CN106855503B - 液体成分检测容器、服务器和用于服务器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种液体成分检测容器、服务器和用于液体成分检测服务器的方法，属于日常生活检测用品技术领域领域。其中，该液体成分检测容器包括：光源，适于发射光线；光栅，适于将接收自光源所发射的光线分为不同波长的光，并使得该不同波长的光透过待检测液体；以及光谱信息分析单元，用于检测透过待检测液体的不同波长的光，并确定该不同波长的光在检测波长区间下的光谱信息，以及该光谱信息被用于确定待检测液体的液体成分。由此，使得用户能够在日常生活中通过常用的容器便能够较精准地确定该容器中液体的液体成分，方便用户实时根据个人需求有规律地控制营养的摄取。

Description

液体成分检测容器、服务器和用于服务器的方法
技术领域
本发明涉及日常生活用品领域，具体地，涉及一种液体成分检测容器、服务器和用于液体成分检测服务器的方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提升，存在越来越多的人们对高品质的生活的追求。人们越来越重视饮用液体中的某些具体成分的摄入量，摄入过多或者不足容易均不能满足人们个性化的需求。
目前，人们为了获取饮品中的液体成分，一方面会借助较较专业的液体检测仪器以完成对饮品的检测，极不方便；另一方面会根据饮品包装的饮品成分表确定饮品的成分，但是随着不良商家越来越多，饮品真实的液体成分与说明书中所记载的液体成分相差很大，令人们防不胜防。
并且，目前市面上流通着几款智能容器，能够检测出对液体温度、摄入液体的量，但均无法实现对对于饮品的液体成分的检测，尤其是对于身体亚健康人群，他们对液体内具体的成分(如糖、酒精、咖啡)比较敏感，需要随时了解并掌控液体的成分含量。
应当说明的是，以上技术问题是本发明人在实践本发明的过程中所发现的。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种液体成分检测容器、服务器和用于液体成分检测服务器的方法，用以至少解决背景技术中的所阐述的智能容器无法较精确地获取液体成分的技术问题，本发明提供一种能够较方便且较精确地获取液体成分的液体成分检测容器、服务器和用于该服务器的方法。
为了实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种液体成分检测容器，该液体成分检测容器包括：
光源，适于发射光线；
光栅，适于将接收自上述光源所发射的光线分为不同波长的光，并使得该不同波长的光透过待检测液体；以及
光谱信息分析单元，用于检测透过上述待检测液体的不同波长的光，并确定该不同波长的光在检测波长区间下的光谱信息，以及上述光谱信息被用于确定上述待检测液体的液体成分。
温度计，用于测量以确定上述待检测液体的液体温度信息；
与上述光谱信息分析单元和上述温度计分别连接的通信单元，用于发送所确定的光谱信息和液体温度信息，以使得液体成分检测服务器能够根据上述所确定的光谱信息和液体温度信息确定待检测液体的成分。
优选地，上述通信单元包含有近场通信模块，用于与用户终端建立近场通信连接；上述近场通信模块用于基于上述近场通信连接，发送所确定的光谱信息和液体温度信息至上述用户终端。
优选地，上述检测波长区间对应于C-H基团的2～4倍的振动频谱。
优选地，上述光源适于发射波长区间为660-1070nm的光线。
优选地，上述光栅的分光本领为8nm。
优选地，上述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
优选地，该液体成分检测容器为水杯。
本发明实施例另一方面提供一种液体成分检测服务器，包括：
获取单元，用于获取待检测液体的光谱信息和液体温度信息；
包含有液体成分、光谱信息和液体温度信息的液体成分数据库；
液体成分确定单元，用于基于所获取的光谱信息和液体温度信息结合上述液体成分数据库，确定上述待检测液体的液体成分；
液体成分推送单元，用于发送所确定的液体成分。
优选地，上述液体成分数据库中还包含有与上述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数；上述液体成分确定单元，用于根据所获取的液体温度信息确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数补偿校正所获取的光谱信息，以确定上述待检测液体的液体成分。
优选地，还包括温度补偿系数确定单元，该温度补偿系数确定单元包含：矩阵关系建立模块，用于设定一参考温度，分别确定在上述参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；矩阵关系分析模块，用于利用主成分分析法与最小二乘法解析上述矩阵对应关系，以确定上述参考温度所对应的温度补偿系数。
优选地，上述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
本发明实施例又一方面提供一种用于液体成分检测服务器的方法，该方法包括：
获取待检测液体的光谱信息和液体温度信息；
基于所获取的光谱信息和液体温度信息结合包含有液体成分、光谱信息和液体温度信息的液体成分数据库，确定上述待检测液体的液体成分；
发送所确定的液体成分。
优选地，上述液体成分数据库包含有与上述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数，上述确定上述待检测液体的液体成分包括：根据所获取的液体温度信息确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数补偿校正所获取的光谱信息，以确定上述待检测液体的液体成分。
优选地，上述温度补偿系数的确定包含以下步骤：设定一参考温度，分别确定在上述参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；利用主成分分析法与最小二乘法解析上述矩阵对应关系，以确定上述参考温度所对应的温度补偿系数。
优选地，上述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
通过上述技术方案，使得用户能够在日常生活中通过液体成分检测容器盛装待检测液体，并综合考虑待检测液体的液体温度信息和其所对应的光谱信息便可以较精准地确定容器中待检测液体的液体成分，有利于用户实时了解液体的营养成分，并且方便用户根据个人需求有规律地控制营养的摄取，提高了对日常生活中液体成分检测的用户体验。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出的是适于应用本发明一较佳实施例的架构的原理示意图；
图2示出的是图1所示架构中的液体成分检测容器10的结构示意图；
图3示出的是利用图2所示液体成分检测容器10获取光谱信息的原理示意图；
图4示出的是本发明一实施例的用于液体成分检测服务器的方法的流程图。
附图标记说明
10液体成分检测容器 20用户终端
101第一腔体 1011光源
1012光栅 102第二腔体
1021光谱信息分析单元 1022温度计
1023检测容器蓝牙 201终端蓝牙
202远程通信单元 30液体成分检测服务器
301获取单元 302液体成分检测数据库
303液体成分确定单元 304液体成分推送单元
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
参见图1示出的是适于应用本发明一较佳实施例的架构的原理示意图，其中，在本实施例架构中包含有液体成分检测容器10、用户终端20和液体成分检测服务器30；更具体地，在液体成分检测容器10中包含有：在容器10内部相对设置的第一腔体101和第二腔体102，以及在第一腔体101和第二腔体102之间的空间容纳有待检测液体(未示出)；而在第一腔体101内安装有：光源1011和光栅1012，其中，光栅1012能够将光源1011所发射的光线经由待检测液体分散至第二腔体102；在第二腔体中安装有光谱信息分析单元1021，该光谱信息分析单元1021的安装位置应该能够保障能够接收到来自与第一腔体所分散的待检测光线，并确定待检测光线在该光谱信息分析单元1021的检测波长区间下的光谱信息；温度计1022采集液体的液体温度信息；将该光谱信息连同液体温度信息封装成符合蓝牙协议的数据，并将该数据通过检测容器蓝牙1023通过蓝牙连接发送至用户终端20。用户终端对所获取的光谱信息和液体温度信息作通信格式转换，并将光谱信息和液体温度信息经由远程通信单元202发送至液体成分检测服务器30。液体成分检测服务器30的液体成分数据库302中存储有多个液体温度信息、液体成分和光谱信息之间的对应关系，基于该关系就能确定特定光谱信息和温度信息所对应的液体成分；优选地，温度信息是用作补偿光谱信息与液体成分的关系的，更具体地，在该液体成分数据库302中还包含有与上述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数；其获取单元301接收该光谱信息和液体温度信息；液体成分确定单元303根据所接收的液体温度信息查询液体成分数据库302以确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数对光谱信息进行补偿校正，以及根据已补偿校正的光谱信息遍历液体成分和光谱信息之间的对应关系，确定待检测液体的液体成分；最后由液体成分推送单元304将所确定的液体成分推送至用户终端20的远程通信单元202。
需要说明的是，本发明人在实践本发明的过程中发现：在光谱信息采集中，同一液体成分在不同的温度下所对应的光谱信息不一样。故上述本发明的较佳实施例利用温度信息校准光谱信息，能够保障所确定的对应于液体成分信息的光谱信息更加精准，并且能使所确定的液体成分更加精确。另外，本实施例中的液体成分检测容器10可以是日常生活中经常使用的水杯；由此，在一种应用场景下，人们只需要通过本实施例所提供的该水杯，便可以实现对水杯所容纳液体的液体成分的检测，并且该液体的来源可以是日常生活中人们所饮用的饮品(例如酒、咖啡、碳酸饮料等)，以将所确定的该饮品所对应的饮品成分推送给人们，使得人们能够实时掌握所饮用饮品中所包含的诸如酒精、糖分、蛋白质、脂肪等营养成分的含量。
作为上述应用较佳实施例的架构的进一步优化，在液体成分检测服务器30中还可以包括温度补偿系数确定单元(未示出)，利用该温度补偿系数确定单元可以确定出用以补偿光谱信息的温度补偿系数。以下将具体公开本实施例中该温度补偿系数确定单元的工作原理，该温度补偿系数确定单元包含矩阵关系建立模块和矩阵关系分析模块，其中矩阵关系建立模块适于设定一参考温度，分别确定在参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；矩阵关系分析模块，适于利用主成分分析法与最小二乘法解析矩阵对应关系，以确定参考温度所对应的温度补偿系数；进一步地，预选择多个参照温度，参照上述温度补偿系数确定单元的工作原理分别确定上述多个参照温度下的温度补偿系数，并将各个参照温度和温度补偿系数的对应关系存储至液体成分数据库302中。由此，能够保障所确定的温度补偿系数的精确性，并能保障所获取的液体温度信息都能在液体成分数据库中找到相对应的温度补偿系数，增大了本发明较佳实施例方案的应用范围。
为了使得本发明实施例中检测液体营养成分的技术方案更加容易地被公众所理解，需要说明的是，本实施例中所采用的光谱信息分析单元1021的检测波长区间为对应于C-H基团的2～4倍的振动频谱，本发明实施例更具体地公开，该振动频谱区间跟食物中主要营养成分蛋白质、脂肪等的特征倍频振动相互关联，因此使得本发明实施例适用于对食物主要液体中营养成分的分析；进一步地，在本实施例中所检测的液体成分可以是包含有C-H基团的糖分、酒精、咖啡、蛋白质、脂肪、碳水化合物含量或浓度其中的任意一种或多种。由此解决了对需要对摄入糖、酒精、咖啡进行量化的身体亚健康状态人群对液体检测的个性化需求，使其能随时掌握食材的成分指标而保持健康；使爱酒的人能实时了解自己摄入酒的质量、摄入酒的度数与摄入量，做到不饮酒过量；使冲调奶粉的过程智能化，并能随时管理婴幼儿的奶粉摄入与管理。
作为图1所示的本发明较佳实施例的进一步的限定和优化，该光栅1012的分光本领为8nm，且该光源适于发射波长区间为660-1070nm的光线，由此选型所确定的光栅和光源，能够保障到达光谱信息分析单元1021的待检测光线的高保真性，并且保障了所获取得到的光谱信息的高精确度，进一步地更确保了最终所获取得到的液体成分的浓度和含量的高精确度。更具体地，通过在本较佳实施例中选用分光本领为8nm的光栅和该光源适于发射波长区间为660-1070nm的光线，实现了所检测的液体成分的浓度和含量的精度偏差仅在1％左右。
参见图2示出的是图1所示架构中的液体成分检测容器10的结构示意图，如图所示，第一腔体101和第二腔体102安装于液体成分检测容器10的底部，由此保障容器密封性，并显得更加美观大方。
需要说明的是，光栅1012的作用是分光，主要是为了实现配合光谱信息分析单元1021执行光谱检测；由于光源1011所发出的是复合的光，即不同波长的光混合在一起，而光谱信息分析单元1021一般只能针对特定波长区间的光分别检测，故需要光栅将光源的复合光分为不同波长的光，然后不同波长的光照在检测器上，由此才能对不同波长的光能量进行更精确的检测，以得到更精准的光谱信息。
参见图3示出的是利用图2所示液体成分检测容器10获取光谱信息的原理示意图；可以理解的是，在本较佳实施例中，光谱信息分析单元1021能够通过检测该待检测光线在检测波长区间下的不同波长下的光强，并根据检测结果生成光谱信息，基于本实施例中的液体成分检测容器10的内部结构能够保障所获得的光谱信息的高精确度。
参见图4示出的是本发明一实施例的用于液体成分检测服务器的方法的流程图，该方法包括：
步骤401：获取待检测液体的光谱信息和液体温度信息；
步骤402：基于所获取的光谱信息和液体温度信息查询包含有液体成分、光谱信息和液体温度信息之间的对应关系的液体成分数据库，确定待检测液体的液体成分；
步骤403：发送所确定的液体成分。
由此，通过考虑液体温度信息对光谱信息的影响，保障了所确定液体成分的高精确度性。本实施例方法的还有一些有益效果具体可以参考上述结合图1的描述，故在此不加以赘述。
作为图4所示实施例用于液体成分检测服务器的方法的进一步的优选，上述液体成分数据库包含有与上述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数，则上述步骤402的具体执行包括：根据所获取的液体温度信息确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数补偿校正所获取的光谱信息，以确定上述待检测液体的液体成分。
作为图4所示实施例用于液体成分检测服务器的方法的进一步的优选，关于温度补偿系数的确定包含以下步骤：设定一参考温度，分别确定在上述参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；利用主成分分析法与最小二乘法解析上述矩阵对应关系，以确定上述参考温度所对应的温度补偿系数。
为了使得本发明思想更容易被公众所理解，以下将作为示例说明温度补偿系数确定的具体过程；主要是针对不同的温度下，解析并建立相应的液体成分模型，具体建模过程如下：
首先，设定参考温度T，采集当液体温度为T时，对于液体浓度信息为x1的标准样品，测试其光谱，得到光谱信息为y1，通过同样方法得到液体温度为T下的(x2，y2)，(x3，y3)...(xn，yn)，进一步地关于温度补偿系数的确定如下：
X＝[x1,x2,x3…..xn]
Y＝[y1,y2,y3……yn]
然后，利用主成分分析法与最小二乘法在X、Y之间建立温度成分参照模型，得到X＝Y*A，由此通过建模结果确定关于参考温度T下对应于光谱信息和液体成分之间的温度补偿系数A。
现作为示例进一步说明利用该温度补偿系数补偿光谱信息和液体成分的工作原理；如当液体成分检测服务器所获取的光谱信息为Y0、液体温度信息为T0，查询液体成分数据库以确定对应于T0的温度补偿系数A0，并利用A0对光谱信息Y0进行补偿，进一步确定该液体浓度信息为X’＝A0Y0。由此，通过本实施方案实现了降低温度信息对光谱信息和浓度信息之间的影响关系，能保障待检测液体的液体成分的高精确度，并提高了本发明中的液体容器的应用范围。
作为图4所示实施例用于液体成分检测服务器的方法的进一步的优选，上述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种液体成分检测服务器，其特征在于，包括：
获取单元，用于从液体成分检测容器接收其所盛放的待检测液体的光谱信息和液体温度信息；
存储有多个液体温度信息、液体成分和光谱信息之间的对应关系的液体成分数据库；
液体成分确定单元，用于基于所获取的光谱信息和液体温度信息结合所述液体成分数据库中存储的多个液体温度信息、液体成分和光谱信息之间的对应关系，确定所述待检测液体的液体成分；
液体成分推送单元，用于发送所确定的液体成分。
2.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：
所述液体成分数据库中还包含有与所述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数；
所述液体成分确定单元，用于根据所获取的液体温度信息确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数补偿校正所获取的光谱信息，以确定所述待检测液体的液体成分。
3.根据权利要求2所述的服务器，其特征在于，还包括温度补偿系数确定单元，该温度补偿系数确定单元包含：
矩阵关系建立模块，用于设定一参考温度，分别确定在所述参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；
矩阵关系分析模块，用于利用主成分分析法与最小二乘法解析所述矩阵对应关系，以确定所述参考温度所对应的温度补偿系数。
4.根据权利要求1或2所述的服务器，其特征在于，所述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
5.一种用于液体成分检测服务器的方法，其特征在于，该方法包括：
从液体成分检测容器接收其所盛放的待检测液体的光谱信息和液体温度信息；
基于所获取的光谱信息和液体温度信息结合存储有多个液体成分、光谱信息和液体温度信息之间的对应关系的液体成分数据库，确定所述待检测液体的液体成分；
发送所确定的液体成分。
6.根据权利要求5所述的方法，所述液体成分数据库包含有与所述液体温度信息唯一对应的温度补偿系数，其特征在于，所述确定所述待检测液体的液体成分包括：
根据所获取的液体温度信息确定相应的温度补偿系数，并根据所确定的温度补偿系数补偿校正所获取的光谱信息，以确定所述待检测液体的液体成分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度补偿系数的确定包含以下步骤：
设定一参考温度，分别确定在所述参考温度下适于反映多个液体成分与光谱信息之间的矩阵对应关系；
利用主成分分析法与最小二乘法解析所述矩阵对应关系，以确定所述参考温度所对应的温度补偿系数。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述液体成分包含有以下至少一种：糖分浓度、酒精浓度、咖啡含量、蛋白质含量、脂肪含量、碳水化合物含量。
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