一種識別液體類別的智能水杯的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及飲水安全監測技術領域，更具體地，涉及一種識別液體類別的智能水杯。
【背景技術】
[0002]隨著社會生活不斷進步，人們對于飲食方面的品質要求逐步提高。日常生活中，燒開的水放置時間的長短、水源雜質是否過多等等以前未曾被人們重視的環節如今都成為了人們普遍要調查和了解的地方。尤其對于身體衰弱的老人和抵抗力低下的嬰幼兒和病患，水質高低對健康的影響更是越來越受到重視。
[0003]液體，尤其是飲用液體在放置一段時間后，可能發生變質，影響引用者的生理健康。一個健康的人每天至少要喝7-8杯水(約2.5升)，運動量大或天氣炎熱時，飲水量就要相應增多。因此，液體類別的判斷必將成為飲用液體品質判斷的新標桿。
[0004]常規水質檢測采用復雜的方法，例如，現有技術中，通過X射線衍射原理的裝置由X射線光源系統、狹縫準直系統、X射線探測系統三部分組成。一般X射線管1功率為2千瓦；狹縫準直系統2，3由寬度為1_，高度為15_的狹縫準直器組成，X射線源與樣品、樣品與X射線探測器的準直系統尺寸均大于400_ ;X射線探測系統由能量色散X射線探測器4和電子學系統組成。然而，常規的能量色散X射線衍射存在以下缺點:(1)采用2千瓦功率的X射線管，功率大，能量消耗多；(2)設備體積較大，準直系統調節步驟繁瑣，耗時長；(3)角分辨率低；(4)設備昂貴。
【發明內容】
[0005]本發明為了讓使用者能夠隨時掌握飲水品質，提供了一種識別液體類別的智能水杯，包括:
[0006]觸發單元，用于產生液體類別識別信號；
[0007]響應單元，用于根據觸發單元發出的識別信號，從水杯的杯體內承裝的液體獲得響應信號；
[0008]識別單元，用于根據響應單元獲得的響應信號獲得液體類別信息；
[0009]電源單元，用于為所述智能水杯的上述組件提供電力。
[0010]進一步地，所述智能水杯還包括通信單元，用于將所述液體類別信息發送到遠端分析端，并從遠端分析端獲得分析結果。
[0011]進一步地，所述智能水杯還包括水量確定單元，用于確定水杯的杯體內承裝的液體的液體密度。
[0012]進一步地，所述智能水杯還包括預警單元，用于根據遠端分析端返回的判斷結果發出預警信號。
[0013]進一步地，所述電源單元包括太陽能電池。
[0014]進一步地，所述智能水杯還包括溫度檢測單元，用于獲得水杯的杯體內承裝的液體的溫度。
[0015]進一步地，所述智能水杯還包括計時單元，用于根據水量確定單元確定智能水杯中液體承裝的時間。
[0016]進一步地，所述水量確定單元包括:
[0017]多個壓力傳感器，其設置于水杯杯體的底部和側壁；
[0018]多個液位傳感器，其設置于水杯杯體的側壁；
[0019]三維加速度傳感器，其設置于水杯杯體的底部；
[0020]水平傳感器，其設置于水杯杯體的底部；
[0021]多個紅外傳感單元，其設置于水杯杯體的頂部和側壁；
[0022]水量計算單元，其設置于水杯杯體的底部，且根據所述壓力傳感器、液位傳感器、三維加速度傳感器、水平傳感器、紅外傳感單元的檢測結果得到水量。
[0023]進一步地，所述液位傳感器中的至少一些與所述紅外傳感單元中的至少一些相鄰地設置。
[0024]進一步地，所述紅外傳感單元包括第一組紅外傳感單元和第二組紅外傳感單元，其中第一組紅外傳感單元與所述液位傳感器中的所述至少一些相鄰地設置，且所述第二組紅外傳感單元與所述第一組傳感器相對地設置。
[0025]本發明的有益效果包括:
[0026](1)能夠通過光學和力學原理，容易地了解水杯中液體的類別所對應的品質，克服了使用復雜原理以及相應實現裝置體積過大無法與水杯相統一的難題；
[0027](2)能夠準確地計算出水杯中承裝的水的質量，進而獲得準確的液體密度。
【附圖說明】
[0028]圖1示出了根據本發明的智能水杯的組成單元框圖。
[0029]圖2示出了根據本發明的水量確定單元的組成結構圖。
[0030]圖3示出了根據本發明的響應單元的一個子響應單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，根據本發明的優選實施例，識別液體類別的智能水杯包括:
[0032]觸發單元，用于產生液體類別識別信號。觸發單元采用紅外線發射器件或者其他能夠發射非可見光的器件，并將該器件封裝在水杯內。例如，當采用紅外線發射器時，觸發單元被設置在杯口處，向水杯的底部中心發射紅外線。發射紅外線的時刻可以由水杯的使用者手動啟動，例如通過觸碰、按壓按鈕(此時水杯外壁設置有控制該紅外發射器件工作與否的按鈕)的方式或者聲控的方式啟動(此時水杯外壁設置有可供使用者通過聲控方式啟動紅外發射器件工作的聲控模塊)。
[0033]響應單元，用于根據觸發單元發出的識別信號，從水杯的杯體內承裝的液體獲得響應信號。根據本發明的優選實施例，響應單元包括光敏器件，例如光敏二極管陣列。該光敏二極管陣列被設置在水杯內的杯底上，且以杯底中心為中心，優選為對稱地設置的圖形或具有對稱的輪廓。其接收到經過水杯中液體的折射后入射到水杯底部的、由觸發單元發出的液體類別識別信號(例如，如上所述的紅外發射器件發射的紅外線)。
[0034]識別單元，用于根據響應單元獲得的響應信號獲得液體類別信息。
[0035]通信單元，用于將所述液體類別信息發送到遠端分析端，并從遠端分析端獲得分析結果。優選地，該通信單元采用無線通信方式與遠端分析端完成通信鏈路的建立、維護以及數據交互。
[0036]該識別單元采用基于ARM的處理器或者其他類型的處理器，且具有與之通信的閃存。該處理器通過響應單元采集到的信號的強度，比較預先設置于所述閃存中的初始值，將比較結果與預設的第一閾值和比第一閾值大的第二閾值相比較。當超過第一閾值且未超過第二閾值時，該識別單元將把響應單元采集到的信息通過通信單元發送出去，利用遠端分析端(例如，網絡化的服務器，其中存儲有針對各種液體的不同時期的液體密度、承裝時間、液體溫度和折射率的海量數據)，從而利用其中的海量數據對水杯中的液體品質進行判斷。判斷結果被最終通過無線網絡發送回智能水杯的通信單元。該通信單元再將判斷結果發送給預警單元。預警單元根據遠端分析端返回的判斷結果發出預警信號。根據本發明，預警單元包括能夠發出聲音、顯示信息、閃爍光亮等方式的設備的至少一種。
[0037]計時單元，用于根據水量確定單元確定智能水杯中液體承裝的時間。
[0038]本發明的電源單元用于為所述智能水杯的上述組件提供電力。根據本發明的優選實施例，所述電源單元包括太陽能電池。
[0039]水量確定單元用于確定水杯的杯體內承裝的液體的液體密度。
[0040]如圖2所示，本發明的水量確定單元包括:多個壓力傳感器1、多個液位傳感器5、三維加速度傳感器2、水平傳感器3、多個紅外傳感單元，以及水量計算單元4。下面對各個組成部件加以詳細說明。
[0041]多個壓力傳感器1，其設置于水杯杯體10的底部和側壁；這些壓力傳感器1優選地采用電阻應變片壓力傳感器1。其設置在水杯杯體10的底部上且靠近底部邊緣，還設置在水杯杯體10的側壁且低于水杯杯體10頂部約1/3的側壁高度的區域內。這樣，壓力傳感器1在水杯正常放置以及側傾放置的情況下都能夠測量到其中的水對于杯體10的壓力。
[0042]多個液位傳感器5，其設置于水杯杯體10的側壁；所述液位傳感器5包括第一組液位傳感器5和第二組液位傳感器5，其中第一組液位傳感器5設置于水杯杯體10的側壁中部，所述第二組液位傳感器5設置于水杯杯體10的側壁且靠近水杯杯體10的底部。根據本發明的優選實施例，上述第一組液位傳感器5和上述第二組液位傳感器5均沿著所述水杯杯體10的縱向方向延伸設置，且在側壁上設置互成90度的兩對，每對的液位傳感器5在側壁上呈180度對置。這樣的設置方式能夠產生如下的有益效果:當水杯被傾斜放置或者握持時，總有一對呈90度的液位傳感器5中，彼此呈180度設置的液位傳感器5檢測的液位值不同，從而從液位的角度判斷出此時是否適合于采用壓力傳感器1直接測量水杯中水的質量。此外，這兩組液位傳感器也用來計算當前液面的實際傾斜角度，從而能夠通過預先確定的杯子(本發明的杯子優選為圓柱形)當前承裝液體的體積。當然，其他形狀的水杯的各液位對應的、與底面平行的面積也可以通過預先測量或計算的方式被保存并用于由本領域技術人員利用幾何學知識計算水杯當前承裝液體的體積。
[0043]多個紅外傳感器6，其