阅读说明：本技术 一种智能烹饪系统及运行方法 (Intelligent cooking system and operation method ) 是由 龚小梅 曹宏 刘聆子 余太军 彭宇城 魏延田 王悦 王康 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能烹饪系统及运行方法。该方法包括：终端根据配送系统订单信息中的食物种类向控制器发送对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息；控制器接收温度传感器传递的实时测量温度信息；控制器对电磁炉实际加热的时间计时,将计时结果记为实际加热时间；控制器根据标准加热温度与实时测量温度控制电磁炉的加热功率；控制器根据标准加热时间与实际加热时间控制电磁炉的开关。本发明提供的一种智能烹饪系统及运行方法具有节能与恒温控制功能的特点。(The invention discloses an intelligent cooking system and an operation method. The method comprises the following steps: the terminal sends corresponding standard heating time information and standard heating temperature information to the controller according to the food types in the distribution system order information; the controller receives real-time measured temperature information transmitted by the temperature sensor; the controller times the actual heating time of the induction cooker, and records the timing result as the actual heating time; the controller controls the heating power of the induction cooker according to the standard heating temperature and the real-time measured temperature; the controller controls the switch of the induction cooker according to the standard heating time and the actual heating time. The intelligent cooking system and the operation method provided by the invention have the characteristics of energy conservation and constant temperature control functions.)

一种智能烹饪系统及运行方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种智能烹饪系统及运行方法。

背景技术

传统的低压锅烹饪装置无法根据食物的特点匹配相适应加热时间和加热温度。加热温度过高、加热时间过长，会导致能源的浪费，同时还会破坏食物的营养；加热温度过低、加热的时间过短，会导致食物半生不熟。如何在最大限度节约能源的前提下，将食物加热至全熟是亟待解决的重要问题。此外，目前的低压锅烹饪装置不能控制恒温加热，如何在烹饪的过程中控制低压锅内温度保持恒温状态是需要解决的又一重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有节能与恒温功能的智能烹饪系统及运行方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智能烹饪系统，所述系统包括：低压锅，电磁炉，外设装置，终端，配送系统；所述外设装置与所述电磁炉电性连接，控制电磁炉的加热温度与加热时间；所述外设装置与所述终端无线连接，接收终端发出的控制指令；所述终端通过与所述配送系统无线通讯，向配送系统发送配送订单。

可选的，所述低压锅，具体包括：所述低压锅材质为医用不锈钢，锅体为复合结构；锅底直径为30厘米，容积为3升；当所述低压锅体内部气压小于外界大气压时，锅盖与锅体边沿咬合形成蒸汽锁；当所述低压锅体内部气压大于外界大气压时，解锁蒸汽锁。

可选的，所述外设装置，具体包括：控制器，分别与所述控制器电性连接的信号收发元件、温度传感器、继电器。其中，所述温度传感器，位于所述低压锅锅盖上方，为无接触式红外温度传感器；所述温度传感器实时测量所述低压锅锅内温度，将温度信息以脉冲信号的方式传递给所述控制器。其中，所述控制器通过所述信号收发元件无线接收所述终端传递的控制信号，所述控制信号包含加热时间信息与加热功率信息。其中，所述控制器根据所述终端传递的加热时间信息、加热温度信息与所述温度传感器传递的实时测量温度信息，确定所述电磁炉的实际加热时间与实际加热温度；所述控制器将所述实际加热温度与所述实际加热时间转换为高低电平信号；所述控制器通过引脚向所述继电器输出所述高低电平信号，控制所述继电器的开闭；所述芯片根据所述继电器传递来的开闭信号，按照所述实际加热时间与所述实际加热温度对电磁炉进行加热。

本发明还提供了一种智能烹饪系统运行方法应用于所述智能烹饪系统，所述方法包括：

所述终端根据所述配送系统订单信息中的食物种类向所述控制器发送对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息；

所述控制器接收所述温度传感器传递的实时测量温度信息；

所述控制器对电磁炉实际加热的时间计时，将计时结果记为实际加热时间；

所述控制器根据所述标准加热温度与所述实时测量温度控制电磁炉的加热功率；

所述控制器根据所述标准加热时间与所述实际加热时间控制电磁炉的开关。

可选的，所述终端根据所述配送系统订单信息中的食物种类向所述控制器发送相对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息，具体包括：

所述标准加热时间信息与标准加热温度信息为食物由全生烹煮为全熟所需的最低加热时间与最低加热温度；

所述最低加热时间与最低加热温度由食物的成分组成和成分比例确定。

可选的，所述控制器根据所述标准加热温度与所述实时测量温度控制电磁炉的加热功率，具体包括：

所述控制器计算所述实时加热温度是否低于所述标准加热温度；

如果是，所述控制器通过所述继电器向所述芯片发出控制指令，所述芯片控制电磁炉增加功率，升温至标准加热温度；

如果否，所述控制器通过所述继电器向所述芯片发出控制指令，所述芯片控制电磁炉降低功率，降温至标准加热温度。

可选的，所述控制器根据所述标准加热时间与所述实际加热时间控制电磁炉的开关，具体包括：

所述控制器计算实际加热时间是否等于标准加热时间；

如果是，所述控制器通过所述继电器向所述芯片发出控制指令，所述芯片控制电磁炉增加功率，升温至蒸汽锁解锁后，所述芯片控制所述电磁炉关闭电源。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的智能烹饪系统及运行方法，通过终端根据配送系统订单信息中的食物种类向控制器发送对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息，可以在最大限度节约能源的前提下，保证食物加热至全熟；通过控制器接收温度传感器传递的实时测量温度信息，控制器根据标准加热温度与实时测量温度控制电磁炉的加热功率，可以保证低压锅内的温度维持恒定；通过控制器对电磁炉实际加热的时间计时，并且根据标准加热时间与实际加热时间控制电磁炉的开关，克服了能源浪费的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例智能烹饪系统的结构示意图；

图2为本发明实施例智能烹饪系统运行方法的流程示意图；

图3为本发明实施例影响因素相关性分析图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种具有节能与恒温功能的智能烹饪系统及运行方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例智能烹饪系统的结构示意图，如图1所述，本发明提供的智能烹饪系统包括：

低压锅1，电磁炉2，外设装置3，终端4，配送系统5；外设装置3与电磁炉2电性连接，控制电磁炉的加热温度与加热时间；外设装置3与终端4无线连接，接收终端4发出的控制指令；终端4通过与配送系统5无线通讯，向配送系统5发送配送订单。

低压锅1材质为医用不锈钢，锅体为复合结构；锅底直径为30厘米，容积为3升；当低压锅体内部气压小于外界大气压时，锅盖11与锅体12边沿咬合形成蒸汽锁；当低压锅体内部气压大于外界大气压时，解锁蒸汽锁。使用低压锅1烹饪时，无需添加额外的水及油料，因而营养成分流失极少。使用中，锅盖在中火转小火的时候形成蒸汽锁，使锅盖与锅体的密封效果极好，使水蒸气在锅内循环，锁住水分、营养与色香味，能更快速完成烹饪，整个过程低温烹饪，不会破坏营养成分。

原理：

中火状态下，锅内温度较高，气压较低，其锅内由于水分蒸发形成大量的水蒸气。从中火转置小火的过程中，由于锅体的材质，整个锅具的热传导效率低，因此锅内温度变化不大，而电磁炉功率降低，单位时间内产生的热减少，锅内部大气压小于外界大气压，锅盖与锅具边沿咬合形成蒸汽锁。锅具需要再次被加热至T2(由锅的材质设置的温度，是解开蒸汽锁所需的最低温度)时，锅盖才能再次被打开。

低压锅1的相关参数如下：

材质为3404SS T医用级不锈钢，经美国实验室认可协会检测，无毒且不起化学变化。

结构为12层复合结构，这12层热芯使锅的整体受热快、热力分布均匀。同时这种结构与外界的热传导效率低，因此储能效率大于90％。

外设装置3，具体包括：控制器31，分别与所述控制器电性连接的信号收发元件32、温度传感器33、继电器34。

继电器34与电磁炉2内部芯片21连接，控制器31通过引脚向继电器34输出高低电平，控制继电器34的开闭；芯片21根据继电器34传递来的开闭信号，控制电磁炉2的加热时间与加热温度，控制器31给继电器34引脚输入高电平后，继电器34中的电磁铁通电，衔铁吸合，相当于按下电磁炉2上对应功能的按键；引脚在低电平时，继电器34触电断开。

芯片21采用型号为SPMC65P2404A微处理器。是凌阳科技公司推出的一款工业级通用8位微处理器，具有很高的性价比,抗干扰能力强,非常适合于工业控制类、家电类产品的设计。该芯片上的按键开关的开闭合状态来控制电磁炉2的功率大小以及加热时长。

温度传感器33，位于所述低压锅锅盖11上方，为无接触式红外温度传感器；温度传感器33实时测量所述低压锅1锅内温度，将温度信息以脉冲信号的方式传递给控制器31，控制器31通过信号收发元件32无线接收终端4传递的控制信号，控制信号包含加热时间信息与加热功率信息，采用MLX90614ESF芯片，是一款无接触式的红外线温度感应芯片，可测量-20～120℃温度范围，解析度为0.14℃。MLX90614ESF通过红外对准锅盖11上方，将测得的温度以PWM信号通过引脚输出给控制器31的引脚接受，对控制器31进行编程运算将PWM信号转换为温度参数。

控制器31根据终端4传递的加热时间信息、加热温度信息与温度传感器33传递的实时测量温度信息，确定电磁炉2的实际加热时间与实际加热温度；控制器31将实际加热温度与实际加热时间转换为高低电平信号；控制器31通过引脚向继电器34输出高低电平信号，控制继电器34的开闭；芯片21根据继电器传递来的开闭信号，按照实际加热时间与实际加热温度对电磁炉2进行加热。

图2为本发明智能烹饪系统及运行方法的流程示意图，如图2所示，本发明提供的智能烹饪系统及运行方法的具体步骤如下：

步骤201：所述终端根据所述配送系统订单信息中的食物种类向所述控制器发送对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息；

步骤202：所述控制器接收所述温度传感器传递的实时测量温度信息；

步骤203：所述控制器对电磁炉实际加热的时间计时，将计时结果记为实际加热时间；

步骤204：所述控制器根据所述标准加热温度与所述实时测量温度控制电磁炉的加热功率；

步骤205：所述控制器根据所述标准加热时间与所述实际加热时间控制电磁炉的开关。

其中，步骤201具体包括：

标准加热时间信息与标准加热温度信息为食物由全生烹煮为全熟所需的最低加热时间与最低加热温度；

最低加热时间与最低加热温度由食物的成分组成和成分比例确定。

中火状态下，锅内温度较高，气压较低，其锅内由于水分蒸发形成大量的水蒸气。从中火转置小火的过程中，由于锅体的材质，整个锅具的热传导效率低，因此锅内温度变化不大，而电磁炉功率降低，单位时间内产生的热减少，锅内部大气压小于外界大气压，锅盖与锅具边沿咬合形成蒸汽锁。锅具需要再次被加热至T2(由锅的材质设置的温度，是解开蒸汽锁所需的最低温度)时，锅盖才能再次被打开。

由低压锅具的工作原理建立抽象模型，得出算法，由该算法得出的数据结果将作为电子菜单的重要数据信息部分，通过无线网络由手机APP端发送给中央控制器上的信号接受模块，中央控制器将数据通过信号接受器存入内部寄存器中，之后根据这些数值进行功率、时间、温度等方面的控制。

将用户所点的任意食物中所涉及的成分组成抽象为以下几种成分：

每1g食物含有如下几种成分：M1代表含水量——每1g食物含有m1(g)，M2代表营养能量——每1g食物含有m2(g)，M3代表含油量——每1g食物含有m3(g)，M4代表其他微量元素及成分——每1g食物含有m4(g)；

生熟程度：Yi——代表了食物的生熟程度(i＝0-9)；Y0表示食物状态为生，Y3食物状态为三分熟状态，Y9表示食物完全熟；

T1:蒸汽在锅内循环，将食物从三分熟变成完全熟的温度；

T2:食物完全熟之后，解开蒸汽锁，打开锅盖的温度(是已知的定值)；

T3:电磁炉启动后大火快速升温达到的温度；

X1：食物在T1温度下，从生(Y0)到三分熟(Y3)的时间；

X2：食物在T3温度下，从Y3(三分熟)到Y9(完全熟)的时间；

由M1、M2、M3、M4以及对Y的影响得出最优的T1、T3温度；

符号说明：

对M1、M2、M3、M4四种食物成分及食物的生熟程度与时间、温度的关系的研究，通过对食物成分量含量及生熟程度的变化与的对应的时间、温度间实验数据进行多元回归分析，建立线性和非线性回归方程模型，给出了在各种食物成分下，食物生熟程度与时间、温度数据的估算模型。

M₁、M₂、M₃、M₄四种成分对T、t的影响程度，不同因素的限制下，生熟程度Y与加热时间T,t间的曲线关系。

用Regress函数求出回归系数和置信区间，并进行残差分析，最终建立关于各种成分和时间温度的多元线性回归模型；基于对模型的检验分析的基础上，给出了判别数据优劣的五大准则，分别是评估模型是否成功的四个要素，F检验、相关系数R2、P值、估计误差方差S2；再加上数据完整性要素，即模型拟合过程中是否存在异常数据剔除；根据判别准则，数据优劣的排序，得出影响因素为：M1>M3>M2>M4。

图3为相关性数据分析。

建立M1成分的的含有量与温度T3之间的线性回归模型，建立线性回归模型，通过剩余标准差和残差评估模型优劣，得出最终建立的线性回归模型中，剩余标准差很小，预测模型非常好。

分析得T3与M1的函数关系式为：

T3＝2.3789M1-49.7a0 (1)

其中，a0为其他不定情况的微小变化量。

经过曲线的插值与拟合，得出曲线函数式为：

y＝22.5x²+3.56e²-7.68 (2)

其中，y为水分蒸发的速率，x为温度，该曲线得出不同温度下的水分蒸发速率。

因此，综合分析式(1)、(2)，有X₁＝3.45T₃+log₃4.5T3+5.786e^T3-3.45又由理想气体公式：PV＝nRT，当锅内温度变化是，压强随之改变，使得食物变熟的速率加快得到T₁与M₁之间的函数关系式为：

同理可得X2＝3.45T₁+log₃4.5+5.786e^T1-3.45

综上：该算法及其公式可以推导出不同量的不同食材(含有的M1、M2、M3、M4的成分不同)，在此低压锅具中烹饪需要的几个时间及温度数值。

由此可以得到每种食材所需的温度阈值T1、T3和时间X1、X2，并将此信息存储到终端中。

步骤204具体包括：

控制器计算所述实时加热温度是否低于标准加热温度；

M(t)＝K_C*e(t)+K_C∫₀ ^te(t)dt+K_C*e(t)/dt+M_initial

其中，M(t)是PID回路的输出，K_c是PID回路的比例增益，e(t)是回路的偏差，即设定值与过程变量的偏差。M_initial是PID回路的静态输出值。

在此过程中，温度传感器将实时测量锅具的温度值，将温度值每隔2秒钟向控制器发送，控制器将数值不断带入上式中，得出实际温度与标准温度的偏差值，比较偏差值是否大于0：

如果是，控制器通过继电器向所述芯片发出控制指令，芯片控制电磁炉增加功率，升温至标准加热温度；

如果否，控制器通过继电器向所述芯片发出控制指令，芯片控制电磁炉降低功率，降温至标准加热温度。

步骤205具体包括：

控制器计算实际加热时间是否等于标准加热时间；

开始加热时，控制器通过总线向控制器中的时钟模块TM1637发送开始计时的信号，加热完成后，停止计时，并且该时钟模块将开始计时与停止计时的差值返回给控制器，控制器比较比较实际时间与标准时间是否相等

如果是，控制器通过继电器向芯片发出控制指令，芯片控制电磁炉增加功率，升温至蒸汽锁解锁后，芯片控制电磁炉关闭电源。

首先大火快速加热至T3，在该温度下持续时间X1，使锅内食物快速达到三分熟，之后降温至T1，使锅内形成蒸汽锁，锅盖被锁死，无法轻易打开，蒸汽锁使水蒸气在锅内循环，由于锅的特殊材质，使得温度散失量极低，此过程维持时间为X2,时间到达t4时刻，此时食物完全熟，之后锅内温度快速到达T2，此时锅盖可以打开，用户即可享用美食。

本发明提供的智能烹饪系统及运行方法，通过终端根据配送系统订单信息中的食物种类向控制器发送对应的标准加热时间信息与标准加热温度信息，可以在最大限度节约能源的前提下，保证食物加热至全熟；通过控制器接收温度传感器传递的实时测量温度信息，控制器根据标准加热温度与实时测量温度控制电磁炉的加热功率，可以保证低压锅内的温度维持恒定；通过控制器对电磁炉实际加热的时间计时，并且根据标准加热时间与实际加热时间控制电磁炉的开关，克服了能源浪费的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。