本發(fā)明涉及智能水杯，尤其涉及一種智能水杯自動化殺菌控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代生活中，智能水杯作為一種便捷的飲水工具，越來越受到人們的青睞，然而，由于水杯經(jīng)常接觸水和人的口腔，容易滋生各種細(xì)菌和微生物，給使用者的健康帶來潛在威脅。

2、現(xiàn)有智能水杯的殺菌是采用水杯清潔方式，如手動清洗和簡單的消毒，往往效果有限且難以保證持續(xù)的衛(wèi)生狀況，目前市場上的一些智能水杯雖然具有殺菌功能，但大多采用固定的殺菌模式，無法根據(jù)水杯內(nèi)的實(shí)際細(xì)菌污染情況進(jìn)行靈活調(diào)整，會導(dǎo)致殺菌能量不足，無法有效清除細(xì)菌，并且難以準(zhǔn)確獲取細(xì)菌的類型、數(shù)量和分布等關(guān)鍵信息，從而導(dǎo)致智能水杯的殺菌效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種智能水杯自動化殺菌控制方法及系統(tǒng)，其主要目的在于提高智能水杯的殺菌效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種智能水杯自動化殺菌控制方法，包括：

3、向智能水杯中發(fā)射特定頻率的超聲波，并接收所述超聲波反射的超聲數(shù)據(jù)，對所述超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)，對所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，得到超聲信號，采集所述超聲信號對應(yīng)的信號特征信息；

4、根據(jù)所述信號特征信息，分析所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射特征，確定所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)中的初始聲波強(qiáng)度值和反饋聲波強(qiáng)度值，結(jié)合所述初始聲波強(qiáng)度值和所述反饋聲波強(qiáng)度值，計算所述超聲波在所述智能水杯中的超聲衰減系數(shù)；

5、測量所述智能水杯內(nèi)水的質(zhì)量密度，并記錄所述超聲波的回波周期，結(jié)合所述質(zhì)量密度和所述傳播周期，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)；

6、結(jié)合所述超聲散射特征、所述超聲衰減系數(shù)及所述超聲反射系數(shù)，對所述智能水杯進(jìn)行細(xì)菌鑒定，得到細(xì)菌類型，根據(jù)所述回波周期，定位所述細(xì)菌類型在所述智能水杯中的空間位置，并計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度，結(jié)合所述細(xì)菌活躍度、所述細(xì)菌類型及所述空間位置，對所述智能水杯內(nèi)的水進(jìn)行殺菌凈化，得到凈化水。

7、可選地，所述對所述超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)，包括：

8、從所述超聲數(shù)據(jù)中識別出超聲測量值和測量值數(shù)量，計算所述超聲測量值之間的測量差值；

9、根據(jù)所述測量值數(shù)量，計算所述超聲測量值對應(yīng)的測量平均值；

10、根據(jù)所述測量平均值，識別出所述超聲測量值中的異常測量值；

11、結(jié)合所述測量差值，對所述異常測量值進(jìn)行校準(zhǔn)處理，得到校準(zhǔn)測量值；

12、利用所述校準(zhǔn)測量值對所述超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行更新處理，得到校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)。

13、可選地，所述采集所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號特征信息，包括：

14、對所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理，得到降噪超聲數(shù)據(jù)；

15、對所述降噪超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，得到濾波超聲數(shù)據(jù)；

16、對所述濾波超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，得到超聲信號，提取所述超聲信號對應(yīng)的信號特征；

17、對所述信號特征進(jìn)行信息挖掘，得到信號特征信息。

18、可選地，所述根據(jù)所述信號特征信息，分析所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射特征，包括：

19、從所述信號特征信息中提取出所述超聲波對應(yīng)的超聲波參數(shù)，根據(jù)所述超聲波參數(shù)，通過下述公式計算所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射強(qiáng)度：

20、

21、其中，i表示超聲波在所述智能水杯中的超聲散射強(qiáng)度，v表示超聲波參數(shù)中的散射體積，λ表示超聲波參數(shù)中的入射聲波波長，k是超聲波參數(shù)中的波數(shù)，a是超聲波參數(shù)中的散射體的半徑，n是超聲波參數(shù)中的折射率；

22、根據(jù)所述超聲散射強(qiáng)度，分析所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射特征。

23、可選地，所述結(jié)合所述初始聲波強(qiáng)度值和所述反饋聲波強(qiáng)度值，計算所述超聲波在所述智能水杯中的超聲衰減系數(shù)，包括：

24、測量所述智能水杯中的水位高度；

25、根據(jù)所述水位高度，確定所述超聲波的傳播路程；

26、結(jié)合所述傳播路程、所述初始聲波強(qiáng)度值及所述反饋聲波強(qiáng)度值，通過下述公式計算所述超聲波在所述智能水杯中的超聲衰減系數(shù)：

27、

28、其中，a表示超聲波在所述智能水杯中的超聲衰減系數(shù)，d表示傳播路程，b0表示初始聲波強(qiáng)度值，b表示反饋聲波強(qiáng)度值。

29、可選地，所述結(jié)合所述質(zhì)量密度和所述傳播周期，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)，包括：

30、測量所述智能水杯內(nèi)水的彈性模量；

31、結(jié)合所述彈性模量和所述質(zhì)量密度，通過下述公式計算出所述超聲波在所述智能水杯內(nèi)水的傳播速度：

32、

33、其中，e表示超聲波在智能水杯內(nèi)水的傳播速度，f表示彈性模量，ρ表示質(zhì)量密度，

34、結(jié)合所述傳播速度和所述質(zhì)量密度，計算出所述超聲波在所述智能水杯內(nèi)水的聲波特性阻抗；

35、根據(jù)所述聲波特性阻抗，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)。

36、可選地，所述根據(jù)所述聲波特性阻抗，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)，包括：

37、獲取所述智能水杯的制作材料和其對應(yīng)的材料配比，查詢所述制作材料對應(yīng)的材料特性阻抗；

38、根據(jù)所述材料配比，分配所述制作材料對應(yīng)的材料權(quán)重；

39、結(jié)合所述材料特性阻抗和所述材料權(quán)重，計算出所述智能水杯對應(yīng)的水杯特性阻抗；

40、結(jié)合所述聲波特性阻抗和所述水杯特性阻抗，通過下述公式計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)：

41、

42、其中，g表示超聲波在智能水杯中的超聲反射系數(shù)，h2和表示水杯特性阻抗，h1表示聲波特性阻抗。

43、可選地，所述計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度，包括：

44、對所述細(xì)菌類型進(jìn)行采樣處理，得到采樣細(xì)菌，配置所述采樣細(xì)菌的觀測環(huán)境；

45、采集所述采樣細(xì)菌的初始細(xì)菌數(shù)量，并檢測所述觀測環(huán)境的初始二氧化碳豐度；

46、根據(jù)預(yù)設(shè)的靜置周期，將所述采樣細(xì)菌在所述觀測環(huán)境中進(jìn)行靜置處理，得到靜置細(xì)菌；

47、采集所述靜置細(xì)菌的當(dāng)前細(xì)菌數(shù)量，并檢測所述觀測環(huán)境的當(dāng)前二氧化碳豐度；

48、結(jié)合所述初始細(xì)菌數(shù)量、所述當(dāng)前數(shù)量、所述靜置周期、所述初始二氧化碳豐度及所述當(dāng)前二氧化碳豐度，計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度。

49、可選地，所述結(jié)合所述初始細(xì)菌數(shù)量、所述當(dāng)前數(shù)量、所述靜置周期、所述初始二氧化碳豐度及所述當(dāng)前二氧化碳豐度，計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度，包括：

50、根據(jù)所述初始細(xì)菌數(shù)量、所述當(dāng)前數(shù)量及所述靜置周期，計算出所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌增值率；

51、根據(jù)所述初始二氧化碳豐度、所述靜置周期及所述當(dāng)前二氧化碳豐度，計算出所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌代謝率；

52、結(jié)合所述細(xì)菌增值率和所述細(xì)菌代謝率，通過下述公式計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度：

53、l＝α*m+β*n

54、其中，l表示細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度，α表示細(xì)菌增值率對細(xì)菌活躍度的影響系數(shù)，m表示細(xì)菌增值率，β表示細(xì)菌代謝率對細(xì)菌活躍度的影響系數(shù)，n表示細(xì)菌代謝率。

55、一種智能水杯自動化殺菌控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

56、信號特征信息采集模塊，用于向智能水杯中發(fā)射特定頻率的超聲波，并接收所述超聲波反射的超聲數(shù)據(jù)，對所述超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)，對所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，得到超聲信號，采集所述超聲信號對應(yīng)的信號特征信息；

57、超聲衰減系數(shù)計算模塊，用于根據(jù)所述信號特征信息，分析所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射特征，確定所述校準(zhǔn)超聲數(shù)據(jù)中的初始聲波強(qiáng)度值和反饋聲波強(qiáng)度值，結(jié)合所述初始聲波強(qiáng)度值和所述反饋聲波強(qiáng)度值，計算所述超聲波在所述智能水杯中的超聲衰減系數(shù)；

58、超聲反射系數(shù)計算模塊，用于測量所述智能水杯內(nèi)水的質(zhì)量密度，并記錄所述超聲波的回波周期，結(jié)合所述質(zhì)量密度和所述傳播周期，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)；

59、殺菌處理模塊，用于結(jié)合所述超聲散射特征、所述超聲衰減系數(shù)及所述超聲反射系數(shù)，對所述智能水杯進(jìn)行細(xì)菌鑒定，得到細(xì)菌類型，根據(jù)所述回波周期，定位所述細(xì)菌類型在所述智能水杯中的空間位置，并計算所述細(xì)菌類型對應(yīng)的細(xì)菌活躍度，結(jié)合所述細(xì)菌活躍度、所述細(xì)菌類型及所述空間位置，對所述智能水杯內(nèi)的水進(jìn)行殺菌凈化，得到凈化水。

60、本發(fā)明通過對所述超聲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，可以對所述超聲數(shù)據(jù)中的錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，提高所述超聲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，以便于后續(xù)可以采集到正確的信號特征信息，本發(fā)明根據(jù)所述信號特征信息，分析所述超聲波在所述智能水杯中的超聲散射特征，可以得到所述超聲波在所述智能水杯中的散射模式的具體表現(xiàn)，便于后續(xù)的細(xì)菌鑒定，本發(fā)明通過結(jié)合所述質(zhì)量密度和所述傳播周期，計算出所述超聲波在所述智能水杯中的超聲反射系數(shù)，可以了解所述超聲波的反射能力，以提高后續(xù)的細(xì)菌鑒定的準(zhǔn)確性，本發(fā)明通過結(jié)合所述超聲散射特征、所述超聲衰減系數(shù)及所述超聲反射系數(shù)，對所述智能水杯進(jìn)行細(xì)菌鑒定，進(jìn)而準(zhǔn)確的鑒定出所述智能水杯中的細(xì)菌類型，以便于后續(xù)殺菌凈化處理。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種智能水杯自動化殺菌控制方法及系統(tǒng)，能夠提高智能水杯的殺菌效率。