CN112987806B - 出水设备的控制方法、装置、出水设备和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种出水设备的控制方法、装置、出水设备和可读存储介质，其中控制方法包括：控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。从而简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，同时，确保液位高度和容器高度的识别准确率，实现了自动控制出水，使用方便，能够适用于各种容积不定的容器，减少满杯溢出的风险。
Description
技术领域
本发明涉及家电设备技术领域，具体而言，涉及一种出水设备的控制方法、一种控制装置、一种出水设备和一种可读存储介质。
背景技术
超声波自动出水饮水机在机场、车站、学校、办公室等场合的大量应用，一方面减少了人与机器的接触，也就减少了细菌、病毒的传播途径；另一方面，水满自动停水功能使用户不用时时关注水杯是否溢出，提升了用户体验。然而由于杯子形状和高度各异，使得饮水机无法准确识别杯高和液面，进而导致水杯水满后溢出。
相关技术中，采用复杂的算法模型进行杯高和液面的识别，但算法模型构建难度大，且不利于移植至其它平台，通用性较差。
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，本发明的第一方面提供了一种出水设备的控制方法。
本发明的第二方面还提供了一种控制装置。
本发明的第三方面还提供了一种出水设备。
本发明的第四方面还提供了一种可读存储介质。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种出水设备的控制方法，出水设备包括超声波组件和出水组件，控制方法包括：控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。
本发明提供的出水设备的控制方法，通过控制超声波组件发射强度较强的超声波，超声波信号在介质中传播，遇到出水设备的载物部件、容器或者液面等物体后反射回一个回波信号，再通过超声波组件接收回波信号，得到采样数据，其中，采样数据包括回波信号的信号传播时长和信号幅值之间的关系。通过与液位高度数据和容器高度数据相关的时间窗对采样数据进行处理和筛选，得到用于表示液位高度的液位高度数据和用于表示容器高度的容器高度数据。利用液位高度数据和容器高度数据分析出液位高度和容器高度，并判断页面高度是否已经达到容器的高度，进而控制出水组件出水。从而接收到回波信号的信号时长，信号幅值，特定信号的时间窗来建模分析接收到的超声波回波采样数据。一方面，简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，另一方面，确保液位高度和容器高度的识别准确率，实现了自动控制出水，使用方便，能够适用于各种容积不定的容器，减少满杯溢出的风险。
可以理解的是，出水设备包括超声波组件和出水组件，超声波组件靠近出水设备的出水口设置，出水组件与出水口连通。超声波组件的个数可以根据实际需要选取，为了实现对出水的自动控制，一般需要至少两个超声波组件，其中，至少两个超声波组件中一个超声波组件用于发射超声波，至少两个超声波组件中的至少一个超声波组件用于接收超声波，也即一个超声波发射组件，一个或者多个超声波接收组件。
根据本发明提供的上述的出水设备的控制方法，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，进一步地，控制超声波组件发射超声波信号，对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，包括：控制超声波组件发出多个预设频率的超声波信号；以预设频率作为采样频率，对多个预设频率的超声波信号的回波信号进行采样，其中，超声波信号的个数与载物部件和超声波组件之间的距离成正比。
在该技术方案中，控制超声波组件发出多个预设频率的超声波信号。其中，载物部件和超声波组件之间的距离越大，也即载物部件距离出水口越远，所需的信号强度也就越大，则发射的超声波信号的个数也越大。从而保证超声波信号能够抵达载物部件，确保通过超声波信号能够对载物部件上放置的容器进行准确的检测。
进一步地，以相同的预设频率作为采样频率，通过超声波组件对多个预设频率的超声波信号接触物体后反射的回波信号进行采样，得到采样数据。从而能够利用采样数据识别出容器高度数据和液位高度数据，以判断容器高度和液位高度之间的差距，并以此为依据对出水组件进行控制，保证多种不同高度的容器中的液体不会溢出，操作简便，满足用户使用需求。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据，包括：根据超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据；从采样数据中去除盲区信号数据和信号时长大于采样时长的信号数据；将采样数据中的首个峰值信号数据作为容器高度数据；根据盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，确定时间窗的幅值；根据超声波信号的个数和每个超声波信号的时长，确定时间窗的时长；将采样数据中满足时间窗的信号数据，作为液位高度数据，其中，幅值系数与容器的材质、容器的结构特征，容器内液体的种类中至少一项相关；采样时长与超声波组件和载物部件之间的距离、以及回波信号的传播速度相关。
在该技术方案中，考虑到当多个预设频率的超声波信号发射完后，超声波组件存在余震，仍有不断衰弱的超声波信号发出。而且为了更好的接收回波信号，用于发射超声波的超声波发射组件和用于接收超声波的超声波接收组件通常设在靠近出水口的位置，使得发射出的部分超声波信号会优先被超声波接收组件接收，但此时接收到的回波信号并不是用于检测物体距离所需的回波信号，所以对于超声波组件接收到的首次回波信号会与发射波(包括超声波组件的余震)叠加在一起，造成回波无法分辨，从而形成盲区。为此，先根据发射出的超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据，将盲区信号数据和信号时长大于采样时长的信号数据从采样数据中去除，得到有效信号数据，以消除识别液位高度数据和容器高度数据时可能造成误差的信号数据。
可以理解的是，当超声波信号的传播距离不同时，回波信号的传播时间也是不同的。因此，可以根据超声波组件与载物部件之间的距离确定超声波信号在超声波组件与载物部件之间传播所需的时长，并以此作为单次检测的采样时长，若采样数据的信号时长大于采样时长，说明该物体与超声波组件之间的距离大于载物部件与超声波组件之间的距离，则可以将该采样数据的判定为与容器无关的信号数据。
具体地，获取超声波组件和载物部件之间的距离和回波信号的传播速度，并采用如下公式计算采样时长：
t＝2×H/v，
其中，t表示采样时长，H表示超声波组件和载物部件之间的距离，v表示传播速度。
进一步地，由于出水口与载物部件之间放置了容器，超声波信号的传播距离减小，就收到回波信号的时长也相应的减小，同时超声波信号在传播时遇到容器沿或液体时，会有较多的能量被反射。因此，反射的回波信号的幅值也较强。若回波信号在小于采样时长的某个时间范围内有幅值的突变，说明超声波信号检测到了容器或液体。而且由于容器到超声波组件的距离较近，所以超声波组件会先收到容器高度对应的回波信号，所以将去除盲区信号数据的采样数据(有效信号数据)中的首个幅值突变，也即峰值信号数据判定为表示容器高度数据。
进一步地，根据盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，设定液位高度数据相关的时间窗的幅值，具体地，采用如下公式计算时间窗的幅值：
F＝F0×k，
其中，F表示时间窗的幅值，F0表示盲区信号幅值，k表示幅值系数，幅值系数与容器的材质、容器的结构特征，容器内液体的种类中至少一项相关，幅值系数的选取范围为0.5～0.85。
根据超声波信号的个数和每个超声波信号的时长，设定时间窗的时长，其中，每个超声波信号的时长为发射超声波信号的用时，可通过超声波信号的预设频率计算得到，具体地，采用如下公式计算时间窗的时长：
T＝△t×N×2，
其中，T表示时间窗的时长，△t表示超声波信号的时长，N表示超声波信号的个数。
将采样数据中满足时间窗的信号数据，也即幅值大于时间窗的幅值，信号时长大于时间窗的时长的信号数据，作为液位高度数据。通过对接收到的回波信号的波形处理，并从接收回波信号的信号时长，得到的采样数据的幅值，液位相关的时间窗三个维度来建模分析，从而简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，且保证识别的准确性，有利于防止满杯溢出。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据，包括：根据超声波信号的个数，确定盲区；将盲区内的信号数据作为盲区信号数据。
在该技术方案中，考虑到超声波信号的个数越多，发射超声波信号所需的时间就越长，且超声波组件产生的余震也越强。因此通过预设的超声波信号的个数与盲区信号时长的对应关系，确定个数对应的盲区信号时长，将采样数据中信号时长小于盲区信号时长的区域判定为盲区，盲区内的信号数据则为盲区信号数据。以便通过盲区信号数据筛选出采样数据中有效采样数据，进而提高液位高度数据和容器高度数据的识别准确度。
在上述任一技术方案中，进一步地，处理采样数据，还包括：从采样数据中去除信号幅值小于底噪阀值的信号数据。
在该些技术方案中，考虑到周围环境噪声对超声波信号传播过程中造成的影响，将信号幅值小于底噪阀值的信号数据从采样数据中删去，进一步消除液位高度数据和容器高度数据识别过程中的误差数据，提高识别准确性，有利于自动控制出水，减少满杯溢出的风险。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：获取出水设备所处空间的环境温度；根据环境温度确定传播速度。
在该技术方案中，回波信号的传播速度取决于传播介质的温度，温度越高，传播速度越大。为了能够准确计算出采样时长以及容器和液面的高度，通过出水设备所处空间的环境温度查找对应的传播速度。避免了换金高温度导致的计算误差，有利于锅炉采样数据同时提高高度计算精度，减少满杯溢出的风险。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据环境温度确定传播速度，包括：根据环境温度和传播速度之间的对应关系，确定环境温度对应的传播速度；或向服务器发送环境温度的传播速度查询请求，根据服务器的反馈信息确定传播速度。
在该技术方案中，可以通过预存在装置中的环境温度和传播速度之间的对应关系，查找环境温度对应的传播速度，提高传播速度的获取速度，降低传播速度获取的实现条件。在出水设备能够接入网络的情况下，出水设备还可以向服务器发送环境温度的传播速度查询请求，根据服务器返回的反馈信息得到环境温度对应的传播速度，从而减少出水设备的运算量，进一步简化识别算法，降低出水设备的运行负担。
在上述任一技术方案中，进一步地，根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态，包括：确定液位高度数据中信号幅值的峰值对应的液位信号时长；确定容器高度数据中信号幅值的峰值对应的容器信号时长；根据液位信号时长和容器信号时长，分别计算液位高度和容器高度；确定液位高度和容器高度的比值；基于比值小于出水阈值，控制出水组件出水；基于比值大于或等于出水阈值，控制出水组件停止出水。
在该技术方案中，将高度数据中信号幅值的最大值的信号数据对应的信号时长，也即高度数据的波峰对应的时间，作为用于计算高度的回波信号的信号传播时长(液位信号时长和容器信号时长)。通过液位信号时长和容器信号时长，即可确定超声波信号传播到容器极易容器内液面所需的时间，并利用液位信号时长和容器信号时长分别计算出液位高度和容器高度。具体地，采用如下公式计算液位高度和容器高度：
H1＝H-(v×t1/2)，
H2＝H-(v×t2/2)，
其中，H1表示液位高度，H2表示容器高度，t1表示液位信号时长，t2表示容器信号时长，H表示超声波组件和载物部件之间的距离，v表示回波信号的传播速度。
然后计算液位高度和容器高度的比值，以确定液位高度在容器内所占的比例。若液位高度和容器高度的比值小于预设的出水阈值时，控制出水组件出水，以使液体持续流入容器内。在接水过程中，由于液体的不断注入，液位高度不断升高，液位高度数据随着液面高度提高逐步向容器高速数据位置移动。不断重复进行液位高度的识别，直至液位高度和容器高度的比值大于或等于预设的出水阈值，说明液位以达到容器的指定位置，若继续初会容易导致液体溢出，则控制出水组件停止出水。从而通过液位高度和容器高度的比值控制出水组件，实现了自动出水，并在液体达到指定位置后自动停止放水，操作简便，接水过程更加智能化，并且能适用于各种形状的容器，保证容器中的液体不会溢出，可靠性高。
其中，出水阈值可以设置不同的值，可根据用户的接水需求、出水组件关闭后残留在出水管道中的液体量等合理设置。
本发明第二方面提供的控制装置，包括处理器，存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现第一方面提出的出水设备的控制方法的步骤。因此该控制装置具备第一方面提出的出水设备的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
本发明第三方面提供的出水设备，包括：出水口；超声波组件，靠近出水口设置；出水组件，与出水口连通；第二方面提出的控制装置，与超声波组件和出水组件连接。因此该出水设备具备第二方面提出的控制装置的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
具体地，出水组件用于控制液体流出，出水组件可以是控制出水的阀体，也可以是水泵。
在上述任一技术方案中，进一步地，出水设备还包括载物部件，用于放置容器；温度传感器，与控制装置连接，温度传感器用于检测出水设备所处空间的环境温度。
在该实施例中，沿出水设备的高度方向，在出水口下方设置载物部件，容器能够置于载物部件和出水口之间，并通过出水口向容器注入液体。出水设备还包括与出水设备控制装置连接的温度传感器，通过温度传感器来检测出水设备所处控件的环境温度，以便于根据环境温度查找超声波传播速度。
具体地，出水设备还包括检测组件，其中检测组件包括：重力传感器、压力传感器、摄像头或红外距离传感器等，通过检测组件识别容器是否放置在载物部件上或位于出水口和载物部件之间的区域，便于通过控制装置控制超声波组件发射超声波信号，以进行容器高度和液位的检测。
在上述任一技术方案中，进一步地，超声波组件的个数为至少两个，其中，一个超声波组件用于发射超声波信号，至少一个超声波组件用于接收回波信号。
在该实施例中，超声波组件的个数可以根据实际需要选取，为了实现对出水的自动控制，一般需要至少两个超声波组件。其中，至少两个超声波组件中一个超声波组件用于发射超声波，至少两个超声波组件中的至少一个超声波组件用于接收超声波，也即一个超声波发射组件，一个或者多个超声波接收组件。
另外。超声波发射组件和超声波接收组件也可以合二为一，也即一个超声波组件既能发射超声波信号，又能接收回波信号。
根据本发明的第四方面，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时执行第一方面提出的出水设备的控制方法。因此该可读存储介质具备第一方面提出的出水设备的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
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示出了本发明一个实施例的出水设备的控制方法的流程示意图之一；
图2示出了本发明一个实施例的出水设备的控制方法的流程示意图之二；
图3示出了本发明一个实施例的出水设备的控制方法的流程示意图之三；
图4示出了本发明一个实施例的出水设备的控制方法的流程示意图之四；
图5示出了本发明一个实施例的出水设备的控制方法的流程示意图之五；
图6示出了本发明一个具体实施例的采样数据示意图之一；
图7示出了本发明一个具体实施例的采样数据示意图之二；
图8示出了本发明一个实施例的控制装置结构框图；
图9示出了本发明一个实施例的出水设备结构示意图。
其中，图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
800控制装置，810出水口，820超声波组件，822超声波发射组件，824超声波接收组件，830载物部件，900容器。
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，本申请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受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图9描述根据本发明一些实施例所述的出水设备的控制方法、装置、出水设备和可读存储介质。
实施例1：
如图1所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，出水设备包括超声波组件和出水组件，该方法包括：
步骤102，控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；
步骤104，处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；
步骤106，根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。
在该实施例中，通过控制超声波组件发射强度较强的超声波，超声波信号在介质中传播，遇到出水设备的载物部件、容器或者液面等物体后反射回一个回波信号，再通过超声波组件接收回波信号，得到采样数据，其中，采样数据包括回波信号的信号传播时长和信号幅值之间的关系。通过与液位高度数据和容器高度数据相关的时间窗对采样数据进行处理和筛选，得到用于表示液位高度的液位高度数据和用于表示容器高度的容器高度数据。利用液位高度数据和容器高度数据分析出液位高度和容器高度，并判断页面高度是否已经达到容器的高度，进而控制出水组件出水。从而接收到回波信号的信号时长，信号幅值，特定信号的时间窗来建模分析接收到的超声波回波采样数据。一方面，简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，另一方面，确保液位高度和容器高度的识别准确率，实现了自动控制出水，使用方便，能够适用于各种容积不定的容器，减少满杯溢出的风险。
具体地，可以理解的是，出水设备包括超声波组件和出水组件，超声波组件靠近出水设备的出水口设置，出水组件与出水口连通。超声波组件的个数可以根据实际需要选取，为了实现对出水的自动控制，一般需要至少两个超声波组件，其中，至少两个超声波组件中一个超声波组件用于发射超声波，至少两个超声波组件中的至少一个超声波组件用于接收超声波，也即一个超声波发射组件，一个或者多个超声波接收组件。
另外。超声波发射组件和超声波接收组件也可以合二为一，也即一个超声波组件既能发射超声波信号，又能接收回波信号。
可以理解的是，出水组件用于控制液体流出，出水组件可以是控制出水的阀体，也可以是水泵。
实施例2：
如图2所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，包括：
步骤202，控制超声波组件发出多个预设频率的超声波信号；
步骤204，以预设频率作为采样频率，对多个预设频率的超声波信号的回波信号进行采样，形成采样数据；
步骤206，处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；
步骤208，根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。
在该实施例中，控制超声波组件发出多个预设频率的超声波信号。其中，载物部件和超声波组件之间的距离越大，也即载物部件距离出水口越远，所需的信号强度也就越大，则发射的超声波信号的个数也越大，具体地，超声波信号的个数为3～20，例如5、12、18。从而保证超声波信号能够抵达载物部件，确保通过超声波信号能够对载物部件上放置的容器进行准确的检测。
进一步地，以相同的预设频率作为采样频率，通过超声波组件对多个预设频率的超声波信号接触物体后反射的回波信号进行采样，得到采样数据。从而能够利用采样数据识别出容器高度数据和液位高度数据，以判断容器高度和液位高度之间的差距，并以此为依据对出水组件进行控制，保证多种不同高度的容器中的液体不会溢出，操作简便，满足用户使用需求。具体地，预设频率的选取范围为15KHz～300KHz，例如，25KHz、58KHz、120KHz、180KHz、260KHz。预设频率越大，超声波信号的时长越短，超声波信号的检测精度越高。
具体地，出水设备可以通过重量传感器、距离检测组件等检测容器是否放置于出水设备的载物部件上，其中，距离检测组件可以是红外测距传感器、超声波组件、摄像头等。例如，通过重量传感器检测到重量大于载物部件本身的重量，则判定有容器放置在出水设备的载物部件上，此时控制超声波组件发射超声波信号，以进行容器和液位的高度识别。从而能够有效降低出水设备的功耗，而且能够避免超声波组件长时间工作对周围设备或人造成的不良影响。
实施例3：
如图3所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，包括：
步骤302，控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；
步骤304，根据超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据；
步骤306，从采样数据中去除盲区信号数据和信号时长大于采样时长的信号数据；
其中，考虑到当多个预设频率的超声波信号发射完后，超声波组件存在余震，仍有不断衰弱的超声波信号发出。而且为了更好的接收回波信号，用于发射超声波的超声波发射组件和用于接收超声波的超声波接收组件通常设在靠近出水口的位置，使得发射出的部分超声波信号会优先被超声波接收组件接收，但此时接收到的回波信号并不是用于检测物体距离所需的回波信号，所以对于超声波组件接收到的首次回波信号会与发射波(包括超声波组件的余震)叠加在一起，造成回波无法分辨，从而形成盲区。为此，先根据发射出的超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据，将盲区信号数据和信号时长大于采样时长的信号数据从采样数据中去除，得到有效信号数据，以消除识别液位高度数据和容器高度数据时可能造成误差的信号数据。
具体地，可以理解的是，当超声波信号的传播距离不同时，回波信号的传播时间也是不同的。因此，可以根据超声波组件与载物部件之间的距离确定超声波信号在超声波组件与载物部件之间传播所需的时长，并以此作为单次检测的采样时长，若采样数据的信号时长大于采样时长，说明该物体与超声波组件之间的距离大于载物部件与超声波组件之间的距离，则可以将该采样数据的判定为与容器无关的信号数据。具体地，获取超声波组件和载物部件之间的距离和回波信号的传播速度，并采用如下公式计算采样时长：
t＝2×H/v，
其中，t表示采样时长，H表示超声波组件和载物部件之间的距离，v表示传播速度。
需要说明的是，传播距离越近，信号强度越强，采样数据的幅值也就越低。
步骤308，将采样数据中的首个峰值信号数据作为容器高度数据；
其中，由于出水口与载物部件之间放置了容器，超声波信号的传播距离减小，就收到回波信号的时长也相应的减小，同时超声波信号在传播时遇到容器沿或液体时，会有较多的能量被反射。因此，反射的回波信号的幅值也较强。若回波信号在小于采样时长的某个时间范围内有幅值的突变，说明超声波信号检测到了容器或液体。而且由于容器到超声波组件的距离较近，所以超声波组件会先收到容器高度对应的回波信号，所以将去除盲区信号数据的采样数据(有效信号数据)中的首个幅值突变，也即峰值信号数据判定为表示容器高度数据。
步骤310，根据盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，确定时间窗的幅值；
步骤312，根据超声波信号的个数和每个超声波信号的时长，确定时间窗的时长；
步骤314，将采样数据中满足时间窗的信号数据，作为液位高度数据；
其中，根据盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，设定液位高度数据相关的时间窗的幅值，具体地，采用如下公式计算时间窗的幅值：
F＝F0×k，
其中，F表示时间窗的幅值，F0表示盲区信号幅值，k表示幅值系数，幅值系数与容器的材质、容器的结构特征，容器内液体的种类中至少一项相关，幅值系数的选取范围为0.5～0.85。容器的结构特征可以是容器沿的厚度、容器上的螺纹等。
根据超声波信号的个数和每个超声波信号的时长，设定时间窗的时长，其中，每个超声波信号的时长为发射超声波信号的用时，可通过超声波信号的预设频率计算得到，具体地，采用如下公式计算时间窗的时长：
T＝△t×N×2，
其中，T表示时间窗的时长，△t表示超声波信号的时长，N表示超声波信号的个数。
将采样数据中满足时间窗的信号数据，也即幅值大于时间窗的幅值，信号时长大于时间窗的时长的信号数据，作为液位高度数据。
步骤316，根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。
在该实施例中，通过对接收到的回波信号的波形处理，并从接收回波信号的信号时长，得到的采样数据的幅值，液位相关的时间窗三个维度来建模分析，从而简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，且保证识别的准确性，有利于防止满杯溢出。
实施例4：
如图4所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，包括：
步骤402，控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；
步骤404，根据超声波信号的个数，确定盲区；
步骤406，将盲区内的信号数据作为盲区信号数据；
步骤408，从采样数据中去除盲区信号数据、信号时长大于采样时长的信号数据和信号幅值小于底噪阀值的信号数据；
步骤410，将采样数据中的首个峰值信号数据作为容器高度数据；
步骤412，根据盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，确定时间窗的幅值；
步骤414，根据超声波信号的个数和每个超声波信号的时长，确定时间窗的时长；
步骤416，将采样数据中满足时间窗的信号数据，作为液位高度数据；
步骤418，根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。
在该实施例中，考虑到超声波信号的个数越多，发射超声波信号所需的时间就越长，且超声波组件产生的余震也越强。因此通过预设的超声波信号的个数与盲区信号时长的对应关系，确定个数对应的盲区信号时长，将采样数据中信号时长小于盲区信号时长的区域判定为盲区，盲区内的信号数据则为盲区信号数据。以便通过盲区信号数据筛选出采样数据中有效采样数据，进而提高液位高度数据和容器高度数据的识别准确度。
进一步地，考虑到周围环境噪声对超声波信号传播过程中造成的影响，将信号幅值小于底噪阀值的信号数据从采样数据中删去，进一步消除液位高度数据和容器高度数据识别过程中的误差数据，提高识别准确性，有利于自动控制出水，减少满杯溢出的风险。
实施例5：
根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，还包括：获取出水设备所处空间的环境温度；根据环境温度确定传播速度。
在该实施例中，回波信号的传播速度取决于传播介质的温度，温度越高，传播速度越大。为了能够准确计算出采样时长以及容器和液面的高度，通过出水设备所处空间的环境温度查找对应的传播速度。避免了换金高温度导致的计算误差，有利于锅炉采样数据同时提高高度计算精度，减少满杯溢出的风险。
例如，在15℃的空气中回波信号的传播速度为340m/s。
具体地，根据环境温度确定传播速度，包括以下两种方式：
方式一，根据环境温度和传播速度之间的对应关系，确定环境温度对应的传播速度。
在该实施例中，通过预存在装置中的环境温度和传播速度之间的对应关系，查找环境温度对应的传播速度，提高传播速度的获取速度，降低传播速度获取的实现条件。
方式二，向服务器发送环境温度的传播速度查询请求，根据服务器的反馈信息确定传播速度。
在该实施例中，在出水设备能够接入网络的情况下，出水设备还可以向服务器发送环境温度的传播速度查询请求，根据服务器返回的反馈信息得到环境温度对应的传播速度，从而减少出水设备的运算量，进一步简化识别算法，降低出水设备的运行负担。
实施例6：
如图5所示，根据本发明的一个实施例，提出了一种出水设备的控制方法，出水设备包括换热装置和电加热器，电加热器设置于出水设备的室内机，该方法包括：
步骤502，控制超声波组件发射超声波信号，并对通过超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；
步骤504，处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；
步骤506，确定液位高度数据中信号幅值的峰值对应的液位信号时长；
步骤508，确定容器高度数据中信号幅值的峰值对应的容器信号时长；
步骤510，根据液位信号时长和容器信号时长，分别计算液位高度和容器高度；
步骤512，确定液位高度和容器高度的比值；
步骤514，液位高度和容器高度的比值是否小于出水阈值，若是，进入步骤516，若否，进入步骤518；
步骤516，控制出水组件出水；
步骤518，控制出水组件停止出水。
在该实施例中，将高度数据中信号幅值的最大值的信号数据对应的信号时长，也即高度数据的波峰对应的时间，作为用于计算高度的回波信号的信号传播时长(液位信号时长和容器信号时长)。通过液位信号时长和容器信号时长，即可确定超声波信号传播到容器极易容器内液面所需的时间，并利用液位信号时长和容器信号时长分别计算出液位高度和容器高度。具体地，采用如下公式计算液位高度和容器高度：
H1＝H-(v×t1/2)，
H2＝H-(v×t2/2)，
其中，H1表示液位高度，H2表示容器高度，t1表示液位信号时长，t2表示容器信号时长，H表示超声波组件和载物部件之间的距离，v表示回波信号的传播速度。
然后计算液位高度和容器高度的比值，以确定液位高度在容器内所占的比例。若液位高度和容器高度的比值小于预设的出水阈值时，控制出水组件出水，以使液体持续流入容器内。在接水过程中，由于液体的不断注入，液位高度不断升高，液位高度数据随着液面高度提高逐步向容器高速数据位置移动。不断重复进行液位高度的识别，直至液位高度和容器高度的比值大于或等于预设的出水阈值，说明液位以达到容器的指定位置，若继续初会容易导致液体溢出，则控制出水组件停止出水。从而通过液位高度和容器高度的比值控制出水组件，实现了自动出水，并在液体达到指定位置后自动停止放水，操作简便，接水过程更加智能化，并且能适用于各种形状的容器，保证容器中的液体不会溢出，可靠性高。
其中，出水阈值可以设置不同的值，可根据用户的接水需求、出水组件关闭后残留在出水管道中的液体量等合理设置，例如60％、80％、90％。另外，在液位高度和容器高度的比值大于或等于出水阈值的情况下，输出踢提示信息，以提示用户接水完毕，例如，可以通过LED(发光二极管)灯的闪烁进行提示；再例如，通过音频组件发出提示音。
进一步地，在容器内的液体未达到指定位置时，用户可能随时会移开容器。在检测到容器己从出水口与载物部件之间移开时，控制出水组件停止出水。其中，检测容器是否己从出水口与载物部件之间移开方式与判断是否有容器置于载物部件上相类似，例如，重量传感器检测到的重量从大于载物部件的重量变化为载物部件的重量，此时判定容器离开载物部件，停止出水，或者通过摄像头拍摄的图像识别出出水口下方无容器，则控制出水组件停止出水。
实施例7：
根据本发明的一个具体实施例，以出水设备为饮水机为例，提出了一种饮水机及其控制方法。
详细地，如图9所示，在饮水机出水口，安装有超声波组件820(超声波发射组件822和超声波接收组件824)，超声波发射组件822和超声波接收组件824通过连接线与控制装置800相连，超声波的频率选取范围：15K-300KHz，本实施例中选用58KHz为例进行说明。饮水机出水由控制装置800根据超声波的信号控制水泵(出水组件)工作实现，水泵也可以用电磁阀代替。超声波发射组件822和超声波接收组件824可以合二为一，也可以选择分离的元器件。
方法工作流程如下：
第一步：如图9所示，根据饮水机设计的出水口810到接水台面(载物部件830)的距离H计算超声波总的AD采样时长t。以环境温度为15℃为例，超声波在空气中传播速度是340m/s，t＝2×H/340。
第二步：控制装置800控制超声波发射组件822输出N个58KHz的脉冲波形，每个脉冲冲形用时为Δt，N选取范围：5～12。同时控制装置800以相同的频率通过AD采样接收超声波接收组件824的信号数据，总的采样时间为第一步计算得到的采样时长t。
第三步：单次采样周期完成后，得到如图6所示的一个波形数据(采样数据)。
第四步：移除掉盲区信号和采样时长之后的区域的信号，保留两条线中间的有效信号进行分析，其中，从左至右的第一条线为盲区信号时长，第二条线为采样时长。
第五步：移除有效信号中低于底噪阀值的数据，得到如图7所示的信号数据。
第六步：如图9所示，水杯(容器900)杯沿到超声波发射组件822的距离较近，所以超声波接收组件824会先收到水杯杯沿返回的信号，可根据接收到回波信号的时间确定如图6和图7所示的杯高信号。将杯高信号的幅度对应的时间作为接收到杯沿返回的回波信号的时间t2，则杯沿的高度H2＝H-(340×t2/2)。
第七步：采样时长之前的区域中，查找满足如图6和图7所示的时间窗的波形数据即为液位高度数据。其中，时间窗的设定：幅度取盲区信号幅度×0.8(幅度系数)，时长取Δt×N×2。将液位信号的幅度对应的时间作为接收到液面返回的回波信号的时间t1，则液位高度H1＝H-(340×t1/2)。
第八步：计算H1<H2×85％(出水阈值)时，处理器启动水泵开始出水。
第九步：重复第七步和第八步，液位信号随着液面高度提高逐步向杯高信号位置移动。当H1≥H2×85％时，控制装置800关闭水泵停止出水。
在该实施例中，通过对接收到的超声波回波波形处理，从接收的时间，采样数据幅值，特定信号的时间窗三个维度来建模分析，从而识别杯高信号和液位信号，算法简单，可以方便的移植到各常用MCU平台。并且将识别出杯高信号和液位信号转换成杯高和液位，当液位高度快接近杯高时，提前停止饮水机出水，防止水杯溢出。
实施例8：
如图8所示，根据本发明第二方面的实施例提出了一种控制装置800，包括处理器804，存储器802及存储在存储器802上并可在处理器804上运行的程序或指令，程序或指令被处理器804执行时实现第一方面实施例提出的出水设备的控制方法的步骤。因此该控制装置800具备第一方面实施例提出的出水设备的控制方法的全部有益效果。
实施例9：
如图9所示，根据本发明第三方面的实施例提出了一种出水设备，包括：出水口810、超声波组件820、出水组件(图中未示出)、第二方面实施例提出的控制装置800。
详细地，超声波组件820靠近出水设备的出水口810设置，出水组件与出水口810连通。控制装置800与出水组件和超声波组件820连接。控制装置800执行程序或指令时实现以下步骤：控制超声波组件820发射超声波信号，并对通过超声波组件820接收的回波信号进行采样，形成采样数据；处理采样数据，确定采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；根据液位高度数据和容器高度数据，控制出水组件的状态。其中通过图9中的虚线表示超声波的传播路径。
在该实施例中，通过控制超声波组件820发射强度较强的超声波，超声波信号在介质中传播，遇到物体后反射回一个回波信号，再通过超声波组件820接收回波信号，得到采样数据，其中，采样数据包括回波信号的信号传播时长和信号幅值之间的关系。通过与液位高度数据和容器高度数据相关的时间窗对采样数据进行处理和筛选，得到用于表示液位高度的液位高度数据和用于表示容器高度的容器高度数据。利用液位高度数据和容器高度数据分析出液位高度和容器高度，并判断页面高度是否已经达到容器的高度，进而控制出水组件出水。从而接收到回波信号的信号时长，信号幅值，特定信号的时间窗来建模分析接收到的超声波回波采样数据。一方面，简化用于识别液位高度和容器高度的算法，便于移植到多种常用控制平台，另一方面，确保液位高度和容器高度的识别准确率，实现了自动控制出水，使用方便，能够适用于各种容积不定的容器，减少满杯溢出的风险。
具体地，超声波组件820的个数可以根据实际需要选取，为了实现对出水的自动控制，一般需要至少两个超声波组件，其中，至少两个超声波组件中一个超声波组件用于发射超声波，至少两个超声波组件中的至少一个超声波组件用于接收超声波，也即一个超声波发射组件822，一个或者多个超声波接收组件824。
进一步地，出水设备还包括载物部件830和温度传感器(图中未示出)。其中，沿出水设备的高度方向，在出水口810下方设置载物部件830，载物部件830用于放置容器900。温度传感器与控制装置800连接，温度传感器用于检测出水设备所处空间的环境温度，以便于根据环境温度查找超声波传播速度。
可以理解的是，出水设备还包括检测组件，其中检测组件包括：重力传感器、压力传感器、摄像头或红外距离传感器等，通过检测组件识别容器是否放置在载物部件上或位于出水口和载物部件之间的区域，便于通过控制装置控制超声波组件发射超声波信号，以进行容器高度和液位的检测。
进一步地，出水设备包括饮水机、咖啡机、奶茶机等能够时间接水功能的设备。
实施例10：
根据本发明的第四方面的实施例，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时执行第一方面实施例提出的出水设备的控制方法。因此该可读存储介质具备第一方面实施例提出的出水设备的控制方法的全部有益效果，为避免重复，不再过多赘述。
在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“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；“相连”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 (12)
1.一种出水设备的控制方法，其特征在于，所述出水设备包括超声波组件和出水组件，所述控制方法包括：
控制所述超声波组件发射超声波信号，并对通过所述超声波组件接收的回波信号进行采样，形成采样数据；
处理所述采样数据，确定所述采样数据中的液位高度数据和容器高度数据；
根据所述液位高度数据和所述容器高度数据，控制所述出水组件的状态；
所述出水设备还包括：载物部件；所述处理所述采样数据，确定所述采样数据中的液位高度数据和容器高度数据，包括：
根据所述超声波信号的个数确定所述采样数据中的盲区信号数据；
从所述采样数据中去除所述盲区信号数据和信号时长大于采样时长的信号数据；
将所述采样数据中的首个峰值信号数据作为所述容器高度数据；
根据所述盲区信号数据的盲区信号幅值和幅值系数，确定时间窗的幅值；
根据所述超声波信号的个数和每个所述超声波信号的时长，确定所述时间窗的时长；
将所述采样数据中满足所述时间窗的信号数据，也即幅值大于时间窗的幅值，信号时长大于时间窗的时长的信号数据，作为所述液位高度数据；
所述幅值系数与所述容器的材质、所述容器的结构特征，所述容器内液体的种类中至少一项相关；
所述出水设备还包括载物部件，所述控制所述超声波组件发射超声波信号，并对通过所述超声波组件接收的回波信号进行采样，包括：
控制所述超声波组件发出多个预设频率的超声波信号；
以所述预设频率作为采样频率，对所述多个预设频率的超声波信号的回波信号进行采样，
其中，所述超声波信号的个数与所述载物部件和所述超声波组件之间的距离成正比。
2.根据权利要求1所述的出水设备的控制方法，其特征在于，
所述采样时长与所述超声波组件和所述载物部件之间的距离、以及所述回波信号的传播速度相关。
3.根据权利要求2所述的出水设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述超声波信号的个数确定采样数据中的盲区信号数据，包括：
根据所述超声波信号的个数，确定盲区；
将所述盲区内的信号数据作为所述盲区信号数据。
4.根据权利要求2所述的出水设备的控制方法，其特征在于，所述处理所述采样数据，还包括：
从所述采样数据中去除信号幅值小于底噪阀值的信号数据。
5.根据权利要求2所述的出水设备的控制方法，其特征在于，还包括：
获取所述出水设备所处空间的环境温度；
根据所述环境温度确定所述传播速度。
6.根据权利要求5所述的出水设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述环境温度确定所述传播速度，包括：
根据环境温度和传播速度之间的对应关系，确定所述环境温度对应的所述传播速度；或
向服务器发送所述环境温度的传播速度查询请求，根据所述服务器的反馈信息确定所述传播速度。
7.根据权利要求1所述的出水设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述液位高度数据和所述容器高度数据，控制所述出水组件的状态，包括：
确定所述液位高度数据中信号幅值的峰值对应的液位信号时长；
确定所述容器高度数据中信号幅值的峰值对应的容器信号时长；
根据所述液位信号时长和所述容器信号时长，分别计算液位高度和容器高度；
确定所述液位高度和所述容器高度的比值；
基于所述比值小于出水阈值，控制所述出水组件出水；
基于所述比值大于或等于所述出水阈值，控制所述出水组件停止出水。
8.一种控制装置，其特征在于，包括处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的出水设备的控制方法的步骤。
9.一种出水设备，其特征在于，包括：
出水口；
超声波组件，靠近所述出水口设置；
出水组件，与所述出水口连通；
如权利要求8所述的控制装置，与所述超声波组件和所述出水组件连接。
10.根据权利要求9所述的出水设备，其特征在于，还包括：
载物部件，用于放置容器；
温度传感器，与所述控制装置连接，所述温度传感器用于检测所述出水设备所处空间的环境温度。
11.根据权利要求9所述的出水设备，其特征在于，
所述超声波组件的个数为至少两个，其中，一个超声波组件用于发射超声波信号，至少一个超声波组件用于接收回波信号。
12.一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或所述指令被处理器执行时执行如权利要求1至7中任一项所述的出水设备的控制方法。
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