理器根据确定的管路耗散时间，对出水管路的热耗散量随时间的变化率进行积分，从而得到出水过程中出水管路的热耗散量。例如，管路耗散时间为t0，出水管路的热耗散量随时间的变化率为
Figure BDA0002740547400000093
则整个出水过程的出水管路的热耗散量为
Figure BDA0002740547400000094
本实施例中，通过确定出水管路的热耗散量随时间的变化率和管路耗散时间，对水流在出水管路中的温度耗散做积分处理，即可确定整个出水过程的管路热量耗散，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，如图3所示，确定管路耗散时间包括以下步骤：
步骤S302，获取进水温度和加热装置的温度。
可以理解，进水温度可以通过安装在进水口处的温度传感器检测得到，加热装置的温度可以通过安装在加热装置的温度传感器检测得到。
具体地，处理器获取进水口的温度传感器检测得到的进水温度和加热装置的温度传感器检测得到的加热装置的温度。
步骤S304，根据公式(2)确定饮水设备的进水流量，
Figure BDA0002740547400000101
其中，Tw为出水管路的温度(℃)，Th为加热装置的温度(℃)，Ti为进水温度(℃)，Rv为加热装置的热阻(℃/W)，与加热装置(如即热管)的形状和材料等参数有关，可以通过实验测得，ρ为水密度(例如1000kg/m3)，V为加热装置的容积，单位可以为m3，Cw为水的比热容(水在液态情况下，比热容为4.2×103J/(kg.℃)，F(t)为进水流量，单位可以为m3/s，
Figure BDA0002740547400000102
为出水管路的温度随时间的变化率，可以为存储的默认设置值。
公式(2)为加热装置(可以是即热管)和水之间的传热模型的表达式，该表达式的物理意义是：加热装置温度变化的能量等于流过的水的温升能量加上加热装置和当前水温的温差/热阻。热阻相关的这部分能量是热传递中的损耗。根据当前时刻加热装置的温度、当前时刻加热装置内水的温度以及进水温度，就可以推算出下一时刻的加热装置内水的温度。
下一时刻的Twi知道，在根据新的当前加热装置的温度，Twi可以计算出下一时刻的Twi，如此循环。
步骤S306，根据进水流量和出水管路的长度确定管路耗散时间。
具体地，当根据公式(2)确定进水流量后，获取出水管路的长度L，根据进水流量F(t)和管路的半径r，确定流速v，具体可以是进水流量F(t)除以管路的横截面积S(S＝πr2)，再根据流速v和出水管路的长度L，即可确定管路耗散时间t0。其中，管路的半径r、管路的面积S为预先存储的参数。
本实施例中，通过获取进水温度和加热装置的温度，进而根据具体的算法公式确定进水流量，根据进水流量和出水管路的长度确定出水管路的热量耗散时间，以对整个出水过程的管路热量耗散做积分处理，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在另一个实施例中，如图4所示，确定热耗散量包括以下步骤：
步骤S402，获取出水管路的温度。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取出水管路安装的温度传感器检测得到的出水管路的温度。
步骤S404，获取饮水设备的内部环境温度。
可以理解，饮水设备的内部环境温度为机器内部的环境温度，可以随着外部环境温度的变化而变化。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取饮水设备内部安装的温度传感器检测得到的饮水设备的内部环境的温度。
步骤S406，根据公式(3)确定出空气热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000111
其中，Cw为水的比热容(水在液态情况下，比热容为4.2×103J/(kg.℃)，mw为饮水设备的加热装置内水的重量(单位例如kg)，Rair为空气热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000112
为空气热耗散量随时间的变化率。
步骤S408，确定空气耗散时间。
可以理解，空气耗散时间为加热后的水在自出水口落入取水器具的过程中与空气进行热传递的时间，即空气的热量损耗时间。
具体地，处理器可以根据算法确定输出的水与空气进行热传递的过程中的空气耗散时间。
步骤S410，根据变化率和空气耗散时间确定空气热耗散量。
具体地，处理器根据确定的空气耗散时间，对空气热耗散量随时间的变化率进行积分，得到出水过程中由于接水高差引起的空气热耗散量。例如，空气耗散时间为t1，空气热耗散量随时间的变化率为
Figure BDA0002740547400000121
则整个出水过程的空气热耗散量为
Figure BDA0002740547400000122
本实施例中，通过确定空气热耗散量随时间的变化率和空气耗散时间，对水流在从出水口落入用户杯中的过程的温度耗散做积分处理，即可确定整个接水过程的空气热量耗散，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，如图5所示，确定空气耗散时间包括以下步骤：
步骤S502，在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度。
可以理解，出水嘴为饮水设备配备的方便用户取水的防溅出水口，可以设计成不同的形状和大小。第一取水高度为饮水设备的出水嘴和取水器具所处的水平面之间的高度差，不同配置的饮水设备，由于出水嘴的外形可以不同，故不同饮水设备的第一取水高度也可以不同。
具体地，在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，处理器获取饮水设备的出水嘴和取水器具所处的水平面之间的高度差，即第一取水高度。
步骤S504，根据第一取水高度确定空气耗散时间。
具体地，根据第一取水高度确定空气耗散时间可以包括以下公式(4)：
Figure BDA0002740547400000123
其中，H为第一取水高度(单位可以为m)，t为空气耗散时间(单位可以为s)，g为重力加速度(单位为m/s2)。
本实施例中，在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取该饮水设备的第一取水高度，根据第一取水高度来确定空气耗散时间，考虑了出水嘴和取水器具之间的高度对空气耗散时间的影响，以对整个接水过程的空气耗散做精准的积分处理，得到精准的由于接水高差引起的空气耗散值。
在另一个实施例中，如图6所示，确定空气耗散时间包括以下步骤：
步骤S602，在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取饮水设备的出水速度和第二取水高度。
可以理解，第二取水高度为饮水设备的出水口和取水器具所处的水平面之间的高度差，出水速度v0为水泵驱动下出水口的水流速度，出水速度v0(单位为m/s)可以根据出水流量F(单位为m3/s)和出水管道的横截面积S(单位为m2)确定，即v0＝F/S，其中，出水流量F可以根据出水口的出水流量传感器检测得到，横截面积S为预先存储的默认设置值。
具体地，在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，处理器获取饮水设备的出水口至取水器具所处水平面的第二取水高度和饮水设备的出水口的出水速度。
步骤S604，根据出水速度和第二取水高度，确定空气耗散时间。
具体地，根据出水速度和第二取水高度确定空气耗散时间可以包括以下公式(5)和(6)：
Figure BDA0002740547400000131
vt＝v0+gt 公式(6)
其中，vt为水流落入取水器具中的速率，单位为m/s，v0为出水速度，单位为m/s，H为第二取水高度，g为重力加速度，单位为m/s2，t为空气耗散时间。
根据上述公式(5)和(6)组成的二元一次方程组，可以求出空气耗散时间t和水流落入取水器具中的速率vt，在本实施例中我们主要关心空气耗散时间t。
本实施例中，在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，通过获取该饮水设备的出水速度和第二取水高度，根据出水速度和第二取水高度来确定空气耗散时间，考虑了无出水嘴的情况下出水口和取水器具之间的高度对空气耗散时间的影响，以对整个接水过程的空气耗散做精准的积分处理，得到精准的由于接水高差引起的空气耗散值。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种用于饮水设备的方法，包括以下步骤：
步骤S702，初始化。
步骤S704，等待用户取水，设定目标温度。
具体地，饮水设备在处于待机状态的情况下，等待用户取水，在接收到用户触发的取水指令后，根据取水指令设定目标温度，也可以将预先设置或者存储的温度作为目标温度。
步骤S706，计算当前目标温度的管路热耗散量和空气热耗散量。
具体地，饮水设备的处理器通过构建热耗散的模型，在确定目标温度后，将目标温度输入热耗散的模型，得到关于目标温度的管路热耗散量和空气热耗散量。
步骤S708，根据管路热耗散量和空气热耗散量，修正目标温度。
具体地，可以根据以下公式对目标温度进行修正：
TempSet′＝TempSet+ΔTpipe+ΔTair
其中，TempSet′为修正后的目标温度，TempSet为目标温度，ΔTpipe为管路热耗散量，ΔTair为空气热耗散量。
步骤S710，按照修正后的目标温度加热出水。
具体地，处理器控制饮水设备按照修正后的目标温度对饮水设备的出水进行温度控制，以得到满足修正后的目标温度的水，实现对管路热耗散量和空气热耗散量的补偿，进行精准控温。其中，具体的温度控制方式可以是PID控制或者ADRC控制等。
本实施例中，针对管路耗散和接水高差带来的空气耗散，通过构建热耗散的模型，对不同环境温度下的热耗散进行预测并作出相应补偿，从而消除温度耗散对用户杯中水温度的影响。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种用于饮水设备的装置，包括处理器801，处理器被配置成：获取目标取水温度；确定热耗散量；根据热耗散量对目标取水温度进行修正；根据修正后的目标取水温度对饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。
可以理解，目标取水温度为用户需要或者期望的水的温度，可以通过用户触发或者点击的取水指令得到，也可以获取预先存储的温度默认设置值，温度默认设置值可以是用户上一次取水时的取水温度，也可以是根据时间、季节或者所处地点的不同而更改的设置温度，例如冬季和夏季的常温水档位的取水温度不同。饮水设备的加热装置将输入的水加热至目标取水温度后，该部分达到目标取水温度的水在到达取水器具的过程中所减少的热量为热耗散量。修正后的目标取水温度为根据热耗散量对目标取水温度进行温度补偿后修正的出水温度，即在目标取水温度的基础上加上热耗散量的值所对应的温度。
具体地，在用户触发取水指令后，处理器接收并解析该取水指令，获取用户期望得到的目标取水温度信息。处理器可以通过构建传热模型或者根据相关的算法，确定饮水设备在出水过程中的热耗散量。处理器根据确定的饮水设备在出水过程中的热耗散量，对目标取水温度进行修正，即在目标取水温度的基础上加上热耗散量的值，以对加热装置加热后输出水的温度进行补偿，从而消除饮水设备的出水管路和/或接水高度差对取水器具中水温的影响。
处理器在确定修正后的目标取水温度之后，控制饮水设备的加热装置按照该修正后的目标取水温度加热出水，具体的控制方法可以采用PID控制或者自抗扰控制(ActiveDisturbance Rejection Control，ADRC)调节饮水设备的出水温度，以将出水温度稳定在该修正后的目标取水温度，进一步地，处理器根据出水温度的反馈动态调节加热装置的功率和进水流量，以得到达到该修正后的目标取水温度(或者该修正后的目标取水温度附近)的水。
上述用于饮水设备的装置，通过确定饮水设备出水过程中的热耗散量，并根据该热耗散量对目标取水温度进行修正，根据修正后的目标取水温度对出水温度进行温度控制，以将出水温度稳定在修正后的目标取水温度。上述方法考虑了热耗散量的影响，针对热耗散量进行对目标取水温度进行温度补偿，以消除温度耗散对最终得到的水的温度的影响，使得用户杯中水的温度更加符合用户期望的温度，从而减少温度误差，实现精准控温，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量。
可以理解，由于出水管路与加热后的温度较高的水存在温度偏差，故该部分水在流经出水管路时，与出水管路发生热量交换导致该部分水的热量减少，减少的热量即为出水管路的热耗散量。
此外，由于出水口和取水器具之间存在一定高度，温度高的水流在从出水口落入取水器具的过程中与空气发生热量交换，这个过程中减少的热量即为空气热耗散量。通常，在环境温度和出水温度之间的温差较大的情况下，例如在冬季室内温度较低的时候，空气热耗散量较大，此时取水器具中的水的温度明显低于目标取水温度。
本实施例中的装置，考虑了饮水设备的出水管路和接水高差对用户杯中水温度的影响，以便根据出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量对加热装置的出水温度进行补偿，从而消除管路耗散和接水高差的影响，实现杯中水的精准控温。
在一个实施例中，继续如图8所示，上述用于饮水设备的装置还包括：出水管路802；第一温度传感器803，用于检测出水管路的温度；第二温度传感器804，用于检测饮水设备的内部环境温度；以及处理器801进一步被配置成：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(1)确定出水管路的热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000171
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000172
为变化率；确定管路耗散时间；根据变化率和管路耗散时间确定出水管路的热耗散量。
可以理解，饮水设备的内部环境温度为机器内部的环境温度，可以随着外部环境温度的变化而变化，可以通过机器内部的环境温度传感器检测得到。出于成本的考虑，在没有环境温度传感器的情况下，可以近似采用进水温度作为内部环境温度，进水温度一定程度上能反映内部环境温度，但不绝对相等，可能引入额外的误差。管路耗散时间为加热后的水在流经出水管路的过程中与出水管路进行热传递的时间，即出水管路的热量损耗时间。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取出水管路安装的温度传感器检测得到的出水管路的温度。处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取饮水设备内部安装的环境温度传感器检测得到的饮水设备的内部环境的温度。处理器可以根据算法确定加热装置加热生成的水与出水管道进行热传递的过程中的管路耗散时间。处理器根据确定的管路耗散时间，对出水管路的热耗散量随时间的变化率进行积分，从而得到出水过程中出水管路的热耗散量。例如，管路耗散时间为t0，出水管路的热耗散量随时间的变化率为
Figure BDA0002740547400000181
则整个出水过程的出水管路的热耗散量为
Figure BDA0002740547400000182
本实施例中的装置，通过确定出水管路的热耗散量随时间的变化率和管路耗散时间，对水流在出水管路中的温度耗散做积分处理，即可确定整个出水过程的管路热量耗散，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，继续如图8所示，上述用于饮水设备的装置还包括：加热装置805；第三温度传感器806，用于检测进水温度；第四温度传感器807，用于检测加热装置的温度；以及处理器801进一步被配置成：获取进水温度和加热装置的温度；根据公式(2)确定饮水设备的进水流量，
Figure BDA0002740547400000183
其中，Tw为出水管路的温度，Th为加热装置的温度，Ti为进水温度，Rv为加热装置的热阻，ρ为水密度，V为加热装置的容积，Cw为水的比热容，F(t)为进水流量，
Figure BDA0002740547400000184
为出水管路的温度随时间的变化率；根据进水流量和出水管路的长度确定管路耗散时间。
可以理解，进水温度可以通过安装在进水口处的温度传感器检测得到，加热装置的温度可以通过安装在加热装置的温度传感器检测得到。公式(2)为加热装置(可以是即热管)和水之间的传热模型的表达式，该表达式的物理意义是：加热装置温度变化的能量等于流过的水的温升能量加上加热装置和当前水温的温差/热阻。热阻相关的这部分能量是热传递中的损耗。根据当前时刻加热装置的温度、当前时刻加热装置内水的温度以及进水温度，就可以推算出下一时刻的加热装置内水的温度。
具体地，处理器获取进水口的温度传感器检测得到的进水温度和加热装置的温度传感器检测得到的加热装置的温度。当根据公式(2)确定进水流量后，获取出水管路的长度L，根据进水流量F(t)和管路的半径r，确定流速v，具体可以是进水流量F(t)除以管路的横截面积S(S＝πr2)，再根据流速v和出水管路的长度L，即可确定管路耗散时间t0。其中，管路的半径r、管路的面积S为预先存储的参数。
本实施例中的装置，通过获取进水温度和加热装置的温度，进而根据具体的算法公式确定进水流量，根据进水流量和出水管路的长度确定出水管路的热量耗散时间，以对整个出水过程的管路热量耗散做积分处理，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，如图9所示，上述用于饮水设备的装置包括：出水管路901；第一温度传感器902，用于检测出水管路的温度；第二温度传感器903，用于检测饮水设备的内部环境温度；以及处理器904进一步被配置成：获取出水管路的温度；获取饮水设备的内部环境温度；根据公式(3)确定出空气热耗散量随时间的变化率，
Figure BDA0002740547400000191
其中，Cw为水的比热容，mw为饮水设备的加热装置内水的重量，Rair为空气热阻，TairIn为饮水设备的内部环境温度，Tw为出水管路的温度，
Figure BDA0002740547400000192
为变化率；确定空气耗散时间；根据变化率和空气耗散时间确定空气热耗散量。
具体地，处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取出水管路安装的温度传感器检测得到的出水管路的温度。处理器可以在接收到取水指令的情况下，获取饮水设备内部安装的温度传感器检测得到的饮水设备的内部环境的温度。处理器可以根据算法确定输出的水与空气进行热传递的过程中的空气耗散时间。处理器根据确定的空气耗散时间，对空气热耗散量随时间的变化率进行积分，得到出水过程中由于接水高差引起的空气热耗散量。例如，空气耗散时间为t1，空气热耗散量随时间的变化率为
Figure BDA0002740547400000193
则整个出水过程的空气热耗散量为
Figure BDA0002740547400000201
本实施例中的装置，通过确定空气热耗散量随时间的变化率和空气耗散时间，对水流在从出水口落入用户杯中的过程的温度耗散做积分处理，即可确定整个接水过程的空气热量耗散，从而对目标取水温度做温度补偿，提高用户杯中水温度的精准性。
在一个实施例中，继续如图9所示，处理器904进一步被配置成：在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度；根据第一取水高度确定空气耗散时间。
可以理解，出水嘴为饮水设备配备的方便用户取水的防溅出水口，可以设计成不同的形状和大小。第一取水高度为饮水设备的出水嘴和取水器具所处的水平面之间的高度差，不同配置的饮水设备，由于出水嘴的外形可以不同，故不同饮水设备的第一取水高度也可以不同。
具体地，在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，处理器获取饮水设备的出水嘴和取水器具所处的水平面之间的高度差，即第一取水高度。根据第一取水高度确定空气耗散时间可以包括以下公式(4)：
Figure BDA0002740547400000202
其中，H为第一取水高度(单位可以为m)，t为空气耗散时间(单位可以为s)，g为重力加速度(单位为m/s2)。
本实施例中的装置，在确定饮水设备包括出水嘴的情况下，获取该饮水设备的第一取水高度，根据第一取水高度来确定空气耗散时间，考虑了出水嘴和取水器具之间的高度对空气耗散时间的影响，以对整个接水过程的空气耗散做精准的积分处理，得到精准的由于接水高差引起的空气耗散值。
在一个实施例中，继续如图9所示，处理器904进一步被配置成：在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取饮水设备的出水速度和第二取水高度；根据出水速度和第二取水高度，确定空气耗散时间。
可以理解，第二取水高度为饮水设备的出水口和取水器具所处的水平面之间的高度差，出水速度v0为水泵驱动下出水口的水流速度，出水速度v0(单位为m/s)可以根据出水流量F(单位为m3/s)和出水管道的横截面积S(单位为m2)确定，即v0＝F/S，其中，出水流量F可以根据出水口的出水流量传感器检测得到，横截面积S为预先存储的默认设置值。
具体地，在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，处理器获取饮水设备的出水口至取水器具所处水平面的第二取水高度和饮水设备的出水口的出水速度。根据出水速度和第二取水高度确定空气耗散时间可以包括以下公式(5)和(6)：
Figure BDA0002740547400000211
vt＝v0+gt 公式(6)
其中，vt为水流落入取水器具中的速率，单位为m/s，v0为出水速度，单位为m/s，H为第二取水高度，g为重力加速度，单位为m/s2，t为空气耗散时间。
根据上述公式(5)和(6)组成的二元一次方程组，可以求出空气耗散时间t和水流落入取水器具中的速率vt，在本实施例中我们主要关心空气耗散时间t。
本实施例中的装置，在确定饮水设备不包括出水嘴的情况下，通过获取该饮水设备的出水速度和第二取水高度，根据出水速度和第二取水高度来确定空气耗散时间，考虑了无出水嘴的情况下出水口和取水器具之间的高度对空气耗散时间的影响，以对整个接水过程的空气耗散做精准的积分处理，得到精准的由于接水高差引起的空气耗散值。
上述用于饮水设备的装置包括处理器和存储器，处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来提高用户杯中水温度的精准性。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种处理器，该处理器被配置成执行根据上述实施方式中任意一项的用于饮水设备的方法。
本发明实施例提供了一种饮水设备，包括根据上述实施方式中任意一项的用于饮水设备的装置。
本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述实施方式中任意一项的用于饮水设备的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种用于饮水设备的方法，其特征在于，包括：
获取目标取水温度；
确定热耗散量，其中，所述热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量；
根据所述热耗散量对所述目标取水温度进行修正，包括在所述目标取水温度的基础上加上所述热耗散量；
根据修正后的目标取水温度对所述饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在所述修正后的目标取水温度；
其中，所述确定热耗散量包括：
获取出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度；
根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率，和/或，根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述空气热耗散量随时间的变化率；
确定管路耗散时间和/或空气耗散时间；
根据所述出水管路的热耗散量随时间的变化率和所述管路耗散时间确定所述出水管路的热耗散量，和/或，根据所述空气热耗散量随时间的变化率和所述空气耗散时间确定所述空气热耗散量；
其中，所述根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率，包括根据下列公式确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率：
Figure FDA0003723092920000011
其中，Cw为水的比热容，mw为所述饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为所述饮水设备的内部环境温度，Tw为所述出水管路的温度，
Figure FDA0003723092920000012
为所述出水管路的热耗散量随时间的变化率；
所述根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述空气热耗散量随时间的变化率，包括根据下列公式确定所述空气热耗散量随时间的变化率：
Figure FDA0003723092920000021
其中，Cw为水的比热容，mw为所述饮水设备的加热装置内水的重量，Rair为空气热阻，TairIn为所述饮水设备的内部环境温度，Tw为所述出水管路的温度，
Figure FDA0003723092920000022
为所述空气热耗散量随时间的变化率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定管路耗散时间包括：
获取进水温度和所述加热装置的温度；
根据下列公式确定所述饮水设备的进水流量，
Figure FDA0003723092920000023
其中，Tw为所述出水管路的温度，Th为所述加热装置的温度，Ti为所述进水温度，Rv为所述加热装置的热阻，ρ为水密度，V为所述加热装置的容积，Cw为水的比热容，F(t)为所述进水流量，
Figure FDA0003723092920000024
为所述出水管路的温度随时间的变化率；
根据所述进水流量和出水管路的长度确定所述管路耗散时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定空气耗散时间包括：
在确定所述饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度；
根据所述第一取水高度确定所述空气耗散时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定空气耗散时间包括：
在确定所述饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取所述饮水设备的出水速度和第二取水高度；
根据所述出水速度和所述第二取水高度，确定所述空气耗散时间。
5.一种处理器，其特征在于，所述处理器被配置成执行根据权利要求1至4中任意一项所述的用于饮水设备的方法。
6.一种用于饮水设备的装置，其特征在于，包括出水管路和处理器，第一温度传感器，用于检测出水管路的温度；第二温度传感器，用于检测所述饮水设备的内部环境温度；所述处理器被配置成：
获取目标取水温度；
确定热耗散量，其中，所述热耗散量包括出水管路的热耗散量和/或空气热耗散量；
根据所述热耗散量对所述目标取水温度进行修正，包括在所述目标取水温度的基础上加上所述热耗散量；
根据修正后的目标取水温度对所述饮水设备的出水进行温度控制，以将出水温度稳定在所述修正后的目标取水温度；
其中，所述确定热耗散量包括：
获取出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度；
根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率，和/或，根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述空气热耗散量随时间的变化率；
确定管路耗散时间和/或空气耗散时间；
根据所述出水管路的热耗散量随时间的变化率和所述管路耗散时间确定所述出水管路的热耗散量，和/或，根据所述空气热耗散量随时间的变化率和所述空气耗散时间确定所述空气热耗散量；
其中，所述处理器被配置成根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率，包括：所述处理器进一步被配置成根据下列公式确定所述出水管路的热耗散量随时间的变化率：
Figure FDA0003723092920000041
其中，Cw为水的比热容，mw为所述饮水设备的加热装置内水的重量，Rpipe为管路热阻，TairIn为所述饮水设备的内部环境温度，Tw为所述出水管路的温度，
Figure FDA0003723092920000042
为所述变化率；
所述处理器被配置成根据所述出水管路的温度和所述饮水设备的内部环境温度确定所述空气热耗散量随时间的变化率，包括：所述处理器进一步被配置成根据下列公式确定所述空气热耗散量随时间的变化率：
Figure FDA0003723092920000043
其中，Cw为水的比热容，mw为所述饮水设备的加热装置内水的重量，Rair为空气热阻，TairIn为所述饮水设备的内部环境温度，Tw为所述出水管路的温度，
Figure FDA0003723092920000044
为所述变化率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，包括：
加热装置；
第三温度传感器，用于检测进水温度；
第四温度传感器，用于检测加热装置的温度；以及
所述处理器进一步被配置成：
获取进水温度和所述加热装置的温度；
根据下列公式确定所述饮水设备的进水流量，
Figure FDA0003723092920000051
其中，Tw为所述出水管路的温度，Th为所述加热装置的温度，Ti为所述进水温度，Rv为所述加热装置的热阻，ρ为水密度，V为所述加热装置的容积，Cw为水的比热容，F(t)为所述进水流量，
Figure FDA0003723092920000052
为所述出水管路的温度随时间的变化率；
根据所述进水流量和出水管路的长度确定所述管路耗散时间。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
在确定所述饮水设备包括出水嘴的情况下，获取第一取水高度；
根据所述第一取水高度确定所述空气耗散时间。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
在确定所述饮水设备不包括出水嘴的情况下，获取所述饮水设备的出水速度和第二取水高度；
根据所述出水速度和所述第二取水高度，确定所述空气耗散时间。
10.一种饮水设备，其特征在于，包括根据权利要求6至9中任意一项所述的用于饮水设备的装置。
11.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1至4中任意一项所述的用于饮水设备的方法。
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