CN109654565B - 一种带热成像装置的油烟机 - Google Patents

Abstract

一种带热成像装置的油烟机,设置有烟机主体、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置与有害物质检测装置电连接，热成像装置和有害物质检测装置与烟机主体电连接。热成像装置的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具。该油烟机能检测烹饪区域内温度、颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度，还能对当前环境的进行健康等级划分。同时该油烟机还具有风速控制模块、提示模块和火力控制模块，当前环境的健康等级自动调节风速和外部炉具的火力，使当前环境的有害物质的浓度降低，同时提醒用户注意防护。

Description

一种带热成像装置的油烟机

技术领域

本发明涉及油烟机领域，特别涉及一种带热成像装置的油烟机。

背景技术

现代生活中，许多家庭在烹饪中会产生大量的油烟。研究表明，烹饪油烟成分复杂，具有一定的吸入毒性、免疫毒性和致突变性，对人体健康存在一定的危害。油烟气体中多种有害物质，如多环芳烃类物质、多种颗粒物。其中多环芳烃类物质中有相当部分具有致癌性，如苯并[α]芘，颗粒物对人体呼吸***有不同程度的影响。现有技术的油烟机并不能通过温度而自动识别当前烹饪环境中的油烟中有害物质的浓度，大大限制了油烟机的智能化发展。

因此针对现有技术不足，提供一种带热成像装置的油烟机以解决现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种带热成像装置的油烟机。该带热成像装置的油烟机能根据温度识别前烹饪环境中有害物质浓度。

本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

提供一种带热成像装置的油烟机,设置有烟机主体、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置与有害物质检测装置电连接，热成像装置和有害物质检测装置与烟机主体电连接。

热成像装置感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至有害物质检测装置，有害物质检测装置接收热成像装置的温度输出信号，有害物质检测装置并检测烹饪区域内有害物质浓度与温度输出信号进行计算得到有害物质信号，有害物质检测装置将有害物质信号发送到烟机主体。

优选的，上述热成像装置的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具。

优选的，上述热成像装置的温度量程为Tx且0℃≤Tx≤400℃。

优选的，上述热成像装置的视场角定义为θ,且0°＜θ＜360°。

优选的，上述热成像装置的瞬时视角定义为ω,且0°＜ω＜360°。

当油烟机、炉具、灶台和烹饪中使用的锅具在正常工作时，将热成像装置的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°；将热成像装置到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m,将烟机主体的中心定义为X0，将热成像装置与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。

优选的，上述热成像装置为远离灶台、锅具和炉具的非入侵式热成像装置。

将热成像装置的投射面与灶台的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0；将烹饪中使用的锅具沿热成像装置检测方向在灶台的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。

当β＝90°，通过式(Ⅰ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(θ/2)] 式(Ⅰ)。

当β≠90°，通过式(Ⅱ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(90°-β-θ/2)] 式(Ⅱ)。

优选的，上述热成像装置设置有多个。

优选的，上述有害物质检测装置设置有用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置和用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并烟机主体进行控制的控制装置，热成像装置、颗粒物传感组件、VOC传感器和控制装置分别与烟机主体电连接，热成像装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接。

热成像装置感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体，烟机主体接收处理信号并进行调节。

优选的，上述颗粒物传感组件设置有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器，PM2.5传感器和PM10传感器分别与控制装置电连接。

PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置，PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体，烟机主体接收处理信号并进行调节。

优选的，上述控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置。

优选的，上述控制装置为线性型控制装置、非线性控制装置、指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置、机器学习控制装置或者深度学习控制装置。

优选的，上述控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置。

优选的，上述控制装置设置有风速控制模块和计算模块，风速控制模块与计算模块电连接，风速控制模块与烟机主体电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至风速控制模块，风速控制模块将处理信号发送于烟机主体，烟机主体的风速调节器进行风速调节。

优选的，上述控制装置还设置有提示模块，提示模块与计算模块电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至提示模块，提示模块根据处理信号发送的健康等级对用户进行提示。

优选的，上述控制装置还设置有火力控制模块，火力控制模块与计算模块电连接，火力控制模块与外部炉具电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至火力控制模块，火力控制模将处理信号发送至外部炉具，外部炉具接收处理信号进行火力调节。

本发明的一种带热成像装置的油烟机,设置有烟机主体、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置与有害物质检测装置电连接，热成像装置和有害物质检测装置与烟机主体电连接。热成像装置的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具。该油烟机能检测烹饪区域内温度、颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度，还能对当前环境的进行健康等级划分。同时该油烟机还具有风速控制模块、提示模块和火力控制模块，当前环境的健康等级自动调节风速和外部炉具的火力，使当前环境的有害物质的浓度降低，同时提醒用户注意防护。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为实施例1的一种带热成像装置的油烟机与烹饪中使用的锅具、炉具和灶台装配示意。

图2为热成像装置的投射面与灶台的重合面P与烹饪中使用的锅具沿热成像装置检测方向在灶台的投射面P’的关系示意图。

图3为热成像装置的视场角θ示意图。

图4为热成像装置的中心轴与水平方向的夹角β示意图。

图5为实施例1的一种带热成像装置的油烟机的工作流程示意图。

图6为实施例4的一种带热成像装置的油烟机的工作流程示意图。

图1至图6中，包括有：

烟机主体1、热成像装置2、烹饪中使用的锅具3、炉具4、灶台5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1。

一种带热成像装置的油烟机,如图1至5所示，设置有烟机主体1、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置2和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置2与有害物质检测装置电连接，热成像装置2和有害物质检测装置与烟机主体1电连接。

热成像装置2感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至有害物质检测装置，有害物质检测装置接收热成像装置2的温度输出信号，有害物质检测装置并检测烹饪区域内有害物质浓度与温度输出信号进行计算得到有害物质信号，有害物质检测装置将有害物质信号发送到烟机主体1。

热成像装置2的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具3。热成像装置2的温度量程为Tx且0℃≤Tx≤400℃。

热成像装置2的视场角定义为θ,且0°＜θ＜360°热成像装置2的瞬时视角定义为ω,且0°＜ω＜360°。

视场角决定热成像装置2的可量测的视野范围，瞬时视角决定温度图像空间的分辨率。本发明的θ可以为0°＜θ＜360°范围内的任意角度，如60°、90°、120°或者150°等。本发明的ω可以为0°＜θ＜360°范围内的任意角度，如60°、90°、120°或者150°等。

当油烟机、炉具4、灶台5和烹饪中使用的锅具3在正常工作时，热成像装置2的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°。将热成像装置2到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m。将烟机主体1的中心定义为X0。将热成像装置2与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。

热成像装置2为远离灶台5、锅具或者炉具4的非入侵式热成像装置2。

需说明的是，本发明的非入侵式热成像装置2可以装配于烟机主体1，也可以装配于墙体，也可以为远离灶台5、锅具和炉具4的其他物体，具体实施根据实际情况而定。只要是不在灶台5、锅具和炉具4都可以作为本发明的非入侵式热成像装置2，都落入本发明的保护范围。本实施例的非入侵式热成像装置2装配于烟机主体1。

将热成像装置2的投射面与灶台5的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0。

将烹饪中使用的锅具3沿热成像装置2检测方向在灶台5的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。

本发明的热成像装置2的安装高度可以通过式(Ⅰ)和式(Ⅱ)计得。

当β＝90°，通过式(Ⅰ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(θ/2)] 式(Ⅰ)。

当β≠90°，通过式(Ⅱ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(90°-β-θ/2)] 式(Ⅱ)。

例如，当β＝90°，Lp为1米，θ为90°时，那么通过式(Ⅰ)计得的Ht为0.5米。

当β为15°，Lp为1米、θ为90°时，那么通过式(Ⅱ)计得的Ht为0.87米。

需说明的是，本发明的Lp、θ和β可以为上述两个例的值，也可以为其他的值。例如θ可以为160°、60°或者100°等，Lp可以为0.8米、1.5米或都2米等，β可以为80°、60°或者45°等，具体的Lp、θ和β的值根据实际情况而定，根据实际的Lp、θ和β都可以根据本发明的式(Ⅰ)和式(Ⅱ)算的，在此不再累述。对于Lp、θ和β而求得到油烟机的热成像装置2的高度都为本发明的保护范围。

本发明的热成像装置2可以为测量一维温度场的热成像装置2，也可以为测量多维空间温度场的热成像装置2。

热成像装置2检测到的数据是一个W×Z的像素值，其中W和Z都为大于1的正整数。像素值越高得到的温度图像画面就越能展示温度的清晰度与细腻度。同时像素值也决定了获取的温度数据的量。因此热成像装置2的温度测量数据取决于像素值。

本发明的热成像装置2可以设置为1个或者设置有多个，本实施例的热成像装置2设置为一个。当热成像装置2设置为多个时，且为非入侵式热成像装置2可以分布于烟机主体1、墙体或者其他的物体，当为入侵式热成像装置2可以分布于灶具、灶台5或者多个锅具等。

有害物质检测装置设置有用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置和用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并烟机主体1进行控制的控制装置，热成像装置2、颗粒物传感组件、VOC传感器和控制装置分别与烟机主体1电连接，热成像装置2、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接。

热成像装置2感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体1，烟机主体1接收处理信号并进行调节。

颗粒物传感组件设置有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器，PM2.5传感器和PM10传感器分别与控制装置电连接。

PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置，PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体1，烟机主体1接收处理信号并进行调节。

本发明控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置。

本发明的控制装置通过数学建模获得，数学建模是通过实验收集不同油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度等因素与油烟中有害气体多环芳烃浓度的数学关系。根据不同的实验条件进行采样检测得到不同种类多环芳烃浓度进行分析归类得到数学模型，从而控制装置能够根据油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度的检测条件判断出当前不同种类多环芳烃浓度。

本发明的控制装置为线性型控制装置、非线性控制装置、指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置、机器学习控制装置或者深度学习控制装置的其中一种。

本发明的控制装置是通过温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号和VOC浓度信号计算出当前烹饪区域的多环芳烃浓度，该控制装置为计算器或者具备计算功能的模块均可作为本发明的控制装置，对于这类型的控制装置为工业生产中的控制装置的公知常识，本领域的技术人员应当知晓，在此不再赘述。

视觉检测装置的处理方法为：

图像采集模块以成像设备采集的初始图像作为基础进行处理，初始图像为灰度图，所采集的初始图像被序列化，依次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到各个后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度.

每次通过后帧的初始图像与前帧的初始图像进行处理，得到后帧初始图像所处时刻的当前厨房油烟浓度的步骤过程如下：

(1)将后帧的初始图像与前帧的初始图像进行帧差处理得到帧差图像；

(2)以开运算方式对帧差图像进行去噪处理，得到去噪图像；

(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域；

(4)对初始感兴趣区域进行灰度均值计算和区域平滑度计算，将同时满足灰度均值和平滑度要求的区域作为下一步感兴趣区域，其它的区域作为干扰排除；

(5)对步骤(4)提取出的感兴趣区域分别进行统计，根据统计结果得到油烟浓度赋值。

步骤(1)中，对采集到的初始图像进行帧差操作得到帧差图像具体是：

图像采集模块根据接收到的初始图像的先后顺序，将后一帧图像与前一帧图像做差，得到动态区域高亮的帧差图像。

其中步骤(2)对帧差图像采用开运算进行去噪处理，得到去噪图像，具体通过如下方式进行：先对帧差图像进行腐蚀操作，以消除图像中的噪点和细小尖刺，断开窄小的连接；再对腐蚀后的图像进行膨胀操作，恢复原帧差图像中的烟雾特征。

其中步骤(3)对去噪图像进行边缘检测，标记运动区域作为初始感兴趣区域，具体是：检测帧差图像高亮区域的边缘并进行标记，将标记出的区域作为初始感兴趣区域。

其中步骤(4)具体是对每个初始感兴趣区域进行灰度均值、区域平滑度计算，得到每个初始感兴趣区域对应的灰度均值和灰度平滑度，将同时满足计算得到的灰度均值小于灰度阈值、灰度平滑度小于灰度平滑度阈值的初始感兴趣区域作为感兴趣区域，将其它初始感兴趣区域判定为干扰区域。

其中步骤(5)具体是，针对步骤(4)提取出的感兴趣区域，将每个感兴趣区域图像中的所有像素的灰度进行求和计算得到每个感兴趣区域图像的灰度值，再将每个感兴趣区域图像的灰度值进行求和，得到油烟浓度赋值。

成像设备采集的目标区域以区域S表示，任意一帧初始图像为对应区域S的成像。

初始图像由m*n个像素构成，

后帧初始图像A的像素的灰度值以矩阵AH表示，AH＝{ah_i,j}，ah_i,j代表后帧初始图像A中第i行、第j列像素对应的灰度值，i为像素所在的行，j为像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n；后帧初始图像A中第i行、第j列像素所在的子区域为AS_i,j。

前帧初始图像B的像素的灰度值以矩阵BH表示，BH＝{bh_i,j}，bh_i,j代表前帧初始图像B中第i行、第j列像素对应的灰度值，前帧初始图像B中第i行、第j列像素所在的子区域为BS_i,j。

帧差图像D的像素灰度值以矩阵DH表示，DH＝{dh_i,j}＝{|ah_i,j-bh_i,j|}，dh_i,j代表帧差图像D中第i行、第j列像素对应的灰度值，帧差图像D中第i行、第j列像素所在的子区域为DS_i,j。

在帧差图像中，|dh_i,j|＝0的区域，呈黑色；|dh_i,j|≠0的区域呈高亮显示。

其中步骤(2)中对帧差图像进行腐蚀操作，具体包括如下步骤：

2-11，任意定义一个卷积核θ'；

2-12，将卷积核θ'与帧差图像进行卷积；在卷积核θ'遍历帧差图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最小值p以及与卷积核中心重合的像素点C；

像素点C的灰度通过矩阵CH＝{c_k,q}表示，k、q为像素点C的行序号和列序号，

获得在卷积核θ'遍历帧差图像过程中得到的卷积结果最小值像素点矩阵P，最小值像素点矩阵P的灰度通过矩阵PH＝{p_k,q}表示；

2-13将像素点矩阵P的灰度对应赋予像素点C，得到腐蚀图像；

步骤(2)中对腐蚀图像进行膨胀操作，具体包括如下步骤：

2-21，任意定义一个卷积核β'；

2-22，将卷积核β'与腐蚀图像进行卷积；在卷积核β'遍历腐蚀图像时，提取卷积核所覆盖区域内卷积结果的像素灰度最大值o以及与卷积核中心重合的像素点R；

像素点R的灰度通过矩阵RH＝{r_l,v}表示，l、v为像素点R的行序号和列序号，

获得在卷积核β'遍历腐蚀图像过程中得到的卷积结果最大值像素点矩阵O，最大值像素点矩阵O的灰度通过矩阵OH＝{o_l,v}表示；

2-13将最大值像素点矩阵O的灰度对应赋予像素点R，得到膨胀图像，得到的膨胀图像即为去噪图像。

其中步骤(3)通过如下步骤进行：

3-1，定义一个滤波器Y，滤波器为t*t矩阵，t为奇数；

3-2，使滤波器Y遍历去噪图像，计算滤波器在每一位置处的中心像素点所在的去噪图像的灰度值以及中心像素点邻域内其它像素点的灰度值，并根据公式(Ⅰ)计算滤波器在每一位置处的中心像素点的边缘检测值X_z，z为滤波器Y遍历去噪图像时的标记，

f、g为为像素点的矩阵序号，1≤f≤t，1≤g≤t，e为滤波器在每一位置处的像素点所在的去噪图像的灰度值；α为权重系数，与滤波器位置相对应；

3-3，将滤波器在每一位置处的中心像素点边缘检测值X_z与中心像素点邻域的其它像素点的灰度值相减，并判断差值的绝对值是否大于阈值Δ；

统计大于阈值的数量，如果数量超过

判定滤波器所处位置的中心像素点对应的去噪图像的像素点位置为边缘点，并进行标记；

3-4，滤波器遍历完整个去噪图像，得到所有标记的边缘点，获得初步感兴趣区域。

t为3。

需说明的是，上述的视觉检测装置的处理方法仅是提出其中之一种处理方法，对于其他视觉检测装置的处理方法只能够获取烹饪区域的视觉检测装置输出数据的方法都可以应用于本发明的能识别油烟中有害气体的油烟机，均应落入本发明的保护范围。

需说明的是，本发明的视觉检测装置是采用摄像头对烹饪区域油烟大小进行检测，只要能够实现本发明的上述功能都可以作为本发明的视觉检测装置。

本发明的烹饪区域内温度优选为检测厨具温度，也可以为检测烹饪区域内空气温度、油烟温度或者灶具温度等，具体的实施方式根据实际情况而定。本实施例有烹饪区域内检测温度为厨具温度。

一种带热成像装置的油烟机,设置有烟机主体1、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置2和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置2与有害物质检测装置电连接，热成像装置2和有害物质检测装直与烟机主体1电连接。本发明的热成像装置2的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具3。该油烟机能检测烹饪区域内温度、颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度。

实施例2。

一种带热成像装置的油烟机，其他特征与实施例1相同，不同之处在于：控制装置的计算公式为式(III)，

C_多环芳烃＝0.05κ+0.01λ+0.0005C+25C_VOC+6*10^-5κλC+475.1

C＝C_PM10+C_PM2.5

……式(III)。

其中C_多环芳烃为烹饪区域内的多环芳烃气体总浓度，κ为热成像装置2的输出数据，λ为视觉检测装置的输出数据，C为颗粒物传感组件的输出数据，C_PM10为PM10传感器的输出数据，C_PM2.5为PM2.5传感器的输出数据，C_VOC为VOC传感器的输出数据。

当κ∈(0℃，200℃)，C∈(0μg/m³，3000μg/m³)，λ∈(0，300)，C_VOC∈(0mg/m³，5mg/m³)时，C_(2-3)＝70％C_多环芳烃，C_（4)＝20％C_多环芳烃，C_(5-6)＝10％C_多环芳烃。

当κ∈(200℃，240℃)，C∈(3000μg/m³，5000μg/m³)，λ∈(300，500)，C_VOC∈(5mg/m³，10mg/m³)时，C_(2-3)＝60％C_多环芳烃，C₍₄₎＝25％C_多环芳烃：，C_(5-6)＝15％C_多环芳烃。

其中C_(2-3)为二环多环芳烃和三环多环芳烃的浓度，C₍₄₎为四环多环芳烃的浓度，C_(5-6)为五环多环芳烃和六环多环芳烃的浓度。

例如当κ为100℃时，C为1000μg/m³，λ为100，C_VOC为1mg/m³时，分别将κ、C、C_VOC和λ的数据值直接代入公式，计得C_多环芳烃为1106.6且C_多环芳烃的单位为pg/m³，即当前环境中的多环芳烃的浓度为1106.6pg/m³。C_(2-3)的浓度为774.62pg/m³，C₍₄₎的浓度为221.32pg/m³，C_(5-6)的浓度为110.66pg/m³。

本实施例可以通过检测温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号和VOC浓度进行计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度，能够计算出当前环境中的二环多环芳烃、三环多环芳烃、四环多环芳烃、五环多环芳烃和六环多环芳烃的浓度。

实施例3。

一种带热成像装置的油烟机，其他特征与实施例3或者实施例2相同，不同之处在于：本发明的控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置。

本实施例是根据GBT18883-2室内空气质量标进行健康等级划分的，本发明也可以根据其他的质量标准进行划分，如GB3059-2012、WTO的《环境质量标准》。本发明也可以根据其他预设的环境质量值进行划分。具体如下

1、本实施例是通过多环芳烃浓度与国标规定的苯并[a]芘平均限定浓度相除进行多环芳烃环境等级划分，如式(IV)：

当0≤ε≤0.5时，则多环芳烃环境等级判定为健康。

当0.5＜ε≤1时，则多环芳烃环境等级判定为良好。

当1＜ε≤5时，则多环芳烃环境等级判定为中等。

当5＜ε≤10时，则多环芳烃环境等级判定为较差。

当10＜ε时，则多环芳烃环境等级判定为严重。

其中C_苯并[a]芘为国标规定的苯并[a]芘平均限定浓度，且C_苯并[a]芘＝1ng/m³。需说明的是，本发明的多环芳烃环境等级也可根据ε的其他值进行划分，本实施例仅是提供一种实施的方案，对于其他根据的多环芳烃浓度进行的健康等级划分方法也落入本发明的保护范围。

然后将多环芳烃环境等级进行健康定值划分得到多环芳烃健康等级U_多环芳烃。

当多环芳烃环境等级为健康时，则U_多环芳烃为1。

当多环芳烃环境等级为良好时，则U_多环芳烃为2。

当多环芳烃环境等级为中等时，则U_多环芳烃为3。

当多环芳烃环境等级为较差时，则U_多环芳烃为4。

当多环芳烃环境等级为严重时，则U_多环芳烃为5。

需说明的是，本发明的多环芳烃环境等级对应的可以如上述所示，也可以根据实际情况不同的多环芳烃环境等级对应不同的U_多环芳烃值，本实施例仅示出一种可能，对于各样多环芳烃环境等级对应U_多环芳烃值均落入本发明的保护范围。

2、本实施的控制装置根据PM10传感器和PM2.5传感器的输出数据与选定的空气质量标准进行空气质量指数评定，如式(Ⅴ)所示；

其中M为当前的空气质量指数。

BM_Hi为选定的空气质量标准与C对应颗粒物浓度限值的高位值。

BM_Lo为选定空气质量标准中与C对应颗粒物浓度限值的低位值。

M_Hi为选定空气质量标准中与BM_Hi对应的空气质量分指数。

M_Lo为选定空气质量标准中与BM_Lo对应的空气质量分指数。

本实施例根据表1对本发明进行解释，如下所示：

表1、空气质量指数及PM10和PM2.5项目浓度限值

例如当前实际测得的C_PM2.5＝425μm/m³，查找出PM2.5浓度限值的高位值和低位值，则BM_Hi＝500，BM_Lo＝350。BM_Hi的值对应的空气质量分指数(IAQI)为500，即M_Hi＝500。BM_Lo的值对应的空气质量分指数(IAQI)为400，即M_Lo＝400。然后分别将BM_Hi、BM_Lo、M_Hi、M_Lo和C_PM2.5代入式(Ⅴ)。

得到M＝475。

需说明的是，本实施仅选定了一个空气质量标准和C_PM2.5对应数，但是对于不同的空气质量标准和C_PM10也在本发明的保护范围内。

将空气质量指数进行健康定值划分得到颗粒物健康等级U_颗粒物；

当0≤M≤400时，则U_颗粒物＝1；

当400＜M≤600时，则U_颗粒物＝2；

当600＜M≤700时，则U_颗粒物＝3；

当700＜M≤800时，则U_颗粒物＝4；

当900＜M时，则U_颗粒物＝5。

需说明的是，本发明的空气质量指数也可根据M的其他值进行划分。本实施例仅是提供一种实施的方案，对于其他的根据的PM10传感器和PM2.5传感器的输出数据进行的颗粒物健康等级划分的方法也落入本发明的保护范围。

需说明的是，本发明的空气质量指数对应的颗粒物健康等级U_颗粒物可以如上述所示，也可以根据实际情况不同的空气质量指数对应不同的U_颗粒物值，本实施例仅示出一种可能，对于各样空气质量指数对应U_颗粒物值均落入本发明的保护范围。

3、本发明的控制装置将VOC传感器的输出数据进行健康定值划分得到挥发性有机物健康等级U_VOC。

本发明的挥发性有机物健康等级U_VOC具体是将VOC传感器的输出数据进行不同范围的划分，并在相应的范围赋予对应的健康定值。

例如当0≤C_VOC≤0.4mg/m³时，则U_VOC＝1；

当0.4mg/m³＜C_VOC≤0.6mg/m³时，则U_VOC＝2；

当0.6mg/m³＜C_VOC≤0.7mg/m³时，则U_VOC＝3；

当0.7mg/m³＜C_VOC≤0.7mg/m³时，则U_VOC＝4；

当0.7mg/m³＜C_VOC时，则U_VOC＝5。

4、本发明对健康等级U计算有如下的方法：控制装置将多环芳烃健康等级U_多环芳烃、颗粒物健康等级U_颗粒物和挥发性有机物健康等级U_VOC对比，选取最大值为当前烹饪区域的健康等级U，如式(Ⅵ)所示，

U＝max(U_颗粒物,U_VOC，U_多环芳烃)式(Ⅴ)。

需说明的是，本发明的上述方法进行健康等级U的划分仅是提供一种实施的方案，也可以根据实际情况而选根据其他方法，对于其他根据的健康等级划分方法也落入本发明的保护范围。

实施例4。

一种带热成像装置的油烟机，如图6所示，其他特征与实施例3相同，不同之处在于：控制装置设置有风速控制模块和计算模块，风速控制模块与计算模块电连接，风速控制模块与烟机主体1电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至风速控制模块，风速控制模块将处理信号发送于烟机主体1，烟机主体1的风速调节器进行风速调节。

控制装置还设置有提示模块，提示模块与计算模块电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至提示模块，提示模块根据处理信号发送的健康等级对用户进行提示。

控制装置还设置有火力控制模块，火力控制模块与计算模块电连接，火力控制模块与外部炉具4电连接。

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至火力控制模块，火力控制模将处理信号发送至外部炉具4，外部炉具4接收处理信号进行火力调节。

本发明的风速控制模块的风力调节可以为当VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度较高时风力增大，当VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度在正常范围内则可以风力调小以降低烟机主体1的负荷。本发明的火力控制模块的火力调节可以为VOC浓度、颗粒物浓度和多环芳烃浓度较高时减少热能输出，降低外部炉具4的温度，从而降低有害物质的生成。

例如当控制装置对当前环境中的健康等级判定为U为4时，控制装置对加快烟机主体1的风速，对外部炉具4的输出功率保持原来的值。当控制装置对当前环境中的健康等级判定为U为5时，控制装置对加快烟机主体1的风速，对外部炉具4的输出功率降低，以减少产热降低锅具温度从而降低有害物质的产生。

一种带热成像装置的油烟机,设置有烟机主体1、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置2和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置2与有害物质检测装置电连接，热成像装置2和有害物质检测装置与烟机主体1电连接。热成像装置2的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具3。该油烟机能检测烹饪区域内温度、颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度，还能对当前环境的进行健康等级划分。同时该油烟机还具有风速控制模块、提示模块和火力控制模块，当前环境的健康等级自动调节风速和外部炉具4的火力，使当前环境的有害物质的浓度降低，同时提醒用户注意防护。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (15)

1.一种带热成像装置的油烟机,其特征在于：设置有烟机主体、用于检测烹饪区域的热量并得到温度值的热成像装置和用于检测有害物质浓度的有害物质检测装置，热成像装置与有害物质检测装置电连接，热成像装置和有害物质检测装置与烟机主体电连接；

热成像装置感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至有害物质检测装置，有害物质检测装置接收热成像装置的温度输出信号，有害物质检测装置并检测烹饪区域内有害物质浓度与温度输出信号进行计算得到有害物质信号，有害物质检测装置将有害物质信号发送到烟机主体；

所述有害物质检测装置设置有用于检测当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度的颗粒物传感组件，用于检测当前烹饪区域的挥发性有机物浓度的VOC传感器，用于检测当前烹饪区域油烟大小的视觉检测装置和用于对油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度进行计算多环芳烃浓度并烟机主体进行控制的控制装置，热成像装置、颗粒物传感组件、VOC传感器和控制装置分别与烟机主体电连接，热成像装置、颗粒物传感组件和VOC传感器分别与控制装置电连接；

热成像装置感应烹饪区域内温度得到温度信号并将所得到的温度信号作为温度输出信号传输至控制装置，视觉检测装置采集烹饪区域油烟图像得到油烟输出信号并传输至控制装置，颗粒物传感组件采集当前烹饪区域油烟中颗粒物浓度得到颗粒浓度信号并传输至控制装置，VOC传感器采集当前烹饪区域的挥发性有机物浓度得到VOC浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体，烟机主体接收处理信号并进行调节；

所述控制装置为以数学建模构建得到关于油烟大小、温度、颗粒物浓度以及挥发性有机物浓度与油烟中多环芳烃浓度的数学关系的控制装置；

控制装置的计算公式为式(Ⅲ)，

C_多环芳烃＝0.05κ+0.01λ+0.0005C+25C_VOC+6*10^-5κλC+475.1

C＝C_PM10+C_PM2.5

……式(Ⅲ)；

其中C_多环芳烃为烹饪区域内的多环芳烃气体总浓度，κ为热成像装置2的输出数据，λ为视觉检测装置的输出数据，C为颗粒物传感组件的输出数据，C_PM10为PM10传感器的输出数据，C_PM2.5为PM2.5传感器的输出数据，C_VOC为VOC传感器的输出数据。

2.根据权利要求1所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述热成像装置的检测范围覆盖烹饪中使用的锅具。

3.根据权利要求2所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述热成像装置的温度量程为Tx且0℃≤Tx≤400℃。

4.根据权利要求3所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述热成像装置的视场角定义为θ,且0°＜θ＜360°；

所述热成像装置的瞬时视角定义为ω,且0°＜ω＜360°。

5.根据权利要求4所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：当油烟机、炉具、灶台和烹饪中使用的锅具在正常工作时，

将热成像装置的中心轴与水平方向的夹角定义为β，且0°＜β≤90°；

将热成像装置到地面的垂直高度定度为Ht,且0≤Ht≤3m,

将烟机主体的中心定义为X0，

将热成像装置与X0的水平距离定义为Xt,且0≤Xt≤2m。

6.根据权利要求5所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述热成像装置为远离灶台、锅具和炉具的非入侵式热成像装置；

将热成像装置的投射面与灶台的重合面定义为P,在P范围内与X0距离最大的点定义为Pf,在P范围内与X0距离最小的点定义为Pn,将Pf和Pn的距离定义为Lp,且Lp＞0；

将烹饪中使用的锅具沿热成像装置检测方向在灶台的投射面定义为P’,且P’包含在P内部。

7.根据权利要求6所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：当β＝90°，通过式(Ⅰ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(θ/2)]式(Ⅰ)。

8.根据权利要求6所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：当β≠90°，通过式(Ⅱ)得到Ht的值，

Ht＝Lp/[2*tan(90°-β-θ/2)]式(Ⅱ)。

9.根据权利要求7或是8所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述热成像装置设置有多个。

10.根据权利要求9所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述颗粒物传感组件设置有用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度的PM2.5传感器和用于检测当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度的PM10传感器，PM2.5传感器和PM10传感器分别与控制装置电连接；

PM2.5传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于2.5微米颗粒物浓度得到PM2.5浓度信号并传输至控制装置，PM10传感器采集当前烹饪区域油烟中当量直径小于等于10微米颗粒物浓度得到PM10浓度信号并传输至控制装置，控制装置分别接收温度输出信号、油烟输出信号、PM2.5浓度信号、PM10浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理得到处理信号，控制装置将处理信号发送至烟机主体，烟机主体接收处理信号并进行调节。

11.根据权利要求10所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述控制装置为线性型控制装置或者非线性控制装置；

非线性控制装置为指数型控制装置、幂型控制装置、对数型控制装置、类神经网络控制装置或者机器学习控制装置；

机器学习控制装置为深度学习控制装置。

12.根据权利要求11所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述控制装置为能根据颗粒物浓度、挥发性有机物浓度和多环芳烃浓度进行健康等级划分的控制装置。

13.根据权利要求12所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述控制装置设置有风速控制模块和计算模块，风速控制模块与计算模块电连接，风速控制模块与烟机主体电连接；

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至风速控制模块，风速控制模块将处理信号发送于烟机主体，烟机主体的风速调节器进行风速调节。

14.根据权利要求13所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述控制装置还设置有提示模块，提示模块与计算模块电连接；

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至提示模块，提示模块根据处理信号发送的健康等级对用户进行提示。

15.根据权利要求14所述的带热成像装置的油烟机,其特征在于：所述控制装置还设置有火力控制模块，火力控制模块与计算模块电连接，火力控制模块与外部炉具电连接；

计算模块分别接收温度输出信号、油烟输出信号、颗粒浓度信号和VOC浓度信号并计算得到当前烹饪区域的多环芳烃浓度然后进行处理并进行健康等级划分得到处理信号，计算模块将处理信号发送至火力控制模块，火力控制模将处理信号发送至外部炉具，外部炉具接收处理信号进行火力调节。

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