CN109584027B - 容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种容器液体离线适宜度动态模拟与展示***，本发明针对不同的环境、器皿、溶液属性建立影响因素模型，又通过获取用户需求提供满足使用者个性化的使用设备。用户可以通过该方法预测任意器皿对于不同环境的下使用各项指标，也可以在使用中根据个人的需求通过温度贴片和APP在很方便的获取器皿中液体的温度信息在符合期望的温度下使用器皿中的溶液，从而得到更多的便捷。本发明中提供用户的贴片和APP适用于任意器皿大大减少了使用者成本，更加的环保便捷。本发明属于温度检测与水杯技术交叉领域。

Description

容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法

技术领域

本发明属于温度检测与水杯技术交叉领域。通过建立对不同容器盛放不同饮品的温度影响因素模型，即拟合曲线，可以以较低的成本提示用户饮品温度合适可以饮用，并且制作厂商可以根据用户不同的饮水习惯、年龄、阶层等，为使用者提供购买容器的建议以及使用指导服务。

背景技术

当今大数据人工智能已经广泛进入人们的生活，随着计算机技术的发展智能设备不仅给人们的生活带来便捷，而且让我们的工作生活更加的高效。若智能水杯中安装传感器，实时测得温度以此提示用户食用饮品，给人们在使用的过程中的确提供的方便，但是其昂贵的价格让部分消费者难以接受，也浪费了更多的资源，并且其使用相对单一适用场景远远不能满足消费者的生活需求。

在不同的场景下，消费者的需求是不一样的。主人接待客人，需要给客人煮茶，但是对于不同的茶叶需要的水温是不一样的，例如红茶可能需要沸水，绿茶需要的水温就要稍微低一些；对于客人，杯中的水温随着时间的变化不断降低，每个人饮水温度的可接受情况是不一样的；再如，给孩子准备的奶瓶，不同的季节要确保孩子喝到的温度要最合适，并且小孩很难注意到水温，直接去拿容器会出现安全问题，这都是需要考虑的问题。对于不同的容器，即形状、容积、材料等的不同，其随时间变化的拟合曲线也是不同的，而商家可以根据用户的需求（如场合的饮品种类、年龄等特征）来推荐更适合该用户的容器。

节能环保是我们一直推崇的宗旨，无论容器的加热方法是电还是火，不同的容器因其材质，形状，容积等的不同，加热时间以及过程中所损耗的能量也是不同的，即容器的设计可以一定程度上起到一些节能的作用。

发明内容

技术问题：本发明公开了一种容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法方法，主要提供一种根据任意容器内盛有饮品的温度与其影响因素的拟合曲线得到用户哪个时间段可以饮用并使用个性化提示的方法，为使用者提供了极大的便捷，并且为生产厂商针对不同人群的不同兴趣爱好和习惯制造和推荐容器奠定了理论基础。

技术方案：为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种容器内液体温度度量、变化模拟于展示***的解决方法。首先对于不同材质及形状的容器获取其于饮品温度、时间、环境、容器指标、饮品类型等影响因素的拟合曲线，一方面，用户使用该***提供的APP可以上传容器图片，从而***可以根据该容器特征以及拟合曲线向用户提供此装默认饮品时温度变化模拟情况，并结合用户的自身饮茶或咖啡等饮品的兴趣以及阶层等自身特征向用户提供选购意见。另一方面，用户使用时本发明提供物理贴片，内含有计时器以及和拟合曲线结合的功能函数，该贴片装备在容器内壁，既可以离线工作也可以在线工作，外部有提示装置，用户只要将该装置贴在使用的容器外侧，通过APP上传容器图片，用户通过设置期望温度范围或固定值、液体满度以及温度显示喜好（可以数字显示、不同的颜色等来标识容器中饮品温度的变化），***自动获取容器中液体变化拟合曲线，该提示装备在线运行时可以预测温度将要到达用户期望值时向用户客户端（手机、电脑等）发送远程消息提醒，并将此结果也显示在该容器外部提示装备上以提示用户。

体系结构

（1）对不同材质及形状的容器进行其与饮品温度、时间、环境、液体满度、饮品类型等影响因素的拟合，得到多维度拟合曲线H。其算法如下：

其中temperature为饮品温度，index为影响该情景的容器综合综合指标，time为时间度量，type为饮品类型参数，不同饮品每分钟的温度下降速度不同，α，β为不同因素的影响权重参数；

综合指标index的算法如下：

其中μ为系数， Volume为该容器的体积，一定体积下，容器的散热与面积有关，Heat为该过程中单位时间内的散热量；

容器单位时间内的散热量Heat算法如下：

假设容器内表面相对光滑，其中S_{b_l} 、S_{l_a}、S_{g_a}分别为容器底部与液体的接触面积、液体与空气的接触面积、杯壁与空气的接触面积，ω，γ，η，λ分别为各个接触面对应散热量所占的比重参数，S_g表示当容器盛放的液体不满时，杯壁与空气的接触面积，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到，与液面离得越远，散热就不会再衰减了；

其中Area为接触面积，Thermal_conductivity为该容器的热导率，△Tem为两表面之间的温度差，Thickness为容器壁的厚度；

饮品类型参数type的算法如下：

其中Liquid为该容器盛放液体的性质参数，C为该容器盛放液体的比热容，ρ为该液体的密度，都可通过查询各液体密度资料得到，ε为系数。

（2）集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，TEMPERATURE={Temperature1,Temperature2,Temperature3.......}或TEMPERATURE={[Temperature11,Temperature12],[Temperature21,Temperature22],[Temperature31,Temperature32].......}代表不同的人群期待饮品的最适饮用温度或者范围，且HUMMAN→TEMPERATURE。当用户需要泡茶或者准备其他饮品时，可通过手机APP将该容器特征以照片形式输入，通过识别与深度学习，根据壶中倒出水的温度、所泡的饮品类型和当前情况的液体满度，对应于步骤（1）中的拟合曲线H，结合容器内部的物理贴片的计时器，可以得出经过多少时间该饮品的温度可以降到用户的最佳期望值Temperature_i或范围Temperature_ij，默认情况下该容器的类型为正常水杯，饮品类型为白开水，液体满度为100%盛满。

（3）可以通过步骤（1）所得到的拟合曲线，由于不同年龄阶层、不同工作阶级的用户所偏爱的饮品不同，因此可分析用户的兴趣偏向为其推荐合适形状与体积容器；例如该用户喜欢喝咖啡，最适冲泡温度为85到92度，且该用户每早只喝一小杯，喜爱和55度左右的成品，因此可以根据多维拟合曲线H，为用户提供最适冲泡温度到其饮用温度下降时间最快，且之后保温效果较为明显的杯型，这也要结合用户所在地区以及室内温度来推荐。

（4）可在容器内侧安装物理贴片，含有计时功能，与手机设备、电脑设备等连接，用户通过输入容器图片、液体满度、初始温度、饮品类型等，通过内置函数与拟合曲线结合，从而可以通过设备显示出该饮品温度随时间变化情况，并且外部设备具有提示功能，用户通过设备设置装置设置期望最适温度值或其范围，当与拟合曲线H结合分析达到该最适温度值或者范围时，可以通过该设备个性化显示提醒色，显示方式可以自定义，例如：数字、颜色标识等，方便老人小孩辨识，并且到达用户设定的温度值或范围时可在线向用户发送具体温度信息提示用户可以饮用。

（5）在设计或选择容器时，本***提供的拟合曲线还可以帮助用户选择一个更加节能的容器以达到节能的目的。由于不同形状以及材质的容器，导热功能以及加热情况都不同，由步骤（1）中的散热算法可得知，在加热过程中实际上的热量可能会通过空气、杯壁等介质发散出去，从而使得加热时间变长（设此情况下是均匀加热），在容器内饮品冷却的过程中，也有相应的散热曲线（设此情况下是衰减模型），亦或是因此针对此问题，我们可以根据拟合曲线，使得该容器达到用户要求效果的情况下，对容器的形状、材质、大小加以修改，降低热能或者电能损耗率。

有益效果

（1）通过建立不同容器内液体温度的影响因素拟合曲线，根据不同的使用环境及用户需求提供用户更适宜的选择建议。

（2）通过用户输入不同的期望温度值或范围，在适合饮用的时候提醒用户，并对结果进行个性化显示设计，满足多种人群使用需求。例如儿童可能对于颜色比较敏感，使用者可以设置颜色标识不同的温度，方便儿童饮用。成人可以选择数字设计，直观的看到该容器内饮品的实时温度。

（3）向制造厂商提供一种合理的容器设计方案。

（4）使用范围广，价格合理，可以尽量做到节能。

附图说明

图一是容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的实现流程图。

图二是容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的UML建模图。

图三是容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的物理贴片实物图（使用时贴于器皿内壁）。

图四是容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的容器物理贴片配套的设置/显示事物设计图。

图五是容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的手机终端操纵控制界面。

具体实施方式

为了阐述本发明的目的、技术方案和优点，以下结合具体实例和附图，对本发明做进一步详细说明（总流程如图一所示）：

（1）对应于图一操作的001，对不同材质及形状的容器进行其与饮品温度、时间、环境、液体满度、饮品类型等影响因素的拟合，得到多维度拟合曲线H。其算法如下：

其中temperature为饮品温度，index为影响该情景的容器综合综合指标，time为时间度量，type为饮品类型参数，不同饮品每分钟的温度下降速度不同，α，β为不同因素的影响参数；

综合指标index的算法如下：

其中μ为参数，Volume为该容器的体积，一定体积下，容器的散热与面积有关，Heat为该过程中单位时间内的散热量；

容器单位时间内的散热量Heat算法如下：

（假设容器内表面相对光滑，其中 S_{b_l} 、S_{l_a}、S_{g_a}分别为容器底部与液体的接触面积、液体与空气的接触面积、杯壁与空气的接触面积，ω，γ，η，λ分别为各个散热所占的比重参数，S_g表示当容器盛放的液体不满时，杯壁与空气的接触面积，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到，与液面离得越远，散热就不会再衰减了）

其中Area为接触面积，Thermal_conductivity为该容器的热导率，△Tem为两表面之间的温度差，Thickness为容器壁的厚度；

饮品类型参数type的算法如下：

其中Liquid为该容器盛放液体的性质参数，C为该容器盛放液体的比热容，ρ为该液体的密度，都可通过查询各液体密度资料得到，ε为参数。

（2）对应于图一操作的002，设集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，TEMPERATURE={Temperature1,Temperature2,Temperature3.......}或TEMPERATURE={[Temperature11,Temperature12],[Temperature21,Temperature22],[Temperature31,Temperature32].......}代表不同的人群期待饮品的最适饮用温度或者范围，且HUMMAN→TEMPERATURE。当用户需要泡茶或者准备其他饮品时，可通过手机APP将该容器特征以照片形式输入，通过识别与深度学习，根据壶中倒出水的温度、所泡的饮品类型和当前情况的液体满度，对应于步骤（1）中的拟合曲线H，结合容器内部的物理贴片的计时器，可以得出经过多少时间该饮品的温度可以降到用户的最佳期望值Temperature_i或范围Temperature_ij，默认情况下该容器的类型为正常水杯，饮品类型为白开水，液体满度为100%盛满。

（3）对应于图一操作的003，可以通过步骤（1）所得到的拟合曲线，由于不同年龄阶层、不同工作阶级的用户所偏爱的饮品不同，因此可分析用户的兴趣偏向为其推荐合适形状与体积容器；例如该用户喜欢喝咖啡，最适冲泡温度为85到92度，且该用户每早只喝一小杯，喜爱和55度左右的成品，因此可以根据多维拟合曲线H，为用户提供最适冲泡温度到其饮用温度下降时间最快，且之后保温效果较为明显的杯型，这也要结合用户所在地区以及室内温度来推荐。

（4）对应于图一操作的004，可在容器内侧安装物理贴片如图二所示，含有计时功能，与手机设备、电脑设备等连接界面如图四所示，用户通过输入容器图片、液体满度、初始温度、饮品类型等，通过内置函数与拟合曲线结合，从而可以通过设备显示出该饮品温度随时间变化情况，并且外部设备具有提示功能，用户通过设备设置装置设置期望最适温度值或其范围，当与拟合曲线H结合分析达到该最适温度值或者范围时，可以通过该设备个性化显示提醒色，显示方式可以自定义，例如：数字、颜色标识等，方便老人小孩辨识，效果如图三所示，并且到达用户设定的温度值或范围时可在线向用户发送具体温度信息提示用户可以饮用。

（5）对应于图一操作的005，在设计或选择容器时，本***提供的拟合曲线还可以帮助用户选择一个更加节能的容器以达到节能的目的。由于不同形状以及材质的容器，导热功能以及加热情况都不同，有步骤（1）中的散热算法可得知，在加热过程中实际上的热量可能会通过空气、杯壁等介质发散出去，从而使得加热时间变长（设此情况下是均匀加热），在容器内饮品冷却的过程中，也有相应的散热曲线（设此情况下是衰减模型），亦或是因此针对此问题，我们可以根据拟合曲线，使得该容器达到用户要求效果的情况下，对容器的形状、材质、大小加以修改，降低热能或者电能损耗率。

Claims (1)

1.一种容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法，其特征在于容器液体离线适宜度动态模拟与展示方法的具体步骤：

（1）对不同材质及形状的容器进行其与影响因素的拟合，包括饮品温度、时间、环境、液体满度、饮品类型，得到多维度拟合曲线H，其算法如下：

其中temperature为饮品温度，index为影响容器的综合指标，time为时间度量，type为饮品类型参数，不同饮品每分钟的温度下降速度不同，α，β为不同因素的影响权重参数；

综合指标index的算法如下：

其中μ为系数，Volume为该容器的体积，一定体积下，容器的散热与面积有关，Heat为单位时间内的散热量；

容器单位时间内的散热量Heat算法如下：

假设容器内表面相对光滑，其中S_{b_l} 、S_{l_a}、S_{g_a}分别为容器底部与液体的接触面积、液体与空气的接触面积、杯壁与空气的接触面积，ω，γ，η，λ分别为各个接触面对应散热量所占的比重参数，S_g表示当容器盛放的液体不满时，杯壁与空气的接触面积，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到；

其中Area为接触面积，Thermal_conductivity为该容器的热导率，△Tem为两表面之间的温度差，Thickness为容器壁的厚度；

饮品类型参数type的算法如下：

其中Liquid为该容器盛放液体的性质参数，C为该容器盛放液体的比热容，ρ为该液体的密度，都可通过查询各液体密度资料得到，ε为系数；

（2）集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，TEMPERATURE={Temperature1,Temperature2,Temperature3.......}或TEMPERATURE={[Temperature11,Temperature12],[Temperature21,Temperature22],[Temperature31,Temperature32].......}代表不同的人群期待饮品的最适饮用温度或者范围，且HUMMAN→TEMPERATURE；

当用户需要泡茶或者准备其他饮品时，通过手机APP将该容器特征以照片形式输入，通过识别与深度学习，根据壶中倒出水的温度、所泡的饮品类型和当前情况的液体满度，对应于步骤（1）中的拟合曲线H，得出经过多少时间该饮品的温度可以降到用户的最佳期望值Temperature_i或范围Temperature_ij，默认情况下该容器的类型为正常水杯，饮品类型为白开水，液体满度为100%盛满；

（3）通过步骤（1）所得到的拟合曲线，由于不同年龄阶层、不同工作阶级的用户所偏爱的饮品不同，分析用户的兴趣偏向为其推荐合适形状与体积容器；针对用户喜好，包括喜好的饮品类型、最适合冲泡的温度、饮用量、饮用时间、饮用频率和饮用温度，根据多维拟合曲线H和结合用户所在地区以及室内温度，为用户提供最适冲泡温度到其饮用温度下降时间最快，且之后保温效果明显的杯型；

（4）在容器内侧安装物理贴片，含有计时功能，与手机设备、电脑设备连接，用户通过输入容器图片、液体满度、初始温度、饮品类型，通过内置函数与拟合曲线结合，从而通过设备显示出该饮品温度随时间变化情况，并且外部设备具有提示功能，用户通过设备设置装置设置期望最适温度值或其范围，当与拟合曲线H结合分析达到该最适温度值或者范围时，通过该设备个性化显示提醒色，显示方式可以采用数字或颜色标识，方便老人小孩辨识，并且到达用户设定的温度值或范围时可在线向用户发送具体温度信息提示用户可以饮用；

（5）在设计或选择容器时，提供的拟合曲线还能帮助用户选择一个更加节能的容器以达到节能的目的；步骤（5）还包括在容器达到用户要求效果的情况下，根据拟合曲线，对容器的形状、材质、大小进行修改，以降低热能或电能损耗率。