基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的制作方法
基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能水杯，尤其涉及一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯。
【背景技术】
[0002]现有智能水杯主要采用压力传感器、容量测试仪对杯子容器的容水量进行测量；采用温度传感器测量水温；加之控制模块、通讯模块以实现对饮水量的监测和建议，从功能上仅实现了对水杯容量(即饮水量)和温度的检测功能。采用水质检测传感器，实现对水中可溶性固体物质含量的检测，但是仅能识别简单的物理特性，不能识别液体物质，尤其是不能识别有毒及重金属的物质。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯。
[0004]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0005]一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，所述MCU和所述外围电路均设置在所述杯体的底部，并位于所述内胆的下方，所述内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，所述近红外光谱发射器和所述近红外光谱接收器均设置在所述内胆与所述杯体外壁之间，且位于分别设置在两个所述透明窗口处，所述显示屏设置在所述杯体的外壁，所述近红外光谱发射器、所述近红外光谱接收器、所述显示屏和所述外围电路的信号端均与所述MCU的信号端连接。
[0006]进一步，所述水杯还包括无线通信装置，所述MCU与所述无线通信装置连接，并通过所述无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，所述无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth 或 W1-Fi。
[0007]具体地，所述外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0008]一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，包括以下步骤:
[0009](I)当液体倒入至内胆后，近红外光谱发射器激活工作，从内胆侧壁的透明窗口向内胆内发射近红外光；
[0010](2)同时近红外光谱接收器工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU;
[0011](3)将检测到的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较，并根据对比信号判断是否为有害物质；
[0012](4)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏发出安全提示。
[0013]进一步的，步骤(3)在所述MCU或外部电子设备中进行，已知的物质光谱特征从服务器中下载获取；
[0014]若步骤(3)在MCU中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU内，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号；
[0015]若步骤(3)在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU内。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯通过近红外光谱检测单元对杯子中的饮用水进行采样和检测，通过对物质光谱图谱的采样数据分析，并与已知的物质光谱特性进行比对分析，以确定液体物质或含量，尤其是重金属等有害物质的含量。
【附图说明】
[0018]图1是本发明所述基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的结构示意图；
[0019]图2是本发明所述基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的工作流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0021]实施例一
[0022]如图1所示，本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体1、杯盖
2、内胆3、MCU4、近红外光谱发射器5、近红外光谱接收器6、显示屏7、外围电路和无线通信装置，MCU4、无线通信装置和外围电路均设置在杯体I的底部，并位于内胆3的下方，内胆3的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，近红外光谱发射器5和近红外光谱接收器6均设置在内胆3与杯体I外壁之间，且位于分别设置在两个透明窗口处，显示屏7设置在杯体I的外壁，近红外光谱发射器5、近红外光谱接收器6、显示屏7和外围电路的信号端均与MCU4的信号端连接，MCU4通过无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi，外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0023]实施例二
[0024]该智能水杯包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏、外围电路和无线通信装置，MCU、无线通信装置和外围电路均设置在杯体的底部，并位于内胆的下方，内胆的底部设置有透明窗口，近红外光谱发射器设置在内胆的下方，并通过透明窗口向上发射近红外光，近红外光谱接收器设置在杯盖内侧，并向下接收近红外光谱发射器发射的近红外光，显示屏设置在杯体的外壁，近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路的信号端均与MCU的信号端连接，MCU通过无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi，外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0025]如图2所示，一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，包括以下步骤:
[0026](5)当液体倒入至内胆3后，近红外光谱发射器5激活工作，从内胆3侧壁的透明窗 口向内胆3内发射近红外光；
[0027](6)同时近红外光谱接收器6工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU4 ;
[0028](7)根据实际情况选择检测的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较的场所:
[0029]若在MCU4中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU4内，近红外光谱接收器6将探测到的光谱特征信号传输至MCU4内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号；
[0030]若在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器6将探测到的光谱特征信号传输至MCU4并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU4内。
[0031]根据对比信号判断是否为有害物质；
[0032](8)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏7或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏7发出安全提示。
[0033]本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的工作原理如下:
[0034]通过外部电子设备(如手机、电脑、iPad等)连接互联网后，从服务器下载各种物质的红外光谱特征数据，然后通过无线通信装置(如Bluetooth、W1-Fi等)将其传输至MCU4内，然后通过近红外光谱发射器5发射近红外光，由近红外光谱接收器6接收穿过液体的近红外光后，将光谱数据发送至MCU4内与已知的物质红外光谱特征数据进行对比，从而可以得到液体中各类物质的种类及含量，从而达到检测液体的目的；
[0035]同时，如果MCU4的存储空间及处理效率不能达到要求时，可以使MCU4通过无线通信装置直接将检测到的光谱数据传输至外部电子设备内，然后使检测数据与已知数据直接在外部电子设备内进行对比，对比完成后再通过无线通信装置传输回MCU4内，再在水杯上进行报警或显示等步骤。
[0036]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖和内胆，其特征在于:还包括MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，所述MCU和所述外围电路均设置在所述杯体的底部，并位于所述内胆的下方，所述内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，所述近红外光谱发射器和所述近红外光谱接收器均设置在所述内胆与所述杯体外壁之间，且位于分别设置在两个所述透明窗口处，所述显示屏设置在所述杯体的外壁，所述近红外光谱发射器、所述近红外光谱接收器、所述显示屏和所述外围电路的信号端均与所述MCU的信号端连接。2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，其特征在于:所述水杯还包括无线通信装置，所述MCU与所述无线通信装置连接，并通过所述无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，所述无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi03.根据权利要求2所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，其特征在于:所述外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。4.一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)当液体倒入至内胆后，近红外光谱发射器激活工作，从内胆侧壁的透明窗口向内胆内发射近红外光； (2)同时近红外光谱接收器工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU; (3)将检测到的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较，并根据对比信号判断是否为有害物质； (4)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏发出安全提示。5.根据权利要求4所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，其特征在于:步骤(3)在所述MCU或外部电子设备中进行，已知的物质光谱特征从服务器中下载获取； 若步骤(3)在MCU中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU内，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号； 若步骤(3)在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU内。
【专利摘要】本发明公开了一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，MCU和外围电路均设置在杯体的底部，内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，近红外光谱发射器和近红外光谱接收器均设置在内胆与杯体外壁之间，且位于分别设置在两个透明窗口处，显示屏设置在杯体的外壁，近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路的信号端均与MCU的信号端连接。本发明通过近红外光谱检测单元对杯子中的饮用水进行采样和检测，通过对物质光谱图谱的采样数据分析，并与已知的物质光谱特性进行比对分析，以确定液体物质或含量，尤其是重金属等有害物质的含量。
【IPC分类】A47G19/22, G01N21/359
【公开号】CN104905636
【申请号】CN201510388779
【发明人】王东旭, 杨勇
【申请人】成都小爱未来智慧科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月2日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能水杯，尤其涉及一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯。
【背景技术】
[0002]现有智能水杯主要采用压力传感器、容量测试仪对杯子容器的容水量进行测量；采用温度传感器测量水温；加之控制模块、通讯模块以实现对饮水量的监测和建议，从功能上仅实现了对水杯容量(即饮水量)和温度的检测功能。采用水质检测传感器，实现对水中可溶性固体物质含量的检测，但是仅能识别简单的物理特性，不能识别液体物质，尤其是不能识别有毒及重金属的物质。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯。
[0004]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0005]一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，所述MCU和所述外围电路均设置在所述杯体的底部，并位于所述内胆的下方，所述内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，所述近红外光谱发射器和所述近红外光谱接收器均设置在所述内胆与所述杯体外壁之间，且位于分别设置在两个所述透明窗口处，所述显示屏设置在所述杯体的外壁，所述近红外光谱发射器、所述近红外光谱接收器、所述显示屏和所述外围电路的信号端均与所述MCU的信号端连接。
[0006]进一步，所述水杯还包括无线通信装置，所述MCU与所述无线通信装置连接，并通过所述无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，所述无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth 或 W1-Fi。
[0007]具体地，所述外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0008]一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，包括以下步骤:
[0009](I)当液体倒入至内胆后，近红外光谱发射器激活工作，从内胆侧壁的透明窗口向内胆内发射近红外光；
[0010](2)同时近红外光谱接收器工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU;
[0011](3)将检测到的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较，并根据对比信号判断是否为有害物质；
[0012](4)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏发出安全提示。
[0013]进一步的，步骤(3)在所述MCU或外部电子设备中进行，已知的物质光谱特征从服务器中下载获取；
[0014]若步骤(3)在MCU中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU内，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号；
[0015]若步骤(3)在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU内。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯通过近红外光谱检测单元对杯子中的饮用水进行采样和检测，通过对物质光谱图谱的采样数据分析，并与已知的物质光谱特性进行比对分析，以确定液体物质或含量，尤其是重金属等有害物质的含量。
【附图说明】
[0018]图1是本发明所述基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的结构示意图；
[0019]图2是本发明所述基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的工作流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0021]实施例一
[0022]如图1所示，本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体1、杯盖
2、内胆3、MCU4、近红外光谱发射器5、近红外光谱接收器6、显示屏7、外围电路和无线通信装置，MCU4、无线通信装置和外围电路均设置在杯体I的底部，并位于内胆3的下方，内胆3的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，近红外光谱发射器5和近红外光谱接收器6均设置在内胆3与杯体I外壁之间，且位于分别设置在两个透明窗口处，显示屏7设置在杯体I的外壁，近红外光谱发射器5、近红外光谱接收器6、显示屏7和外围电路的信号端均与MCU4的信号端连接，MCU4通过无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi，外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0023]实施例二
[0024]该智能水杯包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏、外围电路和无线通信装置，MCU、无线通信装置和外围电路均设置在杯体的底部，并位于内胆的下方，内胆的底部设置有透明窗口，近红外光谱发射器设置在内胆的下方，并通过透明窗口向上发射近红外光，近红外光谱接收器设置在杯盖内侧，并向下接收近红外光谱发射器发射的近红外光，显示屏设置在杯体的外壁，近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路的信号端均与MCU的信号端连接，MCU通过无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi，外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。
[0025]如图2所示，一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，包括以下步骤:
[0026](5)当液体倒入至内胆3后，近红外光谱发射器5激活工作，从内胆3侧壁的透明窗 口向内胆3内发射近红外光；
[0027](6)同时近红外光谱接收器6工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU4 ;
[0028](7)根据实际情况选择检测的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较的场所:
[0029]若在MCU4中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU4内，近红外光谱接收器6将探测到的光谱特征信号传输至MCU4内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号；
[0030]若在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器6将探测到的光谱特征信号传输至MCU4并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU4内。
[0031]根据对比信号判断是否为有害物质；
[0032](8)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏7或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏7发出安全提示。
[0033]本发明基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的工作原理如下:
[0034]通过外部电子设备(如手机、电脑、iPad等)连接互联网后，从服务器下载各种物质的红外光谱特征数据，然后通过无线通信装置(如Bluetooth、W1-Fi等)将其传输至MCU4内，然后通过近红外光谱发射器5发射近红外光，由近红外光谱接收器6接收穿过液体的近红外光后，将光谱数据发送至MCU4内与已知的物质红外光谱特征数据进行对比，从而可以得到液体中各类物质的种类及含量，从而达到检测液体的目的；
[0035]同时，如果MCU4的存储空间及处理效率不能达到要求时，可以使MCU4通过无线通信装置直接将检测到的光谱数据传输至外部电子设备内，然后使检测数据与已知数据直接在外部电子设备内进行对比，对比完成后再通过无线通信装置传输回MCU4内，再在水杯上进行报警或显示等步骤。
[0036]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖和内胆，其特征在于:还包括MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，所述MCU和所述外围电路均设置在所述杯体的底部，并位于所述内胆的下方，所述内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，所述近红外光谱发射器和所述近红外光谱接收器均设置在所述内胆与所述杯体外壁之间，且位于分别设置在两个所述透明窗口处，所述显示屏设置在所述杯体的外壁，所述近红外光谱发射器、所述近红外光谱接收器、所述显示屏和所述外围电路的信号端均与所述MCU的信号端连接。2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，其特征在于:所述水杯还包括无线通信装置，所述MCU与所述无线通信装置连接，并通过所述无线通信装置与外部电子设备进行信号传输，所述无线通信装置采用的通信协议为Bluetooth或W1-Fi03.根据权利要求2所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，其特征在于:所述外围电路包括电源电路、存储电路、显示电路和控制电路。4.一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)当液体倒入至内胆后，近红外光谱发射器激活工作，从内胆侧壁的透明窗口向内胆内发射近红外光； (2)同时近红外光谱接收器工作，从透明窗口接收通过液体介质后的近红外光，并将光谱特征信号传输至MCU; (3)将检测到的光谱特征信号与已知的物质光谱特征进行比较，并根据对比信号判断是否为有害物质； (4)如果步骤(3)判断液体为有害物质，则通过显示屏或内置的语音报警器发出有害物质报警，如果判断液体为非有害物质，则通过显示屏发出安全提示。5.根据权利要求4所述的基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯的检测方法，其特征在于:步骤(3)在所述MCU或外部电子设备中进行，已知的物质光谱特征从服务器中下载获取； 若步骤(3)在MCU中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性并通过无线通信装置传输至MCU内，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU内，使已知的物质光谱特性与探测的光谱特征对比获得对比信号； 若步骤(3)在外部电子设备中进行，外部电子设备从服务器中下载已知的物质光谱特性，近红外光谱接收器将探测到的光谱特征信号传输至MCU并通过无线通信装置传输至外部电子设备内，已知的物质光谱特性与探测的光谱特征在外部电子设备中对比后再通过无线通信装置将对比信号传输至MCU内。
【专利摘要】本发明公开了一种基于近红外光谱检测液体物质的智能水杯，包括杯体、杯盖、内胆、MCU、近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路，MCU和外围电路均设置在杯体的底部，内胆的下端设置有两个沿其中轴线对称的透明窗口，近红外光谱发射器和近红外光谱接收器均设置在内胆与杯体外壁之间，且位于分别设置在两个透明窗口处，显示屏设置在杯体的外壁，近红外光谱发射器、近红外光谱接收器、显示屏和外围电路的信号端均与MCU的信号端连接。本发明通过近红外光谱检测单元对杯子中的饮用水进行采样和检测，通过对物质光谱图谱的采样数据分析，并与已知的物质光谱特性进行比对分析，以确定液体物质或含量，尤其是重金属等有害物质的含量。
【IPC分类】A47G19/22, G01N21/359
【公开号】CN104905636
【申请号】CN201510388779
【发明人】王东旭, 杨勇
【申请人】成都小爱未来智慧科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月2日
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