CN117369558B - 一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及餐炉保温技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，包括：若干储餐仓；温度调节模块，用以对各储餐仓内的菜品温度进行调节；温度感应模块，其用以检测菜品的上层温度及下层温度；温度分析模块，用以确定菜品的保温类型和菜品的传热系数；判定控制模块，用以控制温度调节模块采用对应的调温工作参数提供调温气体；反馈调节模块，用以修正单个储餐仓的调温气体对应的调温工作参数；本发明在保温餐炉的工作中采用气体传热的方式，在菜品保温中，针对用户易于拿取的上层菜品进行加热，提高了加热效率，避免加热菜品底部持续加热导致的菜品底部过熟，从而实现了保温餐炉的高效保温。
Description
技术领域
本发明涉及餐炉保温技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统。
背景技术
目前，餐炉保温普遍采用的方式是利用铝发热板对装有水的积水盘进行加热，通过热传导的方式，对放置在积水盘上的食物盘进行加热，从而对餐炉内的菜品进行加热，但采用水加热的方式需要专人看管及时更换热水，温度控制不精确，无法同时对多个餐炉进行同一控制，因此需要发明一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统。
目前常用的保温餐炉控制系统为申请公开号为CN112799448B公开了一种基于人工智能的温度控制电路，包括市电电源、降压整流滤波模块、开关模块、稳压可调节模块、温度显示模块、温度过低加速加热模块、加热模块、过热报警断电模块、电热器工作模块，所述市电电源连接降压整流滤波模块、电热器工作模块，降压整流滤波模块连接开关模块，开关模块连接稳压可调节模块，稳压可调节模块连接温度显示模块、温度过低加速加热模块、加热模块、过热报警断电模块，温度过低加速加热模块连接电热器工作模块，加热模块连接电热器工作模块，过热报警断电模块连接电热器工作模块，与现有技术相比，该发明的有益效果是：该发明可以自动的对温度进行调节，在出现超过恒定温度时，电路会自动启动保护功能。
但是，上述方法存在以下问题：保温过程中采用底部加热的方式，易产生受热不均，导致上部的菜品和底部的菜品存在温差，并且，由于菜品拿取时，一般自上而下进行取用，用户取用的菜品为上层部分，下部加热的方式使上层温度达标时往往下层存在过热或过熟问题。
发明内容
为此，本发明提供一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，用以克服现有技术中保温过程中采用底部加热的方式，易产生受热不均导致上部的菜品和底部的菜品存在温差下层菜品存在过熟的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，包括：
具有菜品拿取口的若干储餐仓；
温度调节模块，其与各储餐仓相连，用以通过向各所述储餐仓内通入调温气体对各储餐仓内的菜品温度进行调节；
温度感应模块，其用以检测菜品的上层温度及下层温度；
温度分析模块，其与所述温度感应模块相连，用以根据菜品的下层温度确定菜品的保温类型，根据菜品的上层温度与下层温度的温差确定菜品的传热系数；
判定控制模块，其分别与各储餐仓、所述温度感应模块和所述温度调节模块相连，用以控制温度调节模块采用对应的调温工作参数提供调温气体；
反馈调节模块，其与所述判定控制模块相连，用以根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温工作参数；
其中，所述调温工作参数包括调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量，所述开启频率为所述菜品拿取口在单位时间的开启时长。
进一步地，所述温度调节模块包括：
调温气体发生单元，其用以将调温气体处理为设定温度；
调温气体输送单元，其分别与各所述储餐仓相连通，用以根据所述调温工作参数向储餐仓输送设定调温工作参数的调温气体。
进一步地，所述温度感应模块包括：
第一温度传感器，其设置在与所述储餐仓的菜品盘接触的底部，用以检测菜品的下层温度；
第二温度传感器，其设置在与所述储餐仓的菜品盘接触的上部，用以检测菜品的上层温度；
外温传感器，其设置在所述储餐仓的外部，用以检测所述储餐仓的外部环境温度；
触发检测器，其与所述菜品拿取口相连，用以检测各储餐仓的开启频率。
进一步地，所述判定控制模块包括：
输送控制器，其与所述调温气体输送单元相连，用以控制调温气体输送单元输送的调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量；
云端判定器，其分别与所述输送控制器和所述温度分析模块相连，用以接收各储餐仓的所述保温类型和所述传热系数，以及根据保温类型、所述传热系数及菜品上层温度确定各储餐仓的调温工作参数。
进一步地，所述温度分析模块设置有菜品和目标保温温度范围的对照表，并根据菜品的下层温度与目标保温温度范围的最低温度进行比对，确定菜品的保温类型；
其中，所述保温类型包括降温和升温。
进一步地，所述传热系数由下式确定：
其中，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，T1i为第i个储餐仓的菜品的上层温度，T2i为第i个储餐仓的菜品的下层温度。
进一步地，所述云端判定器根据所述保温类型及菜品的上层温度确定通入对应的储餐仓的调温气体温度；
其中，所述云端判定器根据保温类型确定调温气体的基础温度，并根据基础温度及菜品的上层温度与目标保温温度的差值确定所述调温气体温度。
进一步地，所述云端判定器根据所述调温气体温度及所述传热系数确定调温气体的单位流量；
所述单位流量由下式确定：
，
其中，Li为第i个储餐仓的调温气体的单位流量，Ti为第i个储餐仓的调温气体温度，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，L0为第i个储餐仓的调温气体的预设单位流量；
其中，所述单位流量为单位时间内气体的流量，所述预设单位流量由菜品的表面积确定。
进一步地，所述反馈调节模块根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温温度；
，
其中，Ti”为修正后的第i个储餐仓的调温气体温度，Ti’为修正前的第i个储餐仓的调温气体温度，g为第i个储餐仓的开启频率，Tw为储餐仓的外部温度，Ta0为第i个储餐仓的菜品的目标保温温度。
进一步地，所述云端判定器还设置有菜品和其对应菜品的调温气体湿度的对照表，根据菜品的类型确定调温气体的湿度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过采用上述技术方案，改变传统保温餐炉采用底部传热的方式导致底部局部菜品的温度超过目标保温温度，而上部的菜品未达到保温需求的弊端，转为在保温餐炉的工作中采用气体传热的方式，从而实现了保温餐炉底部菜品和上部菜品在相同温度时不存在过加热导致的熟度差异，同时，采用自上而下的加热方式提高了菜品的加热与用户用餐需求的匹配程度，提高了餐炉的加热效率。
进一步的，基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其采用上述气体保温技术，相较于底部加热的传统餐炉，能够直接加热上部菜品，在上层菜品的目标保温温度相同的条件下，比底部加热的传统餐炉，节约至少50%的能源，具有加热速度快，并且节约使用成本的优点。
附图说明
图1为本发明实施例基于人工智能的温控保温餐炉控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例温度调节模块的结构示意图；
图3为本发明实施例温度感应模块的结构示意图；
图4为本发明实施例反馈调节模块的工作示意图；
其中：调温气体发生单元1；调温气体输送单元2；第一传感器3；第二传感器4；温度调节模块5；触发检测器6；外温传感器7。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统的结构示意图，包括：
具有菜品拿取口的若干储餐仓；
温度调节模块，其与各储餐仓相连，用以通过向各储餐仓内通入调温气体对各储餐仓内的菜品温度进行调节；
温度感应模块，其用以检测菜品的上层温度及下层温度；
温度分析模块，其与温度感应模块相连，用以根据菜品的下层温度确定菜品的保温类型，根据菜品的上层温度与下层温度的温差确定菜品的传热系数；
判定控制模块，其分别与各储餐仓、温度感应模块和温度调节模块相连，用以控制温度调节模块采用对应的调温工作参数提供调温气体；
反馈调节模块，其与判定控制模块相连，用以根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温工作参数；
其中，调温工作参数包括调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量，开启频率为菜品拿取口在单位时间的开启时长。
通过采用上述技术方案，改变传统保温餐炉采用底部传热的方式，上部的菜品与空气接触，散热较快，因此需要底部持续加热，导致上层菜品温度达到目标保温温度时底部菜品的温度已超过目标保温温度，从而底部菜品加热时长和保温温度均高于上层菜品导致底部菜品过熟的弊端，本发明在保温餐炉的工作中采用气体传热的方式，同时，结合用户拿取菜品的方式一般为自上而下拿取，因此，菜品保温中，针对用户易于拿取的上层菜品进行加热，提高了加热效率，避免加热菜品底部持续加热导致的菜品底部过熟，从而实现了保温餐炉的高效保温。
请参阅图2所示，其为本发明实施例温度调节模块的结构示意图，本发明实施例温度调节模块，包括：
调温气体发生单元1，其用以将调温气体处理为设定温度；
调温气体输送单元2，其分别与各储餐仓相连通，用以根据调温工作参数向储餐仓输送设定调温工作参数的调温气体。
本发明实施例通过设置温度调节模块，通过使用调温气体对菜品进行加热，有效保证了上层菜品的加热有效性，同时，调温气体的温度和湿度能够根据菜品种类进行设定，相较于底部加热，避免了菜品水分的蒸发，有效提高了保温菜品的口感。
请参阅图3所示，其为本发明实施例温度感应模块的结构示意图，本发明实施例温度感应模块，包括：
第一温度传感器3，其设置在与储餐仓的菜品盘接触的底部，用以检测菜品的下层温度；
第二温度传感器4，其设置在与储餐仓的菜品盘接触的上部，用以检测菜品的上层温度；
外温传感器7，其设置在储餐仓的外部，用以检测储餐仓的外部环境温度；
触发检测器6，其与菜品拿取口相连，用以检测各储餐仓的开启频率。
本发明实施例通过设置温度感应模块，对环境或储餐仓内部的温度进行实时监测，为本发明的菜品温度控制提供了实施基础。可以理解的是，上述温度传感器、触发检测器，能够使用现有技术中的任一种实现方式，在此不再赘述。
具体而言，温度分析模块能够设置有菜品和目标保温温度范围的对照表，并根据菜品的下层温度与目标保温温度范围的最低温度进行比对，确定菜品的保温类型；
其中，保温类型包括降温和升温。
例如，在实施中，若菜品的下层温度小于目标保温温度的最低保温温度，温度分析模块判定菜品的保温类型为升温；
若菜品的下层温度大于目标保温温度的最高保温温度，温度分析模块判定菜品的保温类型为降温。
可以理解的是，本发明中的温控保温餐炉控制系统对菜品能够进行升温或降温，以使菜品维持在目标保温温度或目标保温温度范围内，本发明实施例通过设置温度分析模块，对温度数据进行趋势分析，识别温度变化的形式，确定保温类型，有助于精确设置采用对应的保温策略，确保保温系统处于有效的工作状态。
在一个实施例中，具体而言，判定控制模块包括：
输送控制器，其与调温气体输送单元相连，用以控制调温气体输送单元输送的调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量；
云端判定器，其分别与输送控制器和温度分析模块相连，用以接收各储餐仓的保温类型和传热系数，以及根据保温类型、传热系数及菜品上层温度确定各储餐仓的调温工作参数。
本发明实施例中的输送控制器用以控制向储餐仓输送的调温气体的调温工作参数，云端判定器用来根据各检测的参数具体执行调温工作参数的计算逻辑，有效的保证了本发明温控保温餐炉控制系统的有效性。
具体而言，传热系数由下式确定：
，
其中，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，T1i为第i个储餐仓的菜品的上层温度，T2i为第i个储餐仓的菜品的下层温度。
可以理解的是，由于菜品的不同，传热系数各不相同，通过传热系数能够表征菜品的受热难易程度和保温性能，提高了对单个储餐仓的菜品的保温控制的精确性，提高了菜品的保温效率。
具体而言，云端判定器根据保温类型及菜品的上层温度确定通入对应的储餐仓的调温气体温度；
其中，云端判定器根据保温类型确定调温气体的基础温度，并根据基础温度及菜品的上层温度与目标保温温度的差值确定调温气体温度。
在实施中，菜品对应的储餐仓的保温类型（升温或降温）确定后，能够根据调温气体发生单元的工作参数设定有调温气体的基础温度，例如，一般的，环境温度在5℃～30℃范围左右，保温类型为升温时，设定调温气体的基础温度为80℃～100℃；保温类型为降温时，设定调温气体的基础温度为5℃～0℃。
在实施中，第i个储餐仓的调温气体温度Ti由以下公式确定：
，
其中，ΔTi=T1i-Ti0，Ti0为第i个储餐仓的菜品的目标保温温度。
请参阅表1所示，其为本发明实施例菜品与目标保温温度的对照表，目标保温温度能够由菜品和目标保温温度的对照表确定，或者，在具有菜品和目标保温温度范围的对照表中，根据目标保温温度范围的任一中间值确定。
表1菜品与目标保温温度的对照表
| 菜品 | 目标保温温度/℃ | 目标保温温度范围/℃ |
| 宫保鸡丁 | 40 | 38～45 |
| 鸡汤 | 60 | 55～65 |
| 鸡丝拉皮 | 10 | 8～15 |
| 烧三丝 | 42 | 40～45 |
| 照烧鸡翅 | 50 | 48～52 |
| 水煮鱼 | 65 | 60～70 |
本发明实施例通过设置判定控制模块，可以自动进行决策，减轻了人工干预的需求，实时响应各储餐仓的变化，确定调温气体，传热系数及菜品上层温度可以精准确定各储餐仓的调温工作参数。
具体而言，云端判定器根据调温气体温度Ti及传热系数fi确定调温气体的单位流量；
单位流量由下式确定：
，
其中，Li为第i个储餐仓的调温气体的单位流量，Ti为第i个储餐仓的调温气体温度，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，L0为第i个储餐仓的调温气体的预设单位流量；
其中，单位流量为单位时间内气体的流量，预设单位流量由菜品的表面积确定，对于确定的储餐仓的餐盘而言，预设单位流量需满足储餐仓的餐盘上的菜品自上而下厚度在1cm的菜品能够在1分钟的时间内被加热或降温5摄氏度。
在实施中，一般的，菜品表面积为0.5～0.8m2，预设单位流量为1.5～3m³/h。
具体而言，云端判定器还设置有菜品和其对应菜品的调温气体湿度的对照表，根据菜品的类型确定调温气体的湿度。
在实施中，优选的，干炸类制品采用调温气体的湿度为10％RH～20％RH，炖汤类菜品采用调温气体的湿度为80％RH～90％RH，炒制类菜品采用调温气体的湿度为30％RH～70％RH；
可以理解的是，获取调温气体的湿度、温度和流量可以使用现有技术中的任一种实现方式，在此不再赘述。
请参阅图4所示，其为本发明实施例反馈调节模块的工作示意图，反馈调节模块根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温温度；
，
其中，Ti”为修正后的第i个储餐仓的调温气体温度，Ti’为修正前的第i个储餐仓的调温气体温度，g为第i个储餐仓的开启频率，Tw为储餐仓的外部温度，Ta0为第i个储餐仓的菜品的目标保温温度。
在实施中，第i个储餐仓的开启频率由以下公式确定：
,
其中，t1为单位时间内的开启时长，t2为单位时长。
可以理解的是，单位时长可根据储餐仓的具体使用场景进行对应设置。
可以理解的是，检测储餐仓的开启时长可以使用现有技术中的任一种实现方式，在此不再赘述。
可以理解的是，本发明实施例中，加热是对于保温类型为升温进行的表述，可以理解的是，对于保温类型为降温的表述，可适应性调整为冷却，在此不再赘述。
本发明实施例通过设置反馈调节模块，对温度的控制进行精确的调整，通过实时监测储餐仓的开启频率和储餐仓的外部温度，补偿温度波动，从而防止温度的快速波动，提高保温系统的稳定性，使保温系统保持在一个更稳定的状态。
上述实施例中所述的调温气体，可以采用不影响菜品食用性的任一种，例如，消毒后的空气或二氧化碳气体。
本实施例提供的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其采用上述气体保温技术，相较于底部加热的传统餐炉，能够直接加热上部菜品，在上层菜品的目标保温温度相同的条件下，比底部加热的传统餐炉，节约至少50%的能源，具有加热速度快，并且节约使用成本的优点。
具体而言，本发明的温控保温餐炉控制系统的温度调节模块还能够设置有位于餐盘下方的底部加热器，能够对餐盘中的菜品同时上下加热，进一步提高了加热速度，保证了菜品受热的均匀程度。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (10)
1.一种基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，包括：
具有菜品拿取口的若干储餐仓；
温度调节模块，其与各储餐仓相连，用以通过向各所述储餐仓内通入调温气体对各储餐仓内的菜品温度进行调节；
温度感应模块，其用以检测菜品的上层温度及下层温度；
温度分析模块，其与所述温度感应模块相连，用以根据菜品的下层温度确定菜品的保温类型，根据菜品的上层温度与下层温度的温差确定菜品的传热系数；
判定控制模块，其分别与各储餐仓、所述温度感应模块和所述温度调节模块相连，用以控制温度调节模块采用对应的调温工作参数提供调温气体；
反馈调节模块，其与所述判定控制模块相连，用以根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温工作参数；
其中，所述调温工作参数包括调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量，所述开启频率为所述菜品拿取口在单位时间的开启时长。
2.根据权利要求1所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述温度调节模块包括：
调温气体发生单元，其用以将调温气体处理为设定温度；
调温气体输送单元，其分别与各所述储餐仓相连通，用以根据所述调温工作参数向储餐仓输送设定调温工作参数的调温气体。
3.根据权利要求2所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述温度感应模块包括：
第一温度传感器，其设置在与所述储餐仓的菜品盘接触的底部，用以检测菜品的下层温度；
第二温度传感器，其设置在与所述储餐仓的菜品盘接触的上部，用以检测菜品的上层温度；
外温传感器，其设置在所述储餐仓的外部，用以检测所述储餐仓的外部环境温度；
触发检测器，其与所述菜品拿取口相连，用以检测各储餐仓的开启频率。
4.根据权利要求3所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述判定控制模块包括：
输送控制器，其与所述调温气体输送单元相连，用以控制调温气体输送单元输送的调温气体的温度、调温气体的湿度和调温气体的单位流量；
云端判定器，其分别与所述输送控制器和所述温度分析模块相连，用以接收各储餐仓的所述保温类型和所述传热系数，以及根据保温类型、所述传热系数及菜品上层温度确定各储餐仓的调温工作参数。
5.根据权利要求1所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述温度分析模块设置有菜品和目标保温温度范围的对照表，并根据菜品的下层温度与目标保温温度范围的最低温度进行比对，确定菜品的保温类型；
其中，所述保温类型包括降温和升温。
6.根据权利要求1所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述传热系数由下式确定：
，
其中，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，T1i为第i个储餐仓的菜品的上层温度，T2i为第i个储餐仓的菜品的下层温度。
7.根据权利要求4所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述云端判定器根据所述保温类型及菜品的上层温度确定通入对应的储餐仓的调温气体温度；
其中，所述云端判定器根据保温类型确定调温气体的基础温度，并根据基础温度及菜品的上层温度与目标保温温度的差值确定所述调温气体温度。
8.根据权利要求7所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述云端判定器根据所述调温气体温度及所述传热系数确定调温气体的单位流量；
所述单位流量由下式确定：
，
其中，Li为第i个储餐仓的调温气体的单位流量，Ti为第i个储餐仓的调温气体温度，fi为第i个储餐仓的菜品的传热系数，L0为第i个储餐仓的调温气体的预设单位流量；
其中，所述单位流量为单位时间内气体的流量，所述预设单位流量由菜品的表面积确定。
9.根据权利要求8所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述反馈调节模块根据储餐仓的开启频率和外部温度修正单个储餐仓的调温气体对应的调温温度；
，
其中，Ti”为修正后的第i个储餐仓的调温气体温度，Ti’为修正前的第i个储餐仓的调温气体温度，g为第i个储餐仓的开启频率，Tw为储餐仓的外部温度，Ta0为第i个储餐仓的菜品的目标保温温度。
10.根据权利要求9所述的基于人工智能的温控保温餐炉控制系统，其特征在于，所述云端判定器还设置有菜品和其对应菜品的调温气体湿度的对照表，根据菜品的类型确定调温气体的湿度。
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