一种用于真空保温杯的饮水监测方法
阅读说明：本技术 一种用于真空保温杯的饮水监测方法 (Drinking water monitoring method for vacuum heat-preservation cup ) 是由 赵坤 余艳玮 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：一种用于真空保温杯的饮水监测方法,包括以下步骤：(一)当所述杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候,开始饮水量监测；(二)然后将上述加速度传感器的数据集按时间序列作为输入数据,交给神经网络模型进行学习,得到本次饮水量数据；(三)循环上述步骤一和二,即可得到一段时间内的饮水数据,该饮水数据包括各天内的饮水次数、每次的饮水量、总饮水量、饮水时间点。本发明可以不破坏保温杯内真空保温层的结构,在实现饮水监测的同时,可以真正实现长时间的保温。(A drinking water monitoring method for a vacuum thermos cup comprises the following steps: when the cup cover state sensor senses that a water cup is opened and the water contact sensor senses that water flows through, the water intake monitoring is started; secondly, taking the data set of the acceleration sensor as input data according to a time sequence, and submitting the input data to a neural network model for learning to obtain the water intake data; and (III) circulating the first step and the second step to obtain drinking water data in a period of time, wherein the drinking water data comprises drinking times, drinking water amount each time, total drinking water amount and drinking water time points in each day. The vacuum heat-preservation cup can not damage the structure of the vacuum heat-preservation layer in the vacuum cup, and can really realize long-time heat preservation while realizing drinking water monitoring.)
技术领域
本发明涉及智能水杯技术领域，具体涉及一种用于真空保温杯的饮水监测方法。
背景技术
随着人类社会的高速发展，工作繁忙、事务繁多，导致人群对健康的忽视越来越严重，一天喝不了2杯水、一晚上只睡5、6个小时，每天的运动量极度缺乏，这些都成了大多数人的常态。据世界卫生组织调查报告，全世界中，亚健康人群已经占比75％。而造成亚健康的最简单的原因之一就是缺乏饮水。
针对上述问题，出现了具有提醒用户喝水功能的真空保温杯，然而，这些提醒大多数将一天需要喝多少水，根据用户起床到睡觉的时间，平均算下来，显然，这种提醒的饮水方式是极其不科学的。众所周知的，饮水是很讲究的，不仅不同季节、天气、温度、湿度都会影响到补水的量和时间，而且不同的个体(人)的自身状况也大相径庭，例如，有的人有一些基础疾病，不能饮水过多，而有的人则需要更多的饮水量和/或饮水频率，若是指定一种饮水方式，显然无法适用所有人。
因此，若要得到更科学、更适合不同个体的饮水方案，首先要做的，就是获取个体的饮水习惯。此外，即使有了科学的知道意见，也需要进一步监控个体的饮水情况，以进一步跟踪和提醒，这样才能做到一以贯之。因此，开发一种用于真空保温杯的饮水监测方法，是基础中的基础，也是十分必要的。
针对上述需求，出现了很多采用一些传感器来收集饮水数据的方法，例如中国实用新型专利CN204133035U公开了一种自供电温度显示和记录当天饮水量的智能水杯，所述杯体包含外壳和设置在外壳内的杯内胆，所述外壳和杯内胆之间形成保温层，保温层内的温差发电模块、温度传感器、加速度传感器、陀螺仪、控制电路、蓝牙模块；其中压力传感器能够检测用户每天的喝水量。
然而，实际应用发现，上述结构需要在杯体保温层内设置很多模块和传感器，因此肯定会对其真空保温层的结构带来一定的破坏，导致其保温性能下降：实际测试结果是：这种结构的真空保温杯只能保温2小时左右。因此，开发一种新的用于真空保温杯的饮水监测方法，可以不破坏其真空保温层的结构，成为了一个新课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新的用于真空保温杯的饮水监测方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于真空保温杯的饮水监测方法，包括以下步骤：
所述真空保温杯的杯盖处设有用于感知杯盖是否开启的杯盖状态感应器，杯盖内设有加速度传感器，其杯口处设有用于感知是否有水流过的水接触感应器；
(一)当所述杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候，开始饮水量监测，此时每隔一个时间段获取一次所述加速度传感器的数据，直至所述杯盖状态感应器感知水杯被关闭或者所述水接触感应器感知没有水流过的时候，完成一次饮水量的检测；
(二)然后将上述加速度传感器的数据集按时间序列作为输入数据，交给神经网络模型进行学习，得到本次饮水量数据；所述神经网络模型计算饮水量数据的方法如下：
采用时间序列的编解码器模型，以t1，t2，t3...tn时间对应的加速度传感器数据A1，A2，A3...An，通过编码器，生成特征向量，然后通过解码器，生成本次饮水开始时的剩余水量和本次饮水量；
(三)循环上述步骤一和二，即可得到一段时间内的饮水数据，该饮水数据包括各天内的饮水次数、每次的饮水量、每次饮水后的剩余水量、总饮水量、饮水时间点。
优选的，在所述步骤(一)之前，先进行如下步骤：
步骤一、设定每个真空保温杯的标识信息；
步骤二、收集真空保温杯的使用者的个人信息，并将其与真空保温杯的标识信息对应绑定。
采用上述步骤之后，就可以获得不同个体(使用者)的饮水信息(或称为饮水数据)，这些数据可以上传到云端，进行大数据管理，也可以做饮水提醒。
优选的，所述使用者的个人信息包括姓名、性别、年龄、体重和身体健康信息。
优选的，所述步骤(一)中，当所述杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候，开始饮水量监测，此时每隔50ms获取一次所述加速度传感器的数据。当然，间隔时间是可以根基实际需求调整的，除了每隔50ms获取一次数据之外，也可以是100ms或其他数值。
优选的，所述步骤(二)中的神经网络模型采用编解码器模型，其选自RNN、LSTM或Transformer。也可以采用其他现有模型。
优选的，所述用于感知杯盖是否开启的杯盖状态感应器为霍尔传感器。这类传感器属于现有技术，其作用是可以感知杯盖是否开启，然后将信号传递给控制器。
优选的，所述用于感知是否有水流过的水接触感应器为水浸传感器或水流开关。这类传感器属于现有技术，其作用是可以感知杯口处是否有水流过(即是否真正喝水了)，然后将信号传递给控制器。这个传感器是必要的，这是因为：在实际监测中发现，有一种经常被误测——人们经常打开杯盖，准备喝水时，碰到意外情况(如接电话、有人找，或其他紧急事情)而放弃了喝水，此时，杯盖被打开，信号已经发出，开始监测了，而杯子很有可能被倾倒(人是准备喝水的，但被打断而没有真正喝水)，此时加速度传感器也产生信号，因此产生了饮水量数据，而实际上却并没有饮水。因此，水接触感应器的设置可以防止这种实际问题。
本发明同时请求保护一种采用上述饮水监测方法的真空保温杯。
借由上述技术方案，本发明提供了一种用于真空保温杯的饮水监测方法，至少具备以下有益效果：
1、本发明开发了一种新的用于真空保温杯的饮水监测方法，可以不破坏保温杯内真空保温层的结构，在实现饮水监测的同时，可以真正实现长时间的保温，实际测试证明：本发明的保温杯可以保温6个小时左右，具有显著的效果；
2、本发明在杯口处设置了水接触感应器，配合杯盖是否开启的杯盖状态感应器，当杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候，才开始饮水量监测，从而解决了一个新的实际问题：人们经常打开杯盖，准备喝水时，碰到意外情况(如接电话、有人找，或其他紧急事情)而放弃了喝水；避免了误测情况的发生，使得监测数据更真实准确；
3、本发明的方法简单易行，成本较低，始于推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例一的模型结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例一
一种用于真空保温杯的饮水监测方法，所述真空保温杯的杯盖处设有用于感知杯盖是否开启的杯盖状态感应器，杯盖内设有加速度传感器，其杯口处设有用于感知是否有水流过的水接触感应器；包括以下步骤：
步骤一、设定每个真空保温杯的标识信息；
步骤二、收集真空保温杯的使用者的个人信息，并将其与真空保温杯的标识信息对应绑定；
步骤三、获取真空保温杯的饮水信息：
当所述杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候，开始饮水量监测，此时每隔50ms获取一次所述加速度传感器的数据，直至所述杯盖状态感应器感知水杯被关闭或者所述水接触感应器感知没有水流过的时候，完成一次饮水量的检测；
(二)然后将上述加速度传感器的数据集按时间序列作为输入数据，交给神经网络模型进行学习，得到本次饮水量数据；所述神经网络模型计算饮水量数据的方法如下：
首先构建训练数据，由人使用该装置的水杯饮水，采集数据和完成检测饮水量的过程相似，当所述杯盖状态感应器感知水杯被开启、且所述水接触感应器感知有水流过的时候，记录系列加速度传感器数据A，包含x，y，z三个反向的加速度数据；同时使用称量工具测得饮水前杯中水量L1并记录，以及饮水后的水量L2，算出当次饮水量L＝L2-L1；每组训练数据为输入数据A，输出数据L1，L；
用各种不同人群(男人、女人、儿童、老人等)，饮用不同水温的水，不同的初始水量，反复进行测试收集数据，按此方法收集到5万组数据；把其中4万组数据用作训练集，1万组数据用作验证集；
模型结构参见附图1所示，其运算过程如下：
采用时间序列的编解码器模型，以t1，t2，t3，...tn时间对应的加速度传感器数据A1，A2，A3，...An通过编码器，生成特征向量，然后通过解码器，生成输出数据，即本次饮水开始时的剩余水量和本次饮水量；
这里以LSTM模型为例，输入数据为加速度传感器采集到的3个方向的信号序列，输出数据为对应本次饮水的初始水量，及本次饮水量；编码器采用三层的LSTM编码器，损失函数使用smooth L1损失函数；梯度下降的时候可以采用Adam优化器；并且使用批量更新提高训练效率；
(三)循环上述步骤一和二，即可得到一段时间内的饮水数据，该饮水数据包括各天内的饮水次数、每次的饮水量、总饮水量、饮水时间点。
本实施例中，所述使用者的个人信息包括姓名、性别、年龄、体重和身体健康信息。所述步骤(二)中的神经网络模型选自LSTM模型。
本实施例中，所述用于感知杯盖是否开启的杯盖状态感应器为霍尔传感器(例如可以采用安科瑞电气股份有限公司的型号为AHKC-EKAA DC300A/4-20mA的霍尔传感器)。所述用于感知是否有水流过的水接触感应器为水浸传感器(例如可以采用深圳市海曼科技股份有限公司生产的NB-IoT水浸探测器)。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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