一种油烟浓度检测传感器及检测方法与流程
本发明涉及油烟浓度检测技术领域，尤其涉及一种油烟浓度检测传感器及检测方法。
背景技术：
近年来，随着我国国民经济水平的不断发展和提高，饮食行业油烟污染已经成为城市环境污染的一大问题，其排放的大气污染物主要为气溶胶，其中含有食用油及食品在高温下的挥发物，由食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛类、酮类、链烷类和链烯类、多环芳烃等产物，成分极为复杂。研究表明，食用油在加热至270度-280度时，收集的冷凝物中有上百个化合物，从状态上看，油烟废气中包括气体、液体、固体三相，其中液固相颗粒物的粒径一般小于10um，液固相颗粒混合物粘着性强，大部分污染物不溶于水，极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害越来越引起人们的广泛关注，各类媒体上有关厨房油烟危害的报道层出不穷。
针对餐饮业的油烟污染问题，我国环保部严令要求城市环境监管单位将油烟污染问题列入正常环境管理工作范围：严格禁止油烟污染源的无组织排放；无通风设备和净化装置的要强制安装通风设备和净化装置；排放标准要符合标准要求，最大允许排放浓度不得超过2.0mg/m3。
目前，我国各地对餐饮油烟污染的环境监测，大多数仍停留在手工监测阶段。即，测量时，在油烟排放通道的出口处设置油烟传感器，读取油烟传感器测得的数据，依次判断油烟排放浓度是否达标。这种方法耗时耗力，且监测范围有限，难以反映较大区域内城市环境污染连续变化情况，也难以达到实时监测、实时超标报警、无人值守的要求，从而导致油烟净化装置形同虚设，甚至有些不自觉的商家抱着侥幸心理，根本没有安装油烟净化装置，导致油烟污染问题日益严重。随着现在技术的进步，家电的智能化程度越来越高，从手动控制慢慢演变为自动控制，对于油烟机来说，非常迫切的需要一种能够可靠、有效的方法来检测油烟浓度。
技术实现要素：
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种油烟浓度检测传感器及检测方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提出了一种油烟浓度检测传感器，用于检测经由净化器处理后的油烟浓度，所述油烟浓度检测传感器包括：控制模块、检测模块及通信模块，所述控制模块电性连接所述检测模块及所述通信模块；
所述控制模块，用于协调控制所述油烟浓度检测传感器内各模块的运行状态；
所述检测模块，包括光源、光电探测器及信号处理单元，所述光源用于发出检测用的光线，一部分检测光线直接穿过待检测油烟区域后由所述光电探测器接收并转换为第一电信号，另一部分检测光线被油烟区域中的油烟粒子反射回来，由所述光源自身接收并转化为第二电信号，所述信号处理单元用于对所述第一电信号和第二电信号做差分运算，并结合预设的检测算法计算得到油烟浓度值；
所述通信模块，在所述控制模块的作用下，将所述检测模块检测得到的油烟浓度值传输至远程监控平台。
进一步的，所述油烟浓度检测传感器还包括第一安全芯片，所述第一安全芯片预置有数字证书，所述控制模块生成认证请求指令，并通过所述通信模块将所述认证请求指令和数字证书一并发送至所述远程监控平台，所述远程监控平台根据所述数字证书对所述油烟浓度检测传感器进行认证处理。
进一步的，所述第一安全芯片用于对所述油烟浓度值进行哈希计算，并得到第一摘要值；所述通信模块将所述油烟浓度值和第一摘要值发送至所述远程监控平台，所述远程监控平台对接收到的油烟浓度值进行哈希计算，并得到第二摘要值，比对所述第一摘要值与所述第二摘要值是否一致，以对所述油烟浓度值的完整性进行验证。
进一步的，所述油烟浓度检测传感器还包括存储模块和报警器，所述存储模块和所述报警器分别与所述控制模块电性连接；所述存储模块存放有油烟浓度排放标准，所述控制模块接收到所述检测模块检测得到的油烟浓度值后，将所述油烟浓度值与所述油烟浓度排放标准进行比对，以判断所述油烟浓度值是否超标，当所述油烟浓度值超标时，所述控制模块控制所述报警器发出警示信号。
进一步的，所述控制模块电性连接于油烟机，且所述控制模块对所述油烟机的控制权限高于所述油烟机自身的控制器，当所述油烟浓度值超标时，所述油烟机的控制权交由所述控制模块，并关闭所述油烟机，直至所述油烟浓度值不超标时，则所述油烟机的控制权交由所述油烟机自身的控制器。
进一步的，所述通信模块还用于连接外界的远程升级平台，所述远程升级平台根据升级指示向所述油烟浓度检测传感器推送新的油烟浓度排放标准，以更换存储在所述存储模块中过期或失效的油烟浓度排放标准。
进一步的，所述检测模块还包括两个油污刷和第一驱动件，所述第一驱动件受控于所述控制模块，并作用于两个油污刷；其中一个油污刷设置在所述光源朝向待检测油烟区域的一侧，以用于清除所述光源上残留的油污，另一个油污刷设置在所述光电探测器朝向待检测油烟区域的一侧，以用于清除所述光电探测器上残留的油污；
所述检测模块还包括两个油污盖和第二驱动件，所述第二驱动件受控于所述控制模块，并作用于两个油污盖；其中一个油污盖设置在所述光源朝向待检测油烟区域的一侧，以保持所述油烟浓度检测传感器不工作状态时光源的清洁度，另一个油污盖设置在所述光电探测器朝向待检测油烟区域的一侧，以保持所述油烟浓度检测传感器不工作状态时光电探测器的清洁度。
进一步的，所述检测模块根据预置的检测算法对待检测油烟区域的油烟浓度进行检测，所述检测算法为：
本发明第二方面还提出一种油烟浓度检测方法，所述油烟浓度检测方法包括：
接收油烟浓度检测指令；
根据所述油烟浓度检测指令，开启光源并发出检测用的光线；
一部分检测光线直接穿过待检测油烟区域后由光电探测器接收并转换为第一电信号，另一部分检测光线被油烟区域中的油烟粒子反射回来，由所述光源自身接收并转化为第二电信号；
通过信号处理单元对所述第一电信号和所述第二电信号做差分运算，并结合预设的检测算法计算得到油烟浓度值；
将检测得到的油烟浓度值传输至远程监控平台。
进一步的，接收油烟浓度检测指令，具体包括：
接收远程监控平台发送来的油烟浓度检测指令；和/或
接收油烟机启动时反馈的信号，并以所述信号充当油烟浓度检测指令。
本发明的油烟浓度检测传感器和检测方法能够实现对油烟浓度的精确检测，且无需检测人员亲临现场即可实现对油烟浓度的检测，自动化程度高。同时，本发明还通过在油烟浓度检测传感器中植入安全芯片以确保上传至远程监控平台的油烟浓度值的有效性、完整性，有效防止用户对油烟浓度检测传感器检测得到的油烟浓度值进行篡改，确保油烟浓度值的真实性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明一种油烟浓度检测传感器的应用场景图
图2示出了本发明一种油烟浓度检测传感器的框图；
图3示出了本发明一种检测模块的框图；
图4示出了本发明一种油烟浓度检测方法的流程图；
元件符号说明：
油烟浓度检测传感器10，控制模块11，检测模块12，光源121，光电探测器123，信号处理单元124，油污刷125，油污盖126，通信模块13，第一安全芯片14，存储模块15，报警器16，净化器20，油烟机30，远程监控平台40，远程升级平台50。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请同时参阅图1至图3，本发明第一方面提出一种油烟浓度检测传感器10，用于检测经由净化器20处理后的油烟浓度，并判断净化处理后的油烟浓度是否达标。
在具体应用过程中，由油烟机30将厨房或烹饪区域产生的油烟排出，并输送给净化器20进行净化处理，油烟浓度检测传感器10可以设置在净化器30的后端，以便于检测经由净化器30处理后的油烟浓度。
根据本发明的实施例，所述油烟浓度检测传感器10包括：控制模块11、检测模块12及通信模块13，所述控制模块11电性连接所述检测模块12及所述通信模块13；
所述控制模块11，用于协调控制所述油烟浓度检测传感器10内各模块的运行状态；
所述检测模块12，包括光源121、光电探测器123及信号处理单元124，所述光源121用于发出检测用的光线，一部分检测光线直接穿过待检测油烟区域后由所述光电探测器123接收并转换为第一电信号，另一部分检测光线被油烟区域中的油烟粒子反射回来，由所述光源121自身接收并转化为第二电信号，所述信号处理单元124用于对所述第一电信号和第二电信号做差分运算，并结合预设的检测算法计算得到油烟浓度值；
所述通信模块13，在所述控制模块的作用下，将所述检测模块检测得到的油烟浓度值传输至远程监控平台40。
需要说明的是，所述光源121自身也携带有光电探测器，被油烟区域中的油烟粒子反射回来的检测光线可以被所述光源121自带的光电探测器所接收，并转化为第二电信号。之后再将第二电信号传送给信号处理单元124，经由信号处理单元124对第一电信号和第二电信号的差分运算，即可达到削弱干扰影响的作用，进一步提升对油烟浓度检测的精度和灵敏度。
优选的，光源121可以采用半导体激光器、co2激光器、固体激光器的任意一种，但不限于此。
优选的，光电探测器123可以为半导体光电二极管、光电三级管、光电池和光电倍增管的任意一种，但不限于此。
根据本发明的实施例，信号处理单元124包括放大器、减法器和采样/保持电路。所述放大器接收到微弱的第一电信号和第二电信号，为了保证微弱的电信号不被环境和固有噪声所淹没，所述放大器将电(流)信号转换为电压信号，并实现对信号的斩波、检相、放大、滤波等处理。将上述两个从放大器输出的第一电压信号和第二电压信号输入到减法器，以得到第一电压信号和第二电压信号的差分信号。在模拟信号转换时间内，采用所述采样/保持电路来保持信号在采样时的幅度值不变。
需要说明的是，远程监控平台40接收到所述油烟浓度值后，将所述油烟浓度值与油烟浓度排放标准进行比较，并判断所述油烟浓度值是否达标，如果不达标，则可以按照预定的规则给予用户处罚。
根据本发明的实施例，所述检测模块12根据预置的检测算法对待检测油烟区域的油烟浓度进行检测，所述检测算法为：
需要说明的是，所述消光系数x只与油烟粒子的性质(如油烟粒子的直径、油烟粒子的折射率等)有关，而与油烟浓度无关。
根据本发明的实施例，所述油烟浓度检测传感器10还包括第一安全芯片14，所述第一安全芯片14预置有油烟浓度检测传感器10的数字证书，所述控制模块11生成认证请求指令，并通过所述通信模块13将所述认证请求指令和数字证书一并发送至所述远程监控平台40，所述远程监控平台40根据所述数字证书对所述油烟浓度检测传感器进行认证处理。如果认证不成功，则远程监控平台40拒绝接受油烟浓度检测传感器10检测得到的油烟浓度值，或对接收到的油烟浓度值不作达标评价处理工作，从而确保油烟浓度检测传感器10身份的合法性，避免远程监控平台40接收到不合法的油烟浓度检测传感器所上传的油烟浓度值。
进一步的，远程监控平台40内置有第二安全芯片(图未示)，所述第二安全芯片预置有远程监控平台40的数字证书，所述远程监控平台40将自身的数字证书发送至油烟浓度检测传感器10，油烟浓度检测传感器10根据接收到的数字证书对远程监控平台40进行认证，确保油烟浓度检测传感器10将检测得到的油烟浓度值上传至合法的远程监控平台40。至此，油烟浓度检测传感器10与远程监控平台40之间完成双向认证，并在双向认证均通过后，即可安全传送油烟浓度值至远程监控平台40。
根据本发明的实施例，所述第一安全芯片14用于对所述油烟浓度值进行哈希计算，并得到第一摘要值；所述通信模块13将所述油烟浓度值和第一摘要值发送至所述远程监控平台40，所述远程监控平台40对接收到的油烟浓度值进行哈希计算，并得到第二摘要值，比对所述第一摘要值与所述第二摘要值是否一致，以对所述油烟浓度值的完整性进行验证。
需要说明的是，当油烟浓度检测传感器10检测得到的油烟浓度值超标时，用户可能会采取一定手段修改油烟浓度值，并使修改后的油烟浓度值不超标，将不超标的油烟浓度值发送给远程监控平台40，则远程监控平台40则会误认为排放的油烟已符合排放标准，造成监控的不准确；本发明的第一安全芯片14在检测模块12检测出油烟浓度值之后，即刻对所述油烟浓度值进行哈希计算，并得到第一摘要值。即使用户稍后再将油烟浓度值修改并传送给远程监控平台40，然而远程监控平台40根据修改后的油烟浓度值进行哈希计算，得到第二摘要值，且在比对第二摘要值与接收到的第一摘要值不一致时，即可判断接收到的油烟浓度值是不完整的，且已被修改，远程监控平台40对当前接收到油烟浓度值作废处理。
进一步的，为确保上传至远程监控平台40的油烟浓度值和第一摘要值是由对应的油烟浓度检测传感器10上传的，该油烟浓度检测传感器10还应该对所述油烟浓度值和第一摘要值进行数字签名处理。具体的，第一安全芯片14采用油烟浓度检测传感器10数字证书的私钥对所述油烟浓度值和第一摘要值进行加密处理，并得到签名信息。通信模块13将所述签名信息发送至远程监控平台40，远程监控平台40的第二安全芯片采用油烟浓度检测传感器10数字证书的公钥对签名信息进行解密，以对签名信息进行验签处理，当验签成功时，则说明接收到的油烟浓度值和第一摘要值来自于对应的油烟浓度检测传感器10；当验签不成功时，则说明接收到的油烟浓度值和第一摘要值来自于不明的第三方发送来。通过签名、验签处理，以确保远程监控平台40接收到的油烟浓度值和第一摘要值是由对应的油烟浓度检测传感器10发送来的，防止第三方冒名发送油烟浓度值和第一摘要值至远程监控平台40，造成监控的不准确。
根据本发明的实施例，所述油烟浓度检测传感器10还包括存储模块15和报警器16，所述存储模块15和所述报警器16分别与所述控制模块11电性连接；所述存储模块15存放有油烟浓度排放标准，所述控制模块11接收到所述检测模块12检测得到的油烟浓度值后，将所述油烟浓度值与所述油烟浓度排放标准进行比对，以判断所述油烟浓度值是否超标，当所述油烟浓度值超标时，所述控制模块控制所述报警器16发出警示信号，以提示用户注意排放的油烟气体浓度已经超标，并及时进行净化处理。
根据本发明的实施例，所述控制模块11电性连接于油烟机30，且所述控制模块11对所述油烟机30的控制权限高于所述油烟机30自身的控制器(图未示)，当所述油烟浓度值超标时，所述油烟机的控制权交由所述控制模块，并关闭所述油烟机30，直至所述油烟浓度值不超标时，则所述油烟机30的控制权交由所述油烟机30自身的控制器。
控制模块11根据检测模块12检测得到的油烟浓度值是否超标，来控制油烟机30的运行状态，并在油烟浓度值超标时，关闭油烟机30，从而有效避免不合格的油烟气体排入大气中，造成大气污染。
根据本发明的实施例，所述通信模块13还用于连接外界的远程升级平台50，所述远程升级平台50根据升级指示向所述油烟浓度检测传感器10推送新的油烟浓度排放标准，以更换存储在所述存储模块15中过期或失效的油烟浓度排放标准。
进一步的，远程升级平台50预制有数字证书，并采用该数字证书的私钥对新的油烟浓度排放标准进行加密签名处理，并得到签名信息。远程升级平台50将签名信息发送至油烟浓度检测传感器10，第一安全芯片14采用远程升级平台50数字证书的公钥对所述签名信息进行解密验签处理，以对新的油烟浓度排放标准的来源进行核实，以免接收到来源不明的油烟浓度排放标准。
根据本发明的实施例，所述检测模块12还包括两个油污刷125和第一驱动件(图未示)，所述第一驱动件受控于所述控制模块11，并作用于两个油污刷125；其中一个油污刷125设置在所述光源121朝向待检测油烟区域的一侧，以用于清除所述光源121上残留的油污，另一个油污刷设置在所述光电探测器123朝向待检测油烟区域的一侧，以用于清除所述光电探测器123上残留的油污；
所述检测模块12还包括两个油污盖126和第二驱动件(图未示)，所述第二驱动件受控于所述控制模块11，并作用于两个油污盖126；其中一个油污盖126设置在所述光源121朝向待检测油烟区域的一侧，以保持所述油烟浓度检测传感器10不工作状态时光源121的清洁度，另一个油污盖126设置在所述光电探测器123朝向待检测油烟区域的一侧，以保持所述油烟浓度检测传感器19不工作状态时光电探测器123的清洁度。通过设置油污刷125和油污盖126，以确保与待检测油污区域相接触部分的清洁度，进一步提升了油烟浓度检测传感器10的精度。
图4示出了本发明一种油烟浓度检测方法的流程图。
如图4所示，本发明第二方面还提出一种应用上述油烟浓度检测传感器的油烟浓度检测方法，所述油烟浓度检测方法包括：
s401，接收油烟浓度检测指令；
s402，根据所述油烟浓度检测指令，开启光源并发出检测用的光线；
s403，一部分检测光线直接穿过待检测油烟区域后由光电探测器接收并转换为第一电信号，另一部分检测光线被油烟区域中的油烟粒子反射回来，由所述光源自身接收并转化为第二电信号；
s404，通过信号处理单元对所述第一电信号和所述第二电信号做差分运算，并结合预设的检测算法计算得到油烟浓度值；
s405，将检测得到的油烟浓度值传输至远程监控平台。
根据本发明的实施例，接收油烟浓度检测指令，具体包括：
接收远程监控平台发送来的油烟浓度检测指令；和/或
接收油烟机启动时反馈的信号，并以所述信号充当油烟浓度检测指令
需要说明的是，当排放油烟气体时，需要启动油烟机，将油烟机启动信号作为触发油烟浓度检测传感器进行检测油烟浓度的指令。
在接收油烟浓度检测指令后，油烟浓度检测传感器可以根据检测指令需求进行单次油烟浓度检测，即每接收到一个油烟浓度检测指令信息，油烟浓度检测传感器即可检测一次油烟浓度；也可以根据检测指令需求进行多次油烟浓度周期循环检测，即当接收到油烟浓度检测指令信息后，油烟浓度检测传感器即可按照预定的时间周期(如每过一小时检测一次、每天的固定时间点检测等)进行自动检测。但不限于此。
本发明第三方面还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种油烟浓度检测方法程序，所述油烟浓度检测方法程序被处理器执行时，实现如上述的一种油烟浓度检测方法的步骤。
本发明的油烟浓度检测传感器和检测方法能够实现对油烟浓度的精确检测，且无需检测人员亲临现场即可实现对油烟浓度的检测，自动化程度高。同时，本发明还通过在油烟浓度检测传感器中植入安全芯片以确保上传至远程监控平台的油烟浓度值的有效性、完整性，有效防止用户对油烟浓度检测传感器检测得到的油烟浓度值进行篡改，确保油烟浓度值的真实性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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