本發(fā)明屬于凈水器制造領(lǐng)域，尤其涉及一種速熱節(jié)能的多功能凈水器及其控制方法。

背景技術(shù)：

凈水器是將自來(lái)水進(jìn)行凈化后提供給人們干凈、衛(wèi)生的飲用水的設(shè)備，目前凈水器按加熱方式可分為以下幾種：

1.步進(jìn)式電開(kāi)水器。步進(jìn)式電開(kāi)水器采用步進(jìn)式逐層加熱技術(shù)，通過(guò)阻尼進(jìn)水及水流控制程序與高精度溫控元件，利用層流加熱原理，實(shí)現(xiàn)一層一層的逐層沸騰，燒開(kāi)一層再加熱一層，逐層上移逐層進(jìn)水。步進(jìn)式電開(kāi)水器，每層水從低溫到燒開(kāi)只加熱一次。但這種加熱系統(tǒng)對(duì)管路要求較高出水量也相對(duì)較小，步進(jìn)式電開(kāi)水器維護(hù)成本較高，同時(shí)價(jià)格昂貴不適合大量普及和家庭使用。

2.浮球式電開(kāi)水器。浮球式電開(kāi)水器通過(guò)浮球開(kāi)關(guān)控制加熱水箱內(nèi)的水位，當(dāng)加熱水箱內(nèi)的水位低于設(shè)定水位時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充自來(lái)水，進(jìn)行加熱。目前浮球式主要有兩種，一種是將水箱內(nèi)的水全部加熱，待用完后，再開(kāi)啟補(bǔ)水進(jìn)行加熱。使用過(guò)程中，水溫會(huì)下降，不能有效防止千沸水且等待加熱的過(guò)程較長(zhǎng)，不能提供連續(xù)用水。另一種是全自動(dòng)控制，一邊用水一邊補(bǔ)水，因此會(huì)形成陰陽(yáng)水，長(zhǎng)期飲用會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

3.探針式電開(kāi)水器。探針式電開(kāi)水器由沸水箱和儲(chǔ)水箱以及外箱體組成，沸水箱裝在儲(chǔ)水箱內(nèi)，儲(chǔ)水箱又裝在外箱體內(nèi)。探針式電開(kāi)水器由電磁閥和水位探針控制進(jìn)水，開(kāi)水由沸水箱的出水嘴流入儲(chǔ)水箱內(nèi)供飲用。探針式電開(kāi)水器的水位控制不是特別靈敏，溫度控制不是很精確，不同程度上還會(huì)產(chǎn)生千沸水，所以目前使用不是很多。

4.電磁能轉(zhuǎn)換加熱開(kāi)水器。電磁能轉(zhuǎn)換加熱開(kāi)水器利用高頻逆變電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，將電能轉(zhuǎn)換成磁能再轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)加熱水。該加熱方式克服了傳統(tǒng)電加熱器效率低、安全性差、使用壽命短等問(wèn)題?？蔀橛脩?hù)提供新鮮、保健、磁化開(kāi)水。但是目前磁能開(kāi)水器價(jià)格昂貴，日常維護(hù)費(fèi)用極高，使用不是很廣泛。

5.水箱式加熱器。在傳統(tǒng)家用飲水機(jī)中，水的加熱是通過(guò)內(nèi)置的熱膽來(lái)完成的。正是這種內(nèi)膽，讓傳統(tǒng)飲水機(jī)危害凸顯：久煮產(chǎn)生“千滾水”。“千滾水”含有重金屬、砷化物等有害物質(zhì)，久飲會(huì)危害胃腸健康，水垢成為“添加劑”。這些物質(zhì)進(jìn)入人體后，會(huì)引起消化、神經(jīng)、泌尿和造血系統(tǒng)病變。熱膽材質(zhì)多為不銹鋼和鋁殼，在長(zhǎng)時(shí)間加熱下，水中含鐵、鋁、銨的亞硝酸鹽含量會(huì)明顯增加，而亞硝酸鹽類(lèi)是人們熟知的致癌物質(zhì)。家用電器“耗電王”：以制造1升熱水為例，在不關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，功率為0.5千瓦的傳統(tǒng)家用飲水機(jī)日均要耗電1.8度，正是因?yàn)槠洹盁裏Ｍ！钡墓ぷ髟?，無(wú)形中造成了90％以上的能源浪費(fèi)。

另一方面，目前的凈水器一般都有加熱和制冷功能，人們可根據(jù)自身需要獲取熱水和冰水。但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，目前凈水器的功能已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們的需要。需要有一款根據(jù)人們平常的飲水量、身體指標(biāo)給出健康建議的智能系統(tǒng)，以提供給用戶(hù)綜合的、全面的健康分析指導(dǎo)服務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決原有凈水器功能比較單一，不能根據(jù)每個(gè)飲水者的個(gè)體情況給出健康建議，無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需要的技術(shù)問(wèn)題；提供一種速熱節(jié)能的多功能凈水器及其控制方法，其能采集每個(gè)飲水者的多種參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析后給出健康生活建議，并發(fā)送至飲水者的手機(jī)APP，提供給用戶(hù)綜合的、全面的健康分析指導(dǎo)服務(wù)，而且用戶(hù)查看和使用都非常方便。

本發(fā)明同時(shí)解決原有凈水器加熱速度慢、比較耗能，加熱后的水不夠健康的技術(shù)問(wèn)題；提供一種速熱節(jié)能的多功能凈水器，其加熱快，加熱時(shí)間短，而且節(jié)能效果顯著，提高加熱后的水的健康指標(biāo)。

本發(fā)明另一目的是提供一種速熱節(jié)能的多功能凈水器，通過(guò)泄壓結(jié)構(gòu)的設(shè)置，減緩水汽的沖擊，保證在水溫過(guò)高時(shí)不會(huì)出現(xiàn)噴濺情況，避免燙傷用戶(hù)，提高使用的安全性。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：本發(fā)明的速熱節(jié)能的多功能凈水器，包括凈水器及其設(shè)于凈水器內(nèi)的加熱元件，所述的凈水器的出水口處設(shè)有流量計(jì)、溫度傳感器和水質(zhì)傳感器，凈水器上安裝有能拍攝接水者形貌圖像的攝像頭，凈水器內(nèi)安裝有主控電路，流量計(jì)、溫度傳感器、水質(zhì)傳感器及攝像頭的信號(hào)輸出端分別和所述的主控電路相連，所述的主控電路設(shè)有無(wú)線通訊模塊或有線通訊模塊。使用時(shí)，主控電路通過(guò)無(wú)線通訊模塊或有線通訊模塊和服務(wù)器相連，服務(wù)器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和接水者的手機(jī)APP相連。主控電路一般由單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成。攝像頭拍攝視頻，采集圖像信息，輸送給主控電路，主控電路從視頻中截取接水者的實(shí)時(shí)照片，進(jìn)行圖像分析處理，獲得待識(shí)別的接水者照片，將照片中的人臉和預(yù)先存在人臉庫(kù)中的人臉進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出接水者，用來(lái)標(biāo)記用戶(hù)。流量計(jì)檢測(cè)凈水器出水口的水流量，發(fā)出脈沖信號(hào)給主控電路，主控電路計(jì)算出水流量，進(jìn)行壓縮處理，并標(biāo)記用戶(hù)，發(fā)送給服務(wù)器。溫度傳感器檢測(cè)凈水器進(jìn)出水口的水溫，溫度傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)水溫，到設(shè)定水溫時(shí)通過(guò)溫控電路停止加熱或停止制冷。測(cè)得的實(shí)時(shí)水溫輸送給主控電路，主控電路標(biāo)記時(shí)間和用戶(hù)后，發(fā)送給服務(wù)器，再由服務(wù)器發(fā)送給用戶(hù)的手機(jī)APP，可實(shí)時(shí)向用戶(hù)展示水溫變化情況，同時(shí)作為用戶(hù)調(diào)節(jié)水溫的依據(jù)。水質(zhì)傳感器檢測(cè)凈水器實(shí)時(shí)水質(zhì)信息，將這些信息通過(guò)IIC協(xié)議發(fā)送給主控電路，主控電路在凈水器的顯示屏幕上顯示水質(zhì)情況的同時(shí)還通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器。接水者的接水量、水溫、水質(zhì)作為每次接水的飲水記錄存儲(chǔ)在服務(wù)器中，服務(wù)器每周或每月調(diào)取每個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，并把分析出的數(shù)據(jù)及健康飲水建議通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所對(duì)應(yīng)的飲水用戶(hù)的手機(jī)APP，便于用戶(hù)查看，以改變飲水方式，促進(jìn)人們更健康地生活。

作為優(yōu)選，所述的凈水器上設(shè)有紅外熱成像儀和/或光電式脈博傳感器，紅外熱成像儀及光電式脈博傳感器分別和所述的主控電路相連。紅外熱成像儀可實(shí)時(shí)測(cè)量用戶(hù)自身發(fā)出的紅外線，并把這些數(shù)據(jù)輸送給主控電路，經(jīng)主控電路壓縮處理并標(biāo)記用戶(hù)后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳給服務(wù)器，服務(wù)器結(jié)合通過(guò)攝像頭獲取的接水者照片，生成用戶(hù)的實(shí)時(shí)人體3D圖像，計(jì)算出用戶(hù)的身高、三圍等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至用戶(hù)手機(jī)APP，用戶(hù)可隨時(shí)查看這些數(shù)據(jù)，了解自己的健康狀況，同時(shí)這些數(shù)據(jù)也作為服務(wù)器建議用戶(hù)每天健康飲水量的依據(jù)。紅外熱成像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與人體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。紅外熱成像儀就是將人體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表不同溫度。通過(guò)查看熱圖像，可以獲取人體溫度分布狀況，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況，從而進(jìn)行下一步工作的判斷。光電式脈博傳感器一般安裝在凈水器出水龍頭下方的機(jī)殼部位，正好和接水者握持水杯時(shí)的手指位置相對(duì)應(yīng)。本技術(shù)方案中所用的光電式脈博傳感器，與普通的指靜脈傳感器相比，具有檢測(cè)更穩(wěn)定、檢測(cè)距離更遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。其內(nèi)部集成了多路高精度運(yùn)算放大器，測(cè)量精度高，檢測(cè)距離大大變長(zhǎng)。普通指靜脈傳感器檢測(cè)時(shí)需要手指或其他被測(cè)量部位緊貼傳感器，本技術(shù)方案中的光電式脈博傳感器無(wú)需和手指或其他被測(cè)量部位緊貼，只要被測(cè)者的手指和光電式脈博傳感器的間距在20cm以?xún)?nèi)都可準(zhǔn)確測(cè)出用戶(hù)的實(shí)時(shí)體表溫度和心率。光電式脈博傳感器利用特定頻率的光子穿透皮膚而檢測(cè)血液的流動(dòng)情況，通過(guò)算法進(jìn)行處理從而獲取人體當(dāng)時(shí)的體表溫度和心率。光電式脈博傳感器將采集到的信息實(shí)時(shí)發(fā)送給主控電路，主控電路進(jìn)行壓縮標(biāo)記，發(fā)送給服務(wù)器，再由服務(wù)器傳輸至用戶(hù)手機(jī)APP，用戶(hù)可隨時(shí)查看這些數(shù)據(jù)，了解自己的健康狀況，同時(shí)這些數(shù)據(jù)也作為服務(wù)器建議用戶(hù)每天健康飲水量的依據(jù)。

作為優(yōu)選，所述的光電式脈博傳感器為OPT101型光電式脈博傳感器。OPT101型光電式脈博傳感器是集光敏器件(光敏二極管)與信號(hào)放大于一體的傳感器。其采用單電源供電，壓電輸出，輸出電壓隨照射到光敏器件的光強(qiáng)度呈線性變化。手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動(dòng)相對(duì)于動(dòng)脈血是十分微弱的，可以忽略。因此可以認(rèn)為光透過(guò)手指后的變化僅由動(dòng)脈血的充盈而引起的，那么在恒定波長(zhǎng)的光源的照射下，本傳感器利用透射式的測(cè)量方法，通過(guò)檢測(cè)透過(guò)手指的光強(qiáng)可以間接測(cè)量到人體的脈搏信號(hào)。

作為優(yōu)選，所述的凈水器中設(shè)有進(jìn)水艙和出水艙，進(jìn)水艙和出水艙之間設(shè)有多根并排排列的毛細(xì)水管，所有毛細(xì)水管位于同一平面上構(gòu)成加熱層，所述的加熱元件為碳纖維紅外線石英電熱管，每根毛細(xì)水管的管壁外周，從毛細(xì)水管的進(jìn)口到毛細(xì)水管的出口螺旋式纏繞有碳纖維紅外線石英電熱管，進(jìn)水艙的進(jìn)水口連接凈水器的進(jìn)水接口，進(jìn)水艙的出水口和所述的毛細(xì)水管的進(jìn)口相連，毛細(xì)水管的出口和出水艙的進(jìn)水口相連，出水艙的出水口連接凈水器的出水接口。采用每根毛細(xì)水管外螺旋式纏繞碳纖維紅外線石英電熱管的加熱結(jié)構(gòu)，減少中間其他介質(zhì)，提高熱傳遞的速率。發(fā)熱體采用碳纖維紅外線石英電熱管，具有功率余量大、耐高溫、高熱能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)且功率可隨意調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。碳纖維紅外線石英電熱管與金屬發(fā)熱體不同，碳纖維本身的特性，它完全避免了電磁場(chǎng)的產(chǎn)生。在烤漆設(shè)備上應(yīng)用避免了傳統(tǒng)方式漆的表面凹凸不平的現(xiàn)象，使質(zhì)量品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。碳纖維紅外線石英電熱管具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)電熱轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能效果顯著，比鎳鉻、鎢鉬等材料作為發(fā)熱體的加熱器，可節(jié)能30％，在熱傳遞過(guò)程中熱量損失小，效能大大提高。(2)無(wú)瞬間電流沖擊，起動(dòng)時(shí)無(wú)脈沖電流沖擊，使用壽命延長(zhǎng)。其通電以后，在頻繁啟動(dòng)、關(guān)閉和長(zhǎng)期連續(xù)工作中，功率穩(wěn)定在一定公差范圍之內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生任何的瞬間功率沖擊。(3)熱輻射指向高，可提高設(shè)計(jì)定向熱輻射。熱效率高，碳纖維發(fā)熱體具有升溫迅速、熱滯后小、發(fā)熱均勻、熱輻射傳遞距離遠(yuǎn)、熱交換速度快等特點(diǎn)。工作過(guò)程中光通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬發(fā)熱體的電熱管，電熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95％以上。(4)環(huán)保，無(wú)光污染，不刺激眼睛和灼傷皮膚；無(wú)紫外線輻射和有害氣體及高頻輻射。(5)紅外線輻射效率高，碳纖維紅外線石英電熱管紅外波長(zhǎng)范圍在2.0～10μm之間，電熱輻射轉(zhuǎn)換效率≥70％以上。紅外線具有很強(qiáng)的反射性、滲透性和共振性。碳纖維紅外線石英電熱管與金屬發(fā)熱體的紅外線等相比，有機(jī)物吸收波長(zhǎng)、紅外輻射強(qiáng)度分別提高30％以上。能夠被空氣中的水分子吸收產(chǎn)生共振摩擦熱效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)快速提高采暖環(huán)境溫度的作用。同時(shí)還具有防臭、除濕、抗菌等效果。(6)耐酸性、耐腐蝕性強(qiáng)。(7)其壽命≥6000小時(shí)以上，在頻繁啟動(dòng)、關(guān)閉和長(zhǎng)期連續(xù)工作中，發(fā)熱體無(wú)氧化和擊穿現(xiàn)象，發(fā)熱光色均勻、管壁內(nèi)外清潔。(8)耐冷熱驟變性強(qiáng)，石英玻璃管加熱到1100度，迅速投入到冷水中，也無(wú)異常。(9)產(chǎn)品工作溫度范圍大。本技術(shù)方案加熱元件體積小，功率大，表面熱負(fù)荷大，熱惰性小，熱效率高，耗電低，熱啟動(dòng)快，溫度場(chǎng)均勻，交直流電、高低壓電均能啟動(dòng)，無(wú)電磁污染，綠色、環(huán)保，安全可靠。本技術(shù)方案徹底改變傳統(tǒng)凈水器加熱部件的結(jié)構(gòu)和特性，節(jié)省大量能源。

作為優(yōu)選，所述的加熱層上方覆蓋有覆蓋層，加熱層下方設(shè)有絕緣層，絕緣層的下面有一層不銹鋼基板。不銹鋼基板作為基體材料，有很好的機(jī)械強(qiáng)度，起支撐和載體作用。覆蓋層起保護(hù)加熱層、防止漏電及隔熱作用，覆蓋層采用聚四氟乙烯材料制成，厚度為5mm。絕緣層采用聚四氟乙烯材料制成，厚度為1mm，主要作用為絕緣、隔熱。絕緣層耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、耐氣候、高潤(rùn)滑、不粘附、無(wú)毒害，其電絕緣性好，可以抵抗1500伏高壓電。

作為優(yōu)選，所述的進(jìn)水艙呈壓扁的喇叭形狀，進(jìn)水艙的進(jìn)水口設(shè)在喇叭的小頭處，喇叭的大頭呈扁長(zhǎng)的橢圓形，喇叭的大頭處設(shè)有一排分別和所述的毛細(xì)水管相連的進(jìn)水艙的出水口；所述的出水艙一頭大一頭小，出水艙的出水口設(shè)在出水艙的小頭處，出水艙的大頭呈扁長(zhǎng)的橢圓形，出水艙的大頭處設(shè)有一排分別和所述的毛細(xì)水管相連的出水艙的進(jìn)水口。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓和自動(dòng)泄壓。本技術(shù)方案的出水艙，不會(huì)在水溫過(guò)高或沸騰的情況下出現(xiàn)爆管或器件損壞的情況。出水時(shí)，如水部分沸騰或產(chǎn)生水汽會(huì)首先釋放到出水艙內(nèi)，出水艙減緩水汽的沖擊，保證在水溫過(guò)高時(shí)不會(huì)出現(xiàn)噴濺情況，有效避免發(fā)生燙傷事故。

作為優(yōu)選，所述的毛細(xì)水管有10～500根，毛細(xì)水管的內(nèi)徑為0.5～1mm；所述的毛細(xì)水管為食品級(jí)硅膠管，所述的進(jìn)水艙、出水艙均為一次成型的食品級(jí)硅膠艙。利用硅膠管的彈性和管徑的差別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓的效果。食品級(jí)硅膠是加成型硅膠，其透明度高、穩(wěn)定性好，耐高溫可達(dá)250℃，在密封環(huán)境中加熱不還原。食品級(jí)硅膠采用優(yōu)質(zhì)硅膠，經(jīng)科學(xué)配方、先進(jìn)工藝加工而成。其具有柔軟、耐高溫、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。無(wú)毒、無(wú)氣味、透明度高、不黃變；柔軟、彈性好，耐扭結(jié)不變形；不開(kāi)裂、使用壽命長(zhǎng)、耐寒耐高溫；具有更高的抗撕強(qiáng)度和優(yōu)越的電氣性能。

本發(fā)明速熱節(jié)能的多功能凈水器的控制方法為：所述的攝像頭拍攝視頻，采集圖像信息，輸送給所述的主控電路，主控電路從視頻中截取接水者的實(shí)時(shí)照片，進(jìn)行圖像分析處理，獲得待識(shí)別的接水者照片，將照片中的人臉和預(yù)先存在人臉庫(kù)中的人臉進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出接水者；所述的流量計(jì)采集接水者的接水流量，所述的溫度傳感器采集凈水器出水口水溫，所述的水質(zhì)傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)水質(zhì)，上述數(shù)據(jù)分別輸送給所述的主控電路，主控電路根據(jù)識(shí)別結(jié)果先進(jìn)行壓縮標(biāo)記，再經(jīng)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述的服務(wù)器，服務(wù)器分用戶(hù)名保存，服務(wù)器每周或每月調(diào)取每個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，并把分析出的數(shù)據(jù)及建議通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所對(duì)應(yīng)的用戶(hù)的手機(jī)APP。

作為優(yōu)選，所述的凈水器上設(shè)有紅外熱成像儀，紅外熱成像儀和所述的主控電路相連；紅外熱成像儀實(shí)時(shí)測(cè)量接水者自身發(fā)出的紅外線，并將測(cè)得的紅外線數(shù)據(jù)輸送給所述的主控電路，主控電路先進(jìn)行壓縮標(biāo)記，再經(jīng)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述的服務(wù)器，服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)和通過(guò)所述的攝像頭獲取的圖片進(jìn)行對(duì)比結(jié)合，生成接水者的實(shí)時(shí)人體3D圖像，計(jì)算出接水者的身高和三圍，經(jīng)服務(wù)器發(fā)送到接水者的手機(jī)APP，同時(shí)服務(wù)器通過(guò)計(jì)算和分析，給出用戶(hù)每天健康飲水量建議，也發(fā)送到接水者的手機(jī)APP。

作為優(yōu)選，所述的凈水器上設(shè)有光電式脈博傳感器，光電式脈博傳感器和所述的主控電路無(wú)線相連；當(dāng)接水者靠近凈水器時(shí)，光電式脈博傳感器采用光電容積脈搏波描記法，利用特定頻率的光子穿透接水者人體皮膚而采集接水者體內(nèi)血液流動(dòng)信息，經(jīng)過(guò)處理獲取接水者的實(shí)時(shí)體表溫度和心率，并輸送給所述的主控電路，主控電路先進(jìn)行壓縮標(biāo)記，再經(jīng)服務(wù)器發(fā)送到接水者的手機(jī)APP，同時(shí)服務(wù)器分用戶(hù)名保存上述數(shù)據(jù)，服務(wù)器每周或每月調(diào)取每個(gè)用戶(hù)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，并把分析出的數(shù)據(jù)及建議通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所對(duì)應(yīng)的用戶(hù)的手機(jī)APP。本技術(shù)方案中的光電式脈搏傳感器采用光電容積脈搏波描記法，光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy，簡(jiǎn)稱(chēng)PPG)是借光電手段在活體組織中檢測(cè)血液容積變化的一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法。PPG是一種利用皮膚對(duì)光的反射或透射來(lái)評(píng)價(jià)皮膚血流灌注有關(guān)信息的方法，在皮膚的表皮、真皮和皮下組織的三層結(jié)構(gòu)中各有不同的光學(xué)性質(zhì)，并由此提出皮膚的光學(xué)模型：在50～150μm薄薄的表皮層中只吸收光而不散射，在其下的1～4mm的真皮層中，骨膠原產(chǎn)生的散射光將起主要作用，光的穿透深度主要由它決定，體內(nèi)血液中的血小板、氧合血紅蛋白和膽紅素是真皮中可見(jiàn)光的主要吸收者。不同波長(zhǎng)的入射光對(duì)皮膚的穿透深度是不同的，如波長(zhǎng)為250nm的光束對(duì)皮膚的穿透深度僅為2μm，而當(dāng)波長(zhǎng)為1000nm紅外光時(shí)，其穿透深度可達(dá)到1600μm。在PPG的測(cè)量中可以用不同波長(zhǎng)的光束來(lái)記錄皮膚不同深度動(dòng)脈搏動(dòng)信息，并由此記錄到皮膚的血壓值和皮膚血管的特征頻率。

作為優(yōu)選，所述的主控電路接收到所述的攝像機(jī)發(fā)來(lái)的視頻信息后，通過(guò)截取視頻流的方式獲取接水者的實(shí)時(shí)照片，進(jìn)行圖像分析處理，圖像分析處理方法包括如下步驟：

a.對(duì)獲取的實(shí)時(shí)照片的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傾斜校正；

b.對(duì)傾斜校正后的圖像數(shù)據(jù)作形態(tài)學(xué)處理去除孤立點(diǎn)和毛刺消除圖像噪聲；

c.對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行自適應(yīng)亮度均衡化處理；

d.作閾值分割得到二值圖像；

e.對(duì)二值圖像作邊緣增強(qiáng)處理；

f.對(duì)增強(qiáng)處理后的圖像分別進(jìn)行主分量分析PCA、橢圓傅里葉描述子特征和二維傅里葉變換這三種特征的提取，獲得待識(shí)別的接水者照片。

確保獲得的待識(shí)別照片清楚，有利于識(shí)別，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)采集每個(gè)飲水者的體溫、心率、常用喝水溫度、喝水量、臉部特征及身高、三圍等個(gè)人信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理并進(jìn)行綜合分析后，自動(dòng)生成用戶(hù)每天實(shí)時(shí)健康狀況，每周、每月健康狀況變化圖，并給出建議飲水量、運(yùn)動(dòng)量和鍛煉方式等，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶(hù)手機(jī)APP，提供給用戶(hù)綜合的、全面的健康分析指導(dǎo)服務(wù)，促進(jìn)人們更健康地生活。本發(fā)明采用的加熱結(jié)構(gòu)，加熱快，加熱時(shí)間短，節(jié)能效果顯著。通過(guò)泄壓結(jié)構(gòu)的設(shè)置，減緩水汽的沖擊，保證在水溫過(guò)高時(shí)不會(huì)出現(xiàn)噴濺情況，避免燙傷用戶(hù)，提高使用的安全性。毛細(xì)水管、進(jìn)水艙和出水艙均由食品級(jí)硅膠一次成型制成，制作方便，也更衛(wèi)生和健康。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明中加熱結(jié)構(gòu)的一種立體分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.主控電路，2.流量計(jì)，3.溫度傳感器，4.水質(zhì)傳感器，5.攝像頭，6.紅外熱成像儀，7.光電式脈博傳感器，8.服務(wù)器，9.手機(jī)APP，11.進(jìn)水艙，12.出水艙，13.毛細(xì)水管，14.碳纖維紅外線石英電熱管，15.覆蓋層，16.絕緣層，17.不銹鋼基板。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：本實(shí)施例的速熱節(jié)能的多功能凈水器，如圖1所示，包括凈水器及其安裝在凈水器內(nèi)的加熱元件。凈水器的出水口處安裝有流量計(jì)2、溫度傳感器3和水質(zhì)傳感器4，凈水器上安裝有能拍攝接水者形貌圖像的攝像頭5，還安裝有紅外熱成像儀6和光電式脈博傳感器7，光電式脈博傳感器7安裝在出水龍頭下方，和飲水者接水時(shí)握持在水杯上的手指位置相對(duì)應(yīng)，本實(shí)施例中，光電式脈博傳感器采用OPT101型光電式脈博傳感器，凈水器內(nèi)安裝有主控電路1，流量計(jì)2、溫度傳感器3、水質(zhì)傳感器4、攝像頭5、紅外熱成像儀6及光電式脈博傳感器7的信號(hào)輸出端分別和主控電路1相連，主控電路1有無(wú)線通訊模塊或有線通訊模塊，主控電路1通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器8相連，服務(wù)器8通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和接水者的手機(jī)APP9相連。圖1中虛線代表網(wǎng)絡(luò)連接。

流量計(jì)主要由塑料閥體、水流轉(zhuǎn)子組件和霍爾傳感器組成。它裝在凈水器的出水端，用于檢測(cè)出水流量，當(dāng)水通過(guò)水流轉(zhuǎn)子組件時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并且轉(zhuǎn)速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出相應(yīng)脈沖信號(hào)。

溫度傳感器采用NTC熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)，是一類(lèi)電阻值隨溫度增大而減小的一種傳感器電阻。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在導(dǎo)電方式上完全類(lèi)似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子(電子和孔穴)數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。

水質(zhì)傳感器采用TDS水質(zhì)傳感器，由電源接口、通信接口、TDS檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元等部分組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水TDS值或電導(dǎo)率的測(cè)量，且?guī)в袦囟妊a(bǔ)償功能，能夠自動(dòng)換算成25℃水溫下的TDS值。主要應(yīng)用于凈水設(shè)備進(jìn)水口/出水口TDS值的檢測(cè)，并通過(guò)通信接口(UART/IIC)可將測(cè)量的水質(zhì)參數(shù)上傳給主控電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

光電式脈博傳感器，與普通的指靜脈傳感器相比，具有檢測(cè)更穩(wěn)定、檢測(cè)距離更遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。其內(nèi)部集成了多路高精度運(yùn)算放大器，測(cè)量精度高，檢測(cè)距離大大變長(zhǎng)。普通指靜脈傳感器檢測(cè)時(shí)需要手指或其他被測(cè)量部位緊貼傳感器，本技術(shù)方案中的光電式脈博傳感器無(wú)需和手指或其他被測(cè)量部位緊貼，只要被測(cè)者的手指和光電式脈博傳感器的間距在20cm以?xún)?nèi)都可準(zhǔn)確測(cè)出用戶(hù)的實(shí)時(shí)體表溫度和心率。光電式脈博傳感器利用特定頻率的光子穿透皮膚而檢測(cè)血液的流動(dòng)情況，通過(guò)算法進(jìn)行處理從而獲取人體當(dāng)時(shí)的體表溫度和心率。

紅外熱成像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與人體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。紅外熱成像儀就是將人體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表不同溫度。通過(guò)查看熱圖像，可以獲取人體溫度分布狀況，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況，從而進(jìn)行下一步工作的判斷。

攝像頭結(jié)構(gòu)為嵌入式RTOS設(shè)計(jì)，雙核32位DSP(Hi3518EV200)，純硬壓縮，看門(mén)狗，8M FLASH，64M內(nèi)置DDR2；傳感器為200萬(wàn)像素1/2.7″CMOS，彩色1.0Lux@F1.2，黑白0.1Lux@F1.2；集成LED控制電路，集成IR-CUT驅(qū)動(dòng)，支持Sensor+IR-CUT+光敏+LED補(bǔ)光的聯(lián)動(dòng)控制，支持日夜轉(zhuǎn)換；支持Web配置，支持OSD，支持實(shí)時(shí)視頻傳輸，支持移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，支持移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警后中心提醒和畫(huà)面彈出聯(lián)動(dòng)；支持遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件等系統(tǒng)應(yīng)用；支持手機(jī)監(jiān)控，支持云服務(wù)；可選離線告警推送和云存儲(chǔ)。

如圖2所示，凈水器中安裝有進(jìn)水艙11和出水艙12，進(jìn)水艙11和出水艙12之間連接有200根并排排列的毛細(xì)水管13，所有毛細(xì)水管13位于同一平面上構(gòu)成加熱層，每根毛細(xì)水管13的內(nèi)徑為0.5mm，凈水器中的加熱元件為碳纖維紅外線石英電熱管14，每根毛細(xì)水管13的管壁外周，從毛細(xì)水管13的進(jìn)口到毛細(xì)水管13的出口螺旋式纏繞有碳纖維紅外線石英電熱管14。加熱層上方覆蓋有覆蓋層15，加熱層下方是絕緣層16，絕緣層16的下面有一層不銹鋼基板17。進(jìn)水艙11呈壓扁的喇叭形狀，進(jìn)水艙11的進(jìn)水口在喇叭的小頭處，進(jìn)水艙11的進(jìn)水口連接凈水器的進(jìn)水接口，喇叭的大頭呈扁長(zhǎng)的橢圓形，喇叭的大頭處開(kāi)有200個(gè)排成一排的進(jìn)水艙11出水口，200個(gè)進(jìn)水艙出水口分別和200根毛細(xì)水管13的進(jìn)口相連。出水艙12一頭大一頭小，出水艙12的出水口在出水艙12的小頭處，出水艙12的出水口連接凈水器的出水接口，出水艙12的大頭呈扁長(zhǎng)的橢圓形，出水艙12的大頭處開(kāi)有200個(gè)排成一排的出水艙12的進(jìn)水口，200個(gè)出水艙的進(jìn)水口分別和200根毛細(xì)水管13的出口相連。本實(shí)施例中，毛細(xì)水管13為食品級(jí)硅膠管，進(jìn)水艙11、出水艙12均為一次成型的食品級(jí)硅膠艙，毛細(xì)水管和進(jìn)水艙、出水艙采用一次成型工藝無(wú)縫連接。

上述速熱節(jié)能的多功能凈水器的控制方法為：

攝像頭5拍攝視頻，輸送給主控電路1，主控電路1從視頻中截取接水者的實(shí)時(shí)照片，進(jìn)行圖像分析處理，圖像分析處理方法包括如下步驟：

a.對(duì)獲取的實(shí)時(shí)照片的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傾斜校正；

b.對(duì)傾斜校正后的圖像數(shù)據(jù)作形態(tài)學(xué)處理去除孤立點(diǎn)和毛刺消除圖像噪聲；

c.對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行自適應(yīng)亮度均衡化處理；

d.作閾值分割得到二值圖像；

e.對(duì)二值圖像作邊緣增強(qiáng)處理；

f.對(duì)增強(qiáng)處理后的圖像分別進(jìn)行主分量分析PCA、橢圓傅里葉描述子特征和二維傅里葉變換這三種特征的提取，獲得待識(shí)別的接水者照片；

然后將照片中的人臉和預(yù)先存在人臉庫(kù)中的人臉進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別出接水者；

流量計(jì)2采集接水者的接水流量；溫度傳感器3采集凈水器出水口水溫；水質(zhì)傳感器4檢測(cè)實(shí)時(shí)水質(zhì)；紅外熱成像儀6實(shí)時(shí)測(cè)量接水者自身發(fā)出的紅外線，獲得紅外熱像圖；當(dāng)接水者靠近凈水器時(shí)，光電式脈博傳感器7采用光電容積脈搏波描記法，利用特定頻率的光子穿透接水者人體皮膚而采集接水者體內(nèi)血液流動(dòng)信息，經(jīng)過(guò)處理獲取接水者的實(shí)時(shí)體表溫度和心率。上述數(shù)據(jù)分別輸送給主控電路1，主控電路1根據(jù)識(shí)別結(jié)果先進(jìn)行壓縮標(biāo)記，再經(jīng)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器8，服務(wù)器8分用戶(hù)名保存，接水者每次的接水量、接水溫度、水質(zhì)及時(shí)間都記錄在案，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給接水者的手機(jī)APP。服務(wù)器將由紅外熱成像儀測(cè)得的紅外線數(shù)據(jù)和通過(guò)攝像頭獲取的圖片進(jìn)行對(duì)比結(jié)合，生成接水者的實(shí)時(shí)人體3D圖像，計(jì)算出接水者的身高和三圍，一方面記錄在案，一方面也發(fā)送到接水者的手機(jī)APP。服務(wù)器將光電式脈博傳感器7測(cè)得的接水者的體溫和脈搏，一方面記錄在案，一方面也發(fā)送到接水者的手機(jī)APP。服務(wù)器將每個(gè)接水者每次的接水量、接水溫度、水質(zhì)、時(shí)間、身高和三圍及體溫和脈搏分用戶(hù)名進(jìn)行保存，服務(wù)器每周或每月調(diào)取每個(gè)用戶(hù)的上述數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理并進(jìn)行綜合分析后，自動(dòng)生成用戶(hù)每天實(shí)時(shí)健康狀況，每周、每月健康狀況變化圖，并給出建議飲水量、運(yùn)動(dòng)量和鍛煉方式等，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶(hù)手機(jī)APP，提供給用戶(hù)綜合的、全面的健康分析指導(dǎo)服務(wù)，促進(jìn)人們更健康地生活。