基于音调识别控制饮水机断水的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于音调识别控制饮水机断水的系统，包括声音传感器，用于实时检测和采集饮水机出水口水流进入容器后空气柱振动所发出的声音信号；音调控制模块，接受声音信号并从声音信号中获取频率值，将所得到的频率值与系统中预设的阈值进行对比，判断实时检测处理得到的频率值是否大于预设阈值，如是则启动计时模块；计时模块，连续记录大于预设值的声音信号的持续时间，比较所记录的持续时间与时间设定值之间的大小，并将比较的时间结果信息发送至控制终端；控制终端，根据所接受的计时模块的时间结果信息向控制终端发送饮水机通断信号。本发明专利技术通过对音调识别技术实现对饮水机自动断水，保证饮水机的使用安全。

【技术实现步骤摘要】
基于音调识别控制饮水机断水的系统
本专利技术属于智能饮水机领域，具体涉及一种基于音调识别控制饮水机断水的系统。
技术介绍
饮水机现已普遍的使用在高校、机场、高铁站等公共场所，公共大型饮水机普及率逐渐提高。通过对多种饮水机的性能进行调研和分析发现，在使用和安全隐患等设计方面，尤其是不能够自动的断水，容易导致烫伤。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于音调识别控制饮水机断水的系统。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于音调识别控制饮水机断水的系统，包括：声音传感器，用于实时检测和采集饮水机出水口水流进入容器后空气柱振动所发出的声音信号；音调控制模块，接受声音信号并从声音信号中获取频率值，将所得到的频率值与系统中预设的阈值进行对比，判断实时检测处理得到的频率值是否大于预设阈值，如是则启动计时模块；计时模块，连续记录大于预设值的声音信号的持续时间，比较所记录的持续时间与时间设定值之间的大小，并将比较的时间结果信息发送至控制终端；控制终端，根据所接受的计时模块的时间结果信息向控制终端发送饮水机通断信号。作为本专利技术的进一步改进，所述声音传感器安装在饮水机出水口的下方，用于接受以出水口为中心，半径范围在0.15m内的声音信号。作为本专利技术的进一步改进，所述声音传感器采用是GB/T3785-2。作为本专利技术的进一步改进，还包括高速模拟声波采集卡，与所述音调控制模块相连，用于将接受的声音信号输出为频率值。作为本专利技术的进一步改进，还包括A/D转换模块，用于将时间结果信息转换为数字信号，并将转换的数字信号发生给控制终端。作为本专利技术的进一步改进，还包括截流阀，与控制终端相连，所述控制终端根据所接受的饮水机通断信号控制所述截流阀的通断。作为本专利技术的进一步改进，所述音调控制模块中设置的阈值范围为1214.74Hz-1564.104Hz。作为本专利技术的进一步改进，所述计时模块终设定的时间大于或等于0.1s。作为本专利技术的进一步改进，所述控制终端采用是MCS-51系列芯片。本专利技术的有益效果：本专利技术通过对音调识别技术判别容器中的水流是否达到容器口，实现对饮水机自动断水，保证饮水机的使用安全。附图说明图1为本专利技术声音频率采集卡工作流程示意图；图2为本专利技术的系统实现控制的流程图；图3为本专利技术的声音频率与容器水位变化关系图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1和2所示的基于音调识别控制饮水机断水的系统，该系统的启动由用户取水时开启出水口开启，由以下结构组成：声音传感器，用于实时检测和采集饮水机出水口水流进入容器后空气柱振动所发出的声音信号。所述声音传感器安装在饮水机出水口的下方，为了减少外界环境中噪音的影响，所述声音传感器采用的是GB/T3785-2型，采用YAV接口，用于接受以出水口为中心，半径范围在0.15m内的声音信号。除此之外，最重要的是所述声音传感器采集的声音信号时基于空气柱振动的声音所产生的，该声音信息产生的基本原理是，水流流入容器时，水流使得气流向下,于是形成了气流的振动，空气柱振动产生声音，随着容器内液体的增多、空气柱越短，产生的声音的频率也就越大，据此对应于容器中水位的高低。且经过多次对不同的容器口的容器进行控制变量实验可发现，对于日常用于接水喝水的各种瓶子水壶，空气柱的长短对于声音频率的影响更显著，而容器口的直径等尺寸基本不影响实验结果。音调控制模块，所述音调控制模块连接高速模拟声波采集卡，由高速模拟声波采集卡接受声音信号，并将声音信号输出为频率值。之后音调控制模块将所得到的频率值与系统中预设的阈值进行对比，判断实时检测处理得到的频率值是否大于预设值，如是则启动计时模块。经多次实现测试验证发现，当流体接近容器口，即与容器口相距约2cm时，所发出的声音的频率主要位于1214.74Hz-1564.104Hz之间，该频率适用于大部分的容器，且外界的噪音很难达到这个频段，因此对测试的干扰较小，即便获取外界的噪音达到高频率的音频范围，也是瞬时的，很难获得持续稳定的音频段，对测试产生影响。故在本专利技术中，以1214.74Hz-1564.104Hz作为预设的阈值范围。在本专利技术中所述音调控制模块采用的是74HC85，所述的高速模拟声波采集卡采用的是YAV8AD信号采集卡。计时模块，连续记录监测当声音信号的频率值位于频率预设阈值范围内的持续时间，比较所记录的持续时间与时间设定值之间的大小，并将比较的时间结果信息发送至控制终端。当持续时间大于所设定的时间t，则说明容器中的水位已经接近容器口，即将溢出，则向饮水机发出关闭出水口的信号。如果记录的时间小于所设定的时间t，则说明是外界干扰，则饮水机继续执行出水工作。为了避免外界的干扰和实现有效的截停水流防止溢出的时间点，本专利技术经多次统计，将所设定的时间大于或等于0.1s，具体的根据饮水机的出水速度设置。在本专利技术中所述计时模块采用的是AT89S51。控制终端，根据所接受的计时模块输入的时间比较结果信息向控制终端发送饮水机通断信号，所述的控制终端与截流阀相连，根据所接受的饮水机通断信号控制所述截流阀的通断。所述控制终端采用的是S8050。另外，包括A/D转换模块，用于将所获得的时间结果信息转换为数字信号，并将转换的数字信号发生给控制终端。A/D转换模块将计时模块记录的大于时间t的信号转换为数字信号1，关闭截流阀，若否则继续开启截流阀。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于音调识别控制饮水机断水的系统，其特征在于：包括/n声音传感器，用于实时检测和采集饮水机出水口水流进入容器后空气柱振动所发出的声音信号；/n音调控制模块，接受声音信号并从声音信号中获取频率值，将所得到的频率值与系统中预设的阈值进行对比，判断实时检测处理得到的频率值是否大于预设阈值，如是则启动计时模块；/n计时模块，连续记录大于预设值的声音信号的持续时间，比较所记录的持续时间与时间设定值之间的大小，并将比较的时间结果信息发送至控制终端；/n控制终端，根据所接受的计时模块的时间结果信息向控制终端发送饮水机通断信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于音调识别控制饮水机断水的系统，其特征在于：包括
声音传感器，用于实时检测和采集饮水机出水口水流进入容器后空气柱振动所发出的声音信号；
音调控制模块，接受声音信号并从声音信号中获取频率值，将所得到的频率值与系统中预设的阈值进行对比，判断实时检测处理得到的频率值是否大于预设阈值，如是则启动计时模块；
计时模块，连续记录大于预设值的声音信号的持续时间，比较所记录的持续时间与时间设定值之间的大小，并将比较的时间结果信息发送至控制终端；
控制终端，根据所接受的计时模块的时间结果信息向控制终端发送饮水机通断信号。


2.根据权利要求1所述的基于音调识别控制饮水机断水的系统，其特征在于：所述声音传感器安装在饮水机出水口的下方，用于接受以出水口为中心，半径范围在0.15m内的声音信号。


3.根据权利要求2所述的基于音调识别控制饮水机断水的系统，其特征在于：所述声音传感器采用是GB/T3785-2。


4.根据权利要求1所述的基于音调识...

【专利技术属性】
技术研发人员：严波，陈振霖，林钰祺，唐嘉薇，陈方梓淳，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32