一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机与流程

本发明涉及洗衣机技术领域，尤其涉及一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机。

背景技术：

当前很多洗衣机已具备自动投放洗涤剂的功能，实现的方法是在洗衣机内部安装一个存储洗涤剂的容器，在洗衣机工作时，洗衣机根据衣物重量或水量等信息，通过控制该容器的投放电磁阀，达到对洗涤剂的投放时间、次数及投放量的自动控制。这种方式下，洗衣机以固定程序进行洗涤剂投放操作，不管所用的洗涤剂浓度是多少，都机械地按同样的设定值投放洗涤剂。但是实际上不同的洗涤剂品牌，洗涤剂中有效成分的浓度并不相同，有的洗涤剂属于超浓缩产品，有的则不是，其浓度可能相差数倍。因此，以这种方式自动投放洗涤剂就可能出现两种情况，或者洗涤剂投放过量，使漂洗困难，容易造成洗涤剂残留在衣物上；或者洗涤剂投放量不足，达不到洗净的效果。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机，通过对洗衣桶内洗涤剂有效成分的浓度的检测来实现洗涤剂的自适应投放，以避免洗涤剂投放过量或洗涤剂投放不足的现象。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法，其中，包括步骤：

在洗衣机自动进水后根据水量投放预设量的洗涤剂，洗涤剂与水混合均匀后，启动设置在洗衣机内的光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图；

解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度；

预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法，其中，所述预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内之后还包括：

在每次漂洗完成后尚未排水时，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图；

解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度；

将所述浓度与预设第二浓度值进行比较；

当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，则在所述洗涤水排放完毕后再次进行漂洗，直至所述浓度小于所述预设第二浓度值。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法，其中，所述解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度具体包括：

服务器端获取所述光谱图后，对所述光谱图进行模式识别及信噪分离处理，获取所述光谱图对应的光谱数据；

将所述光谱数据与标准光谱进行比对，获取洗涤水中表面活性剂的浓度，并将所述浓度反馈至洗衣机。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法，其中，所述在洗涤剂与水混合均匀后，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图具体为：

启动安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪；

所述光谱仪向所述洗涤水投射光束，获取所述光束穿过所述洗涤水的透射光，根据所述透射光生成对应的光谱图。

一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统，其中，其包括：

第一光谱图获取模块，用于在洗涤剂与水混合均匀后，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图；

第一表面活性剂浓度获取模块，用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度；

第一调节模块，用于预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统，其中，其还包括：

第二光谱图获取模块，用于在漂洗完成后尚未排水时，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图；

第二表面活性剂浓度获取模块，用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度；

比较模块，用于将所述浓度与预设第二浓度值进行比较；

第二调节模块，用于当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，则在所述洗涤水排放完毕后再次进行漂洗，直至所述浓度小于所述预设第二浓度值。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统，其中，所述第一表面活性剂浓度获取模块或所述第二表面活性剂浓度获取模块具体包括：

处理单元，用于服务器端获取所述光谱图后，对所述光谱图进行模式识别及信噪分离处理获取所述光谱图对应的光谱数据；

比对单元，用于将所述光谱数据与标准光谱进行比对，获取洗涤水中表面活性剂的浓度。

所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统，其中，所述第一光谱图获取模块包括：

光谱仪启动单元，用于启动安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪；

光谱图生成单元，用于所述光谱仪向所述洗涤水投射光束，获取所述光束穿过所述洗涤水的透射光，根据所述透射光生成对应的光谱图。

一种洗衣机，其中，其包括安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪，及与光谱仪连接的处理器；所述光谱仪用于采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成对应的光谱图；所述处理器用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度，以及根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量与预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。

所述洗衣机，其中，其还包括：用于向洗衣桶内自动投放预定用量洗涤剂的洗涤剂自投放模块，用于根据洗涤水中表面活性剂的浓度控制漂洗次数的漂洗模块，用于控制水量的洗衣模式选择模块，用于对光谱图中包含的光谱数据进行压缩的光谱数据压缩模块；所述光谱仪、所述洗涤剂自投放模块、漂洗模块、洗衣模式选择模块及所述光谱数据压缩模块均与所述处理器连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机，通过在洗衣机上安装光谱仪，可以准确的检测出洗涤水中表面活性剂的浓度，从而通过表面活性剂的浓度来判断洗涤剂的用量是否合适，避免洗涤剂用量不足导致衣物清洗不干净，并准确地检测洗涤水内的残留洗涤剂的浓度，从而合理地控制洗衣机对衣物的漂洗次数,避免漂洗次数过多而浪费水，或者漂洗次数过少而使得衣物存在残留的洗涤剂。

附图说明

图1是本发明在洗涤剂与水混合均匀后，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法的较佳实施例的流程图；

图2是本发明提供的洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法中使用傅里叶变换光谱仪的原理图；

图3是本发明在漂洗完成后尚未排水时，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法的较佳实施例的流程图；

图4是本发明在洗涤剂与水混合均匀后，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统的较佳实施例的功能原理框图；

图5是本发明在漂洗完成后尚未排水时，，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统的较佳实施例的功能原理框图；

图6是本发明提供的洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统的另一个实施例的功能原理图；

图7是本发明所述洗衣机的较佳实施例的结构框图；

图8是本发明所述洗衣机的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

请参见图1，图1是本发明在洗涤剂与水混合均匀后，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法的较佳实施例的流程图，其包括：

步骤S101、在洗衣机自动进水后根据水量投放预设量的洗涤剂，洗涤剂与水混合均匀后，启动设置在洗衣机内的光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图。

本发明中洗衣机的外桶上安装光谱仪，光谱仪可以与洗衣桶内的洗涤水相接触；洗衣机上还安装有洗涤剂自投放模块，可以通过洗涤剂自投放模块来设定洗衣模式对应的投放的洗涤剂的用量。洗衣机具有洗衣模式选择模块，其用于根据洗衣桶内衣物的多少来自动选择适应的水量（ml）对衣物进行清洗，洗衣模式与设定的洗涤剂的用量相对应，即当前洗衣模式对应的水量越大，则设定的洗涤剂的用量越多；洗衣机接收用户的操作指令，按照用户设定模式启动时，首先会自动放水，当水量达到当前洗衣模式对应的水量时，洗涤剂自投放模块启动并投放预设量的洗涤剂，设投放的洗涤剂的预设量为a；洗衣桶转动并将洗涤剂与水混匀，此时光谱仪可以与洗涤水接触（洗涤水是指洗涤剂与水混匀后的液体）；混匀时间可以预先设定，如预先设定为5s，则5s混匀时间结束后，洗衣桶停止转动，所述光谱仪启动，用于采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图。

光谱仪是基于透射分子光谱分析对被测液体进行检测，被测液体中每种物质分子会对特定波长范围的光有独特的吸收作用，这缘于吸收光的是分子内的化学键，由于每种分子所含有的化学键彼此都不相同，因而每种分子也就有了自己独一无二的“光谱指纹”。 光谱仪在检测时，需要将光束穿过被测液体，记录光的透射比与波数或波长的关系曲线，就得到光谱图，再结合适当的数据模型，比对吸收图谱与标准图谱，即可判断出含有哪种物质。例如水有3个红外吸收峰：3750cm-1、3650cm-1和1595cm-1。类似的，根据不同波长的吸收峰值的光谱就可以同时区分不同的物质。如图2所示，本实施例中，所述光谱仪采用的是傅里叶变换光谱仪，其中“光谱图”表示的是吸收光谱的谱图，横坐标代表波长，纵坐标代表透光率。可以看到“峰”的指向是向下的，它代表在此波长上，光线被吸收了，光强变弱，进而形成一个“吸收峰”。

步骤S101中，启动安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪后，所述光谱仪向所述洗涤水投射光束，获取所述光束穿过所述洗涤水的透射光，根据所述透射光来记录光的透射比与波数或波长的关系曲线从而生成洗涤剂中各种物质成分对光谱仪发射的光束吸收后所对应的光谱图。

通常使用的洗涤剂中包含多种成分，如脂肪醇醚硫酸钠盐、十二烷基硫酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、乙二胺四乙酸二钠、碳酸钠、氯化钠、苯甲酸钠等化学物质，以及含量最大的水。在洗涤剂中，对洗涤起到决定作用的是表面活性剂的含量，因此，本发明中通过光谱仪检测洗涤水中洗涤剂是否投放过量主要是通过检测洗涤水中表面活性剂的浓度含量来判断投放洗涤剂是否过量。表面活性剂的分子中含有两种不同性质的基团，一端是长链非极性基团，能溶于油而不溶于水，亦即所谓的疏水基团，另一端则是水溶性的基团，即亲水基团。表面活性剂的疏水基团一般是由长链的碳氢构成，如直链烷基C8～C20，支链烷基C8～C20，烷基苯基（烷基碳原子数为8～16）等。疏水基团的差别主要是在碳氢链的结构变化上，差别较小。因此通过检测碳氢链的吸收光谱，可以判断洗涤水中表面活性剂的浓度。

步骤S102、解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度。

表面活性剂是一种具有特殊结构和性质的有机化合物，通过检测所述光谱图中碳氢链的吸收光谱，就可以判断表面活性剂的浓度。洗衣机获取所述光谱图后通过光谱数据压缩模块将所述光谱图中包含的光谱数据进行压缩，减小网络传输中数据占用量，便于网络传输；压缩后得到的光谱图，经过无线/有线的网络连接方式通过网络接口上传至服务器端。

步骤S102中，服务器端获取所述光谱图后，对所述光谱图解压缩，并进行模式识别及信噪分离处理，获取所述光谱图对应的光谱数据；将经过处理得到的光谱数据传送至光谱分析模块。服务器端预先建立数据库，所述数据库用于存储标准光谱，通过光谱分析模块将所述光谱数据与标准光谱进行比对，判断出洗涤水中所含物质分子及每个物质分子的吸光度，得到洗涤水中碳氢链的吸光度，根据朗伯-比尔吸收定律，利用物质分子的吸光度与其浓度的线性关系获取洗涤水中碳氢链的浓度从而获取洗涤水中表面活性剂的浓度d。服务器端获取洗涤水中表面活性剂的浓度d后，将其通过网络接口传送回洗衣机。

浓度指某物种在总量中所占的分量，较佳的，本发明中所述浓度为体积百分浓度，浓度=溶质体积（ml）/（溶质体积（ml）+溶剂体积（ml））*100%，即表面活性剂在所述洗涤水中的浓度=表面活性剂体积/（表面活性剂体积+当前洗衣模式对应的水量）。

本发明通过在洗衣机上安装光谱仪，可以准确的检测出洗涤水中表面活性剂的浓度，为进一步对洗涤剂的用量进行适应性调节提供准确的光谱数据。

步骤S103、预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。

服务器端将获取到表面活性剂在所述洗涤水中的浓度d传送回洗衣机端，洗衣机端预设第一浓度值，洗衣机端所述预设第一浓度值是指洗衣机洗涤水中所含表面活性剂的最适合浓度值。

较佳的实施例，投放的洗涤剂的预设量为a，解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度为d，预设第一浓度值为b，则洗衣桶中当前水量下所需洗涤剂的用量x为：

x=a*b/d

则（x-a）即为应当补充的洗涤剂的用量，此时控制所述洗涤剂自投放模块投放（x-a）对应的洗涤剂的用量。当洗涤剂补充完毕后，关闭所述光谱仪，并启动洗衣机桶转动，进行衣物清洗。本发明可以通过光谱仪精确的检测洗涤剂有效成分表面活性剂在洗涤水中的浓度，通过所述浓度来判断应当补充的洗涤剂的用量，并进行相应用量的洗涤剂的投放，以达到最佳的清洗效果。

如图3所示，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法中，所述步骤S103之后还包括：

步骤S201，在每次漂洗完成后尚未排水时，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图。

步骤S202，解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度。

漂洗过程中洗涤水内表面活性剂的浓度的获取过程与启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图，解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度的步骤相同，此处不再赘述。

步骤S203，将所述浓度与预设第二浓度值进行比较。

其中，所述预设第二浓度值即为衣物漂洗干净时，洗衣桶内可包含的表面活性剂的浓度的最大值，即使用预设第二浓度值来检测衣物是否漂洗干净。

步骤S204，当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，则在所述洗涤水排放完毕后再次进行漂洗，直至所述浓度小于所述预设第二浓度值。

当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，则漂洗模块控制增加漂洗次数，直至所述浓度小于所述预设第二浓度值。

较佳的实施例，首次漂洗完成后尚未排水时，启动光谱仪，检测并获取所述洗涤水中表面活性剂的浓度，当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，此时进行排水和脱水，并关闭光谱仪，漂洗模块控制增加一次漂洗；然后进行第二次漂洗，当第二次漂洗完成后尚未排水时，再次启动光谱仪，对当前洗涤水中所含表面活性剂的浓度与所述预设第二浓度值进行比较，若所述浓度大于所述预设第二浓度值，则进行排水和脱水，并关闭光谱仪，漂洗模块控制再增加一次漂洗，然后进行第三次漂洗，依次循环。

因此，本发明中，每次漂洗完成后尚未排水前，都要启动光谱仪对洗涤水中各物质分子及其含量的检测来判断表面活性剂的浓度是否已低于预设第二浓度值，以确定是否漂洗干净，避免漂洗次数过多造成水资源的浪费，或漂洗次数过少使得衣物残留洗涤剂；并在每次检测所述浓度完毕后关闭光谱仪，以减少能耗。

基于上述方法实施例，本发明还提供了一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统，如图4所示，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统包括：

第一光谱图获取模块10，用于在洗涤剂与水混合均匀后，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图，具体如上所述；

第一表面活性剂浓度获取模块11，用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度，具体如上所述；

第一调节模块12，用于预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值获取需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内，具体如上所述。

如图5所示，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统还包括：

第二光谱图获取模块20，用于在每次漂洗完成后尚未排水时，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图，具体如上所述；

第二表面活性剂浓度获取模块21，用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度，具体如上所述；

比较模块22，用于将所述浓度与预设第二浓度值进行比较，具体如上所述；

第二调节模块23，用于当所述浓度大于所述预设第二浓度值时，则在所述洗涤水排放完毕后再次进行漂洗，直至所述浓度小于所述第二浓度，具体如上所述。

所述第一表面活性剂浓度获取模块或所述第二表面活性剂浓度获取模块具体包括：

处理单元，用于服务器端获取所述光谱图后，对所述光谱图进行模式识别及信噪分离处理获取所述光谱图对应的光谱数据，具体如上所述；

比对单元，用于将所述光谱数据与标准光谱进行比对，获取洗涤水中表面活性剂的浓度，具体如上所述。

所述第一光谱图获取模块包括：

光谱仪启动单元，用于启动安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪，具体如上所述；

光谱图生成单元，用于所述光谱仪向所述洗涤水投射光束，获取所述光束穿过所述洗涤水的透射光，根据所述透射光生成对应的光谱图，具体如上所述。

如图6所示，在本发明的另一个实施例中，所述洗衣机自动检测洗涤剂浓度的系统可以设置有光谱仪的洗衣机100以及与服务器200；

所述洗衣机100包括：

光谱数据压缩单元101，用于对光谱仪采集的光谱数据进行压缩；

洗衣机模式控制模块102，用于根据服务器发送的控制指令控制洗涤剂的投入量，所述模式控制模块包括洗衣模式控制单元、洗液投放控制单元以及漂洗控制单元；

所述服务器200包括：

光谱数据处理单元201，用于对所述光谱图进行模式识别及信噪分离处理，获取所述光谱图对应的光谱数据；

光谱分析引擎202，用于将所述光谱数据与标准光谱进行比对，获取洗涤水中表面活性剂的浓度，并将所述浓度反馈至洗衣机。

如图7所示，本发明还提供一种洗衣机，其包括安装在洗衣机外桶并与洗衣桶内洗涤水接触的光谱仪30，及与光谱仪连接的处理器31；所述光谱仪30用于采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成对应的光谱图；所述处理器31用于解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度，以及根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量与预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。

所述洗衣机还包括：用于向洗衣桶内自动投放预定用量洗涤剂的洗涤剂自投放模块32，用于根据洗涤水中表面活性剂的浓度控制漂洗次数的漂洗模块33，用于根据衣物控制水量的洗衣模式选择模块34，用于对光谱图中包含的光谱数据进行压缩的光谱数据压缩模块35；所述光谱仪30、所述洗涤剂自投放模块32、漂洗模块33、洗衣模式选择模块34及所述光谱数据压缩模块35均与所述处理器31连接。

在本实施例中，如图8所示，所述洗衣机的外桶1上设置有光谱仪30，所述光谱仪30部分置于所述洗衣机的外桶1与内桶2之间以使得所述光谱仪30可以与外桶1与内桶2之间的洗衣水相接触，所述光谱仪30通过UART接口与洗衣机的控制系统连接。所述洗衣机电动机、排水阀、排水口、溢水管、进水口、洗涤剂排放阀、水位控制器、压力软管、减速离合器等现有洗衣机具有使得洗衣机正常工作的其他部件，并且所述部件的连接关系为现有的连接关系，这里就不在赘述。

综上所述，本发明所提供了一种洗衣机自动检测洗涤剂浓度的方法、系统及洗衣机，其包括：在洗衣机自动进水后根据水量投放预设量的洗涤剂，洗涤剂与水混合均匀后，启动光谱仪采集洗衣桶内洗涤水的光谱数据并生成其对应的光谱图；解析所述光谱图以得到所述洗涤水中表面活性剂的浓度；预设第一浓度值，并根据所述浓度、投放的洗涤剂的预设量及所述预设第一浓度值计算需要补充的洗涤剂的用量，并将相应用量的洗涤剂投入洗衣桶内。本发明通过在洗衣机上安装光谱仪，可以准确的检测出洗涤水中表面活性剂的浓度，从而通过表面活性剂的浓度来判断洗涤剂的用量是否合适，并准确地检测洗涤水内的残留洗涤剂的浓度，从而合理地控制洗衣机对衣物的漂洗次数,避免漂洗次数过多而浪费水，或者漂洗次数过少而使得衣物存在残留的洗涤剂。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。