本發(fā)明涉及飲水控制系統(tǒng)技術領域，特別是一種智能對象識別飲水系統(tǒng)。
背景技術：
合理飲水，根據每個用戶自身狀況智能出水是智能飲水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，但是目前在對于飲水用戶的身份識別和出水量的技術上還存在許多不足。
如中國專利201410241828.6公開了一種對象識別飲水機及智能飲水控制系統(tǒng)和控制方法，對象識別飲水機包括帶有出水口和進水口的飲水機本體，飲水機本體上設有與外界的信息管理中心進行信息傳送的信息傳輸單元，標簽讀取器，獲取用戶輸入信息的用戶身份識別單元，以及控制出水口出水的控制單元，標簽讀取器、用戶身份識別單元和控制單元均與信息傳輸單元相連，通過信息傳輸單元向信息管理中心傳送信息或接受由信息管理中心發(fā)出的指令信息。該方案通過貼紙盛水杯體上的標簽識別盛水杯體的使用者身份，從而控制出水。但是標簽化的識別具有自身的局限性，其需要統(tǒng)一配置標簽，在家庭的飲水環(huán)境中其操作性差，無法滿足家庭用戶身份識別和智能出水。同時，采用標簽標識的方法需要計量每個杯子的容積大小，以防止水杯盛裝過滿。標簽標識的方法其無法適應家庭靈活飲水習慣，如杯子無固定歸屬，杯子容積大小不一，有時候來客使用紙杯的情況。
技術實現要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的是，針對上述問題，提供一種智能對象識別飲水系統(tǒng)，通過人臉識別確定盛水用戶的身份信息，從而了解該盛水用戶的存儲的相關信息；同時通過圖像識別可以計算出準備盛水水杯的容積大?。蛔詈蟾鶕矸菪畔⒑退莘e大小進行智能出水；保證能夠根據不同對象進行智能出水，例如小孩，不應該盛接過滿，應該以小于一半為宜，而本方案正能夠據此智能調節(jié)。
為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種智能對象識別飲水系統(tǒng)，包括帶有出水口和進水口的飲水裝置本體，所述飲水裝置本體上設有水杯放置座、紅外感應組件、身份識別組件、水量識別組件和控制器，所述紅外感應組件、身份識別組件和水量識別組件分別與控制器連接；所述水杯放置座位于出水口的正下方，所述紅外感應組件包括位于水杯放置座上方且正對水杯放置座中間的第一紅外傳感器以及設置在飲水裝置本體的出水口一側的第二紅外傳感器，第二紅外傳感器垂直飲水裝置本體的出水口一側并朝外設置；所述身份識別組件包括設置在飲水裝置本體的出水口一側的高清攝像頭以及設置在用于控制出水口的控制閥門上的指紋識別裝置；所述水量識別組件包括位于水杯放置座位內的重量傳感器、位于水杯放置座一側并與水杯放置座的水杯放置面平行的第一攝像頭、位于水杯放置座正上方并與水杯放置座的水杯放置面垂直的第二攝像頭和連接出水口的流量閥；所述控制器通過第二紅外傳感器判斷用戶靠近，并啟動高清攝像頭通過獲取用戶臉部圖像以識別身份信息；所述控制器通過第一紅外傳感器判斷盛水物件靠近或通過重量傳感器判斷盛水物件放置在水杯放置座位，并啟動第一攝像頭和第二攝像頭，通過第一攝像頭獲取盛水物件豎直方向圖像并計算其縱向面積大小，通過第二攝像頭獲取盛水物件水平方向圖像并計算其橫向面積大小，從而獲取盛水物件的容積大?。凰隹刂破鞲鶕莘e大小和身份信息控制流量閥開啟和關閉。
本方案的重點在于能夠同時識別用戶信息及水杯信息，從而根據用戶信息及水杯信息智能出水，其適應家庭中靈活隨意的飲水行為，可以滿足家庭智能飲水的需要。相比之下，現有技術雖然有智能識別用戶信息，也能夠智能出水；但是該出水量均為定值，其不會因用戶使用小水杯而少出水，而是依據固定量出水，這就會導致出水過多的情況發(fā)生；特別是盛接開水的時候，過量的開水漫出，一會造成水的浪費，二是漫出開水可能會對用戶造成燙傷或更嚴重情況發(fā)生。這里對于自身防護能力低的小孩和老人來說，這不單單是不方便，而且是不安全的。本發(fā)明通過識別出杯子的容積大小，從而控制出水量，特別是不同用戶還會進一步控制出水量，這樣嚴格保障了盛接過程當中的安全。本方案中設置兩種杯子處于正確位置的檢測方法，分別是采用紅外檢測和重量檢測，可以滿足用戶手持盛接或固定放置盛接的需要。
優(yōu)選的，所述盛水物件放置在水杯放置座上且用戶按壓出水口的控制閥門時，控制器根據指紋識別裝置采集的指紋信息識別用戶身份，并啟動第一攝像頭和第二攝像頭，通過第一攝像頭獲取盛水物件豎直方向圖像并計算其縱向面積大小，通過第二攝像頭獲取盛水物件水平方向圖像并計算其橫向面積大小，獲取盛水物件的容積大??；所述控制器根據容積大小和身份信息控制流量閥開啟和關閉。
這里位于水杯放置座上的重量傳感器可以完成重量檢測，以確定水杯已經放置；用戶此時可以等待自動出水，也可以手動控制出水。其中，手動出水時候，可以根據指紋識別裝置識別用戶身份；這樣也避免了出現高清攝像頭無法采集臉部信息情況或者環(huán)境亮度較低狀況下無法識別用戶身份的情況發(fā)生；使得其適應性和操作性更強。
優(yōu)選的，所述控制器包括存儲模塊、對比模塊和控制模塊，所述對比模塊接收用戶臉部圖像并進行圖像處理得到對比信息，所述對比模塊將對比信息與存儲在存儲模塊中由用戶標準臉部圖像經圖像處理得到的標準信息進行對比，確定靠近用戶的身份；控制模塊對應查詢存儲在存儲模塊中該用戶的身份信息，身份信息包括性別、年齡、身高、體重和經期周期。
不同年齡階段和不同身體狀況的人其一天的飲水需要也是不同的，如小孩和成人之間的飲水量就明顯不同。因此，可以根據不同用戶的情況制定一天不同的飲水量；同時與杯子容量大小情況對應，智能出水。
優(yōu)選的，所述控制器控制流量閥開啟單次最大流量為所述盛水物件的容積大小的80％。這樣可以防止水漫出水杯的情況發(fā)生。
優(yōu)選的，所述控制器根據實際容積大小和身份信息控制流量閥開啟和關閉；所述實際容積大小為控制器獲取盛水物件的容積大小的70-90％。實際中，通過圖像獲取到的是杯子整體的空間所占容積，其大于用于盛水的容積大小，因此這里可以消除測量上帶來的影響。
優(yōu)選的，所述飲水裝置本體上還包括連接流量閥的加熱腔和溫度調節(jié)裝置，所述溫度調節(jié)裝置設置在加熱腔與流量閥之間；所述溫度調節(jié)裝置包括水泵、冷卻管和電磁控制閥，所述冷卻管為內壁表面滲有銀、銅和鋅元素的不銹鋼鋼管，所述冷卻管沿環(huán)形環(huán)繞且其一端通過水泵連接加熱腔，另一端連接飲水裝置本體的進水口，所述電磁控制閥沿冷卻管長度方向均勻布置且電磁控制閥連通飲水裝置本體的流量閥，且冷卻管內對應電磁控制閥處設置溫度傳感器；所述電磁控制閥為三通電磁閥，所述溫度傳感器和電磁控制閥連接控制器。
不同用戶在不同的時候是需要不同的飲水溫度，如女性這些經期周期內應該拒絕冷水，同時小孩的性格較急，其出水的溫度應該適中為好。這里通過加熱腔可以將水加熱到沸騰，滿足用戶對熱水的需要；再者通過冷卻管可以將熱水調節(jié)到適合的溫度后流出，這樣可以防止燙傷和馬上飲用的需要。為了避免水溫適中時細菌大量滋生的情況發(fā)生，這里冷卻管為抗菌不銹鋼管，其內壁表面滲有銀、銅和鋅元素，而銀離子、銅離子和鋅離子能有效抑制細菌滋生；避免由于冷卻管過長不易清洗帶來的衛(wèi)生安全問題。
優(yōu)選的，所述控制器根據身份信息和其內設對應當地標準時間的時鐘控制溫度調節(jié)裝置輸出水體的溫度高低；所述控制器根據溫度傳感器的測量信號得到測量溫度，并連接控制電磁控制閥；若測量溫度大于或小于控制器設定溫度大小，則電磁控制閥關閉與飲水裝置本體的出水口的通道，與進水口通道打開；若測量溫度等于控制器設定溫度大小，則電磁控制閥打開與飲水裝置本體的出水口的通道，與進水口通道關閉。在不同的時間段飲用不同溫度的水，對于人體的影響也不同，如在夜晚睡覺前，飲用溫水或熱水可以刺激體液循環(huán)，提高睡眠質量。而為了得到不同溫度的水，這里根據冷卻管中水的冷卻情況智能出水，即在不同區(qū)段設置電磁控制閥，從而得到不同溫度的水；其還能避免原先存在冷卻管中冷水混合熱水流出的情況，不適合的溫度的水，如該冷水會重新排入進水口中，進行循環(huán)，而冷卻管某個區(qū)段將水冷卻到適當溫度后，電磁控制閥連通出水口，而且關閉與進水口之間的通道。
優(yōu)選的，所述測量溫度與控制器設定溫度大小之差不大于3攝氏度，則測量溫度等于控制器設定溫度大小。這樣可以使得測量和調節(jié)的更加準確，避免使用過多溫度傳感器和電磁控制閥，減少或避免小誤差造成電磁控制閥一直連通進水口，造成不能出水或能源浪費情況發(fā)生。
優(yōu)選的，所述銀、銅和鋅元素的重量百分比為30-40％：10-15％：50-60％。這里提供一種抗菌效果好的成分配比。在制作過程中：使用99.99％的銀、99.99％的銅和99.99％的鋅作為源極，通過金屬滲透技術將其滲入到冷卻管內層表面。這里冷卻管先由板件滲入金屬，然后進行卷彎成型；采用上述比例的金屬滲入可以保證沉積層和滲鍍層具有良好的加工性能，避免沉積層加工過程中大面積脫落。
優(yōu)選的，所述飲水裝置本體上設有對應冷卻管的冷風機。通過冷風機可以加速冷卻管冷卻效果，減少冷卻管鋪設長度，同時加快冷卻時間，減少用戶等待時間。
由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.本發(fā)明通過人臉識別確定盛水用戶的身份信息，從而了解該盛水用戶的相關存儲信息；同時通過圖像識別可以計算出準備盛水水杯的容積大??；最后根據身份信息和水杯容積大小進行智能出水；保證能夠根據不同對象進行智能出水，例如小孩，不應該盛接過滿，應該以小于一半為宜，而本發(fā)明正能夠據此智能調節(jié)。
2.本發(fā)明通過設置溫度調節(jié)裝置能夠實現智能調節(jié)出水溫度，同時根據不同時間段調節(jié)溫度高低，以滿足不同時間段內人體新陳代謝活動中水的需要，促進人體新陳代謝。
附圖說明
圖1是本發(fā)明功能結構示意圖。
附圖中，1-飲水裝置本體、2-出水口、3-進水口、4-水箱、5-流量閥、6-水杯放置座、7-第一紅外傳感器、8-第二紅外傳感器、9-高清攝像頭、10-指紋識別裝置、11-重量傳感器、12-第一攝像頭、13-第二攝像頭、14-加熱腔、15-水泵、16-冷卻管、17-電磁控制閥。
具體實施方式
以下結合附圖對發(fā)明的具體實施進一步說明。
如圖1所示，為發(fā)明功能結構示意圖，包括帶有出水口2和進水口3的飲水裝置本體1，飲水裝置本體1前端面設置容置槽內，出水口2位于容置槽的上端面并垂直朝下設置。進水口3可以是直接接通自來水水管的端口，也可以是連接或安裝水桶的端口。在飲水裝置本體1內設有連接進水口3的水箱4，用于盛裝水。在水箱4與出水口2之間設有流量閥5。
飲水裝置本體1上設有水杯放置座6、紅外感應組件、身份識別組件、水量識別組件和控制器。紅外感應組件、身份識別組件和水量識別組件分別與控制器連接。
水杯放置座6設置在容置槽內并位于出水口2的正下方；水杯放置座6用于放置水杯。
紅外感應組件包括位于水杯放置座6上方且正對水杯放置座6中間的第一紅外傳感器7以及設置在飲水裝置本體1的出水口2一側的第二紅外傳感器8，第二紅外傳感器8垂直飲水裝置本體1的出水口2一側并朝外設置。第一紅外傳感器7用于檢測盛水水杯是否放置在出水口2正下方，第二紅外傳感器8用于檢測用戶是否靠近本系統(tǒng)，即是否有人員來取水。第一紅外傳感器7和第二紅外傳感器8均連接控制器。
身份識別組件包括設置在飲水裝置本體1的出水口2一側的高清攝像頭9以及設置在用于控制出水口2的控制閥門上的指紋識別裝置10。高清攝像頭9用于采集取水用戶的人臉圖像，并發(fā)送到控制器中；指紋識別裝置10用于采集取水用戶的指紋信息并發(fā)送到控制器中。
水量識別組件包括位于水杯放置座6位內的重量傳感器11、位于水杯放置座6一側并與水杯放置座6的水杯放置面平行的第一攝像頭12、位于水杯放置座6正上方并與水杯放置座6的水杯放置面垂直的第二攝像頭13和連接出水口2的流量閥5。重量傳感器11、第一攝像頭12、第二攝像頭13和流量閥5分別連通控制器。重量傳感器11用于檢測放置在水杯放置座6位上的水杯重量大小，并發(fā)送到控制器中。第一攝像頭12用于采集水杯豎直方向上的圖像，即盛水物件豎直方向上的圖像，并發(fā)送到控制器中；第二攝像頭13用于采集水杯水平方向上的圖像，即盛水物件水平方向上的圖像，并發(fā)送到控制器中。
本發(fā)明主要工作原理為：控制器通過第二紅外傳感器8判斷用戶靠近，并啟動高清攝像頭9通過獲取用戶臉部圖像以識別用戶身份信息；控制器通過第一紅外傳感器7判斷盛水物件靠近，并啟動第一攝像頭12和第二攝像頭13，通過第一攝像頭12獲取盛水物件豎直方向圖像并計算其縱向面積大小，通過第二攝像頭13獲取盛水物件水平方向圖像并計算其橫向面積大小，從而獲取盛水物件的容積大?。豢刂破鞲鶕莘e大小和身份信息控制流量閥5開啟和關閉。
本發(fā)明另一并列的工作原理為：盛水物件放置在水杯放置座6上且用戶按壓出水口2的控制閥門時，控制器根據指紋識別裝置10采集的指紋信息識別用戶身份，并啟動第一攝像頭12和第二攝像頭13，通過第一攝像頭12獲取盛水物件水平方向圖像并計算其縱向面積大小，通過第二攝像頭13獲取盛水物件豎直方向圖像并計算其橫向面積大小，獲取盛水物件的容積大?。豢刂破鞲鶕莘e大小和身份信息控制流量閥5開啟和關閉。
為了能夠根據用戶需要，得到不同溫度的熱水。這里在飲水裝置本體1上還設有連接流量閥5的加熱腔14和溫度調節(jié)裝置，溫度調節(jié)裝置設置在加熱腔14與流量閥5之間；所述加熱腔14連接水箱4，加熱腔14采用電熱絲加熱工作方式，也可以是太陽能加熱工作方式，或者兩種結合的工作方式；這里加熱腔14提供的是沸騰的開水。
溫度調節(jié)裝置包括水泵15、冷卻管16和電磁控制閥17，冷卻管16為內壁表面滲有銀、銅和鋅元素的不銹鋼鋼管。冷卻管16沿環(huán)形環(huán)繞且其一端通過水泵15連接加熱腔14，另一端連接飲水裝置本體1的進水口3。電磁控制閥17沿冷卻管16長度方向均勻布置且電磁控制閥17連通飲水裝置本體1的流量閥5，且冷卻管16內對應電磁控制閥17處設置溫度傳感器。電磁控制閥17為三通電磁閥，溫度傳感器和電磁控制閥17連接控制器。
其中，銀、銅和鋅元素的重量百分比為35％：10％：55％。這里提供一種抗菌效果好的成分配比。在制作過程中：使用99.99％的銀、99.99％的銅和99.99％的鋅作為源極，通過金屬滲透技術將其滲入到冷卻管16內層表面。這里冷卻管16先由板件滲入金屬，然后進行卷彎成型；采用上述比例的金屬滲入可以保證沉積層和滲鍍層具有良好的加工性能，避免沉積層加工過程中大面積脫落。
作為進一步優(yōu)化，飲水裝置本體1上還可以設有對應冷卻管16的冷風機。通過冷風機可以加速冷卻管16冷卻效果，減少冷卻管16鋪設長度，同時加快冷卻時間，減少用戶等待時間。
不同用戶在不同的時候是需要不同的飲水溫度，如女性這些經期周期內應該拒絕冷水，同時小孩的性格較急，其出水的溫度應該適中為好。這里通過加熱腔14可以將水加熱到沸騰，滿足用戶對熱水的需要；再者通過冷卻管16可以將熱水調節(jié)到適合的溫度后流出，這樣可以防止燙傷和馬上飲用的需要。為了避免水溫適中時細菌大量滋生的情況發(fā)生，這里冷卻管16為抗菌不銹鋼管，其內壁表面滲有銀、銅和鋅元素，而銀離子、銅離子和鋅離子能有效抑制細菌滋生；避免由于冷卻管16過長不易清洗帶來的衛(wèi)生安全問題。
這里，控制器包括存儲模塊、對比模塊和控制模塊，對比模塊用于接收用戶臉部圖像并進行圖像處理得到對比信息，對比模塊將對比信息與存儲在存儲模塊中由用戶標準臉部圖像經圖像處理得到的標準信息進行對比，確定靠近用戶的身份?？刂颇K對應查詢存儲在存儲模塊中該用戶的身份信息，身份信息包括性別、年齡、身高、體重和經期周期。同樣的，對比模塊也可以接收指紋識別裝置10采集的用戶指紋信息并進行對比，對比模塊將其與存儲在存儲模塊中由用戶標準指紋信息進行對比，確定靠近用戶的身份。
根據上述的公開的技術方案，針對不同用戶一天中飲水的工作步驟為：
(1)控制器通過第二紅外傳感器8檢測是否有用戶靠近，如靠近，則控制高清攝像頭9獲取該用戶的人臉圖像信息，并發(fā)送到控制器的對比模塊中；如沒有用戶靠近，則繼續(xù)本步驟。
(2)控制器的對比模塊對接受到人臉圖像信息進行圖像處理并識別，圖像處理工作步驟為：1)提取圖片中人臉的膚色像素，分割人臉區(qū)域，得到人臉圖像；
2)對人臉圖像進行灰度均衡化處理；
3)獲取經過步驟2)處理的人臉圖像的面紋編碼，與存儲模塊中存在的標準面紋編碼進行檢索比對，確定用戶身份信息并將該結果發(fā)送到控制模塊中。
其中，標準面紋編碼為用戶預先存儲在控制器中的自身標準人臉頭部圖像，進行獲取得到的標準面紋編碼。
(3)控制模塊讀取該用戶存儲在存儲模塊中關于該用戶的身份信息，身份信息包括性別、年齡、身高、體重和經期周期等?？刂颇K根據身份信息和該時刻的當地標準時間，對應查詢用戶飲水水量表，獲得該時刻需要飲水溫度和水量；用戶飲水水量表為根據男女在不同年齡階段、不同身高體重階段和經期周期及該階段中人體一天中新陳代謝曲線制定的一天中不同時刻建議的飲水量和飲水溫度數據，該用戶飲水水量表為多維數據表；控制模塊根據用戶性別、年齡、身高、體重、經期周期以及該時刻的該時刻的當地標準時間查詢用戶飲水水量表可以的得到建議的飲水量和飲水溫度數據。
(4)控制器控制模塊通過第一紅外傳感器7，確定盛水物件位于飲水裝置本體1出水口2正下方。若重量傳感器11檢測到盛水物件放置在水杯放置座6上，則控制器控制模塊控制水泵15開始工作，若重量傳感器11沒有檢測到盛水物件放置在水杯放置座6上，則控制器控制模塊延遲3s控制水泵15開始工作?？刂破骺刂颇K根據冷卻管16中溫度傳感器的測量溫度對比是否符合查詢到的飲水溫度，若符合，則控制電磁控制閥17打開與飲水裝置本體1的出水口2的通道，與進水口3通道關閉；若不符合，則控制電磁控制閥17與飲水裝置本體1的出水口2的通道保持關閉，與進水口3通道保持開啟。測量溫度與查詢到的飲水溫度之差不大于3攝氏度，則測量溫度符合查詢到的飲水溫度。
(5)控制器控制模塊啟動第一攝像頭12和第二攝像頭13，通過第一攝像頭12獲取盛水物件水平方向圖像并計算其縱向面積大小，通過第二攝像頭13獲取盛水物件豎直方向圖像并計算其橫向面積大小，通過縱向面積大小和橫向面積大小構建盛水物件模型并計算盛水物件的容積大小。
(6)控制器控制模塊根據容積大小控制流量閥5開啟時間，流量閥5開啟流量為盛水物件的容積大小的80％×80％。其中控制器控制流量閥5開啟單次最大流量為盛水物件的容積大小的80％。這樣可以防止水漫出水杯的情況發(fā)生?？刂破鞲鶕嶋H容積大小和身份信息控制流量閥5開啟和關閉；實際容積大小為控制器獲取盛水物件的容積大小的70-90％。實際中，通過圖像獲取到的是杯子整體的空間所占容積，其大于用于盛水的容積大小，因此這里可以消除測量上帶來的影響。
本方案的重點在于能夠同時識別用戶信息及水杯信息，從而根據用戶信息及水杯信息智能出水，其適應家庭中靈活隨意的飲水行為，可以滿足家庭智能飲水的需要。相比之下，現有技術雖然有智能識別用戶信息，也能夠智能出水；但是該出水量均為定值，其不會因用戶使用小水杯而少出水，而是依據固定量出水，這就會導致出水過多的情況發(fā)生；特別是盛接開水的時候，過量的開水漫出，一會造成水的浪費，二是漫出開水可能會對用戶造成燙傷或更嚴重情況發(fā)生。這里對于自身防護能力低的小孩和老人來說，這不單單是不方便，而且是不安全的。本發(fā)明通過識別出杯子的容積大小，從而控制出水量，特別是不同用戶還會進一步控制出水量，這樣嚴格保障了盛接過程當中的安全。本方案中設置兩種杯子處于正確位置的檢測方法，分別是采用紅外檢測和重量檢測，可以滿足用戶手持盛接或固定放置盛接的需要。
要知道不同年齡階段和不同身體狀況的人其一天的飲水需要也是不同的，如小孩和成人之間的飲水量就明顯不同。在不同的時間段飲用不同溫度的水，對于人體的影響也不同，如在夜晚睡覺前，飲用溫水或熱水可以刺激體液循環(huán)，提高睡眠質量。因此，本發(fā)明根據不同用戶的情況制定一天不同的飲水量；同時與杯子容量大小情況對應，智能出水。而為了得到不同溫度的水，這里根據冷卻管16中水的冷卻情況智能出水，即在不同區(qū)段設置電磁控制閥17，從而得到不同溫度的水；其還能避免原先存在冷卻管16中冷水混合熱水流出的情況，不適合的溫度的水，如該冷水會重新排入進水口3中，進行循環(huán)，而冷卻管16某個區(qū)段將水冷卻到適當溫度后，電磁控制閥17連通出水口2，而且關閉與進水口3之間的通道。
上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。