本发明涉及家电控制领域，特别是涉及一种基于食材的冰箱制冷时间控制方法与装置。
背景技术：
随着社会发展以及人们生活水平日益提高，用户对冰箱的功能的需求越来越高。对于冰箱而言，制冷的控制精度是其非常重要的一项性能。目前的冰箱制冷控制方式一般为比较冰箱箱体内的温度传感器反馈的温度与设定温度之间的差值，如果未达到设定温度则继续制冷，如果已经达到则停止制冷。
上述冰箱的控制方法在冰箱的实际运行过程中，由于冰箱间室降温是一个逐渐变化的过程，温度逐渐降低，当温度传感器反馈的温度达到设定温度时关闭制冷，间室温度可能持续降低一定的程度，这会导致电能的浪费，在另一方面也增加了间室的温度波动，影响冰箱内食材的存储效果，影响用户的使用体验。
技术实现要素：
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于食材的冰箱制冷时间控制方法与装置。
本发明的一个进一步的目的是要节约能源，提升用户的使用体验。
特别地，本发明提供了一种基于食材的冰箱制冷时间控制方法，该基于食材的冰箱制冷时间控制方法包括：检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度；确定被放入食材的种类对应的比热容值；根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值；以及根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间。
可选地，确定被放入食材的种类对应的比热容值的步骤包括：根据被放入食材的种类在预设的物质比热容库中匹配得出对应的比热容值。
可选地，检测冰箱储物间室内被放入食材的重量的步骤包括：获取冰箱内设置于各储物区域支撑部处的重量传感器的重量测量值，并根据重量测量值的变化确定被放入食材的重量。
可选地，检测冰箱储物间室内被放入食材的种类的步骤包括：利用设置于冰箱外壳上的输入装置获取由用户手动输入的被放入食材的种类；或者利用设置于冰箱外壳上的条码扫描装置对被放入食材包装上的条码进行扫描，以确定被放入食材的种类；或者利用设置于冰箱内的图像拍摄装置对冰箱各储物区域进行拍摄，得到储物图像；将此次与上次冰箱关门后得到的储物图像进行比对，以确定被放入食材的图像；以及对被放入食材的图像进行识别，确定被放入食材的种类。
可选地，初始温度为冰箱的环境温度传感器测量的冰箱所在环境温度；并且储物间室温度利用储物间室内的间室温度传感器测量得到。
可选地，根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间的步骤包括：根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于食材的冰箱制冷时间控制装置。该基于食材的冰箱制冷时间控制装置包括：食材检测模块，配置成检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度；参数确定模块，配置成确定被放入食材的种类对应的比热容值；热量计算模块，配置成根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值；以及时间计算模块，配置成根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间。
可选地，参数确定模块还配置成：根据被放入食材的种类在预设的物质比热容库中匹配得出对应的比热容值。
可选地，食材检测模块还包括：重量检测子模块，配置成获取冰箱内设置于各储物区域支撑部处的重量传感器的重量测量值，并根据重量测量值的变化确定被放入食材的重量。
可选地，食材检测模块还包括种类识别子模块，种类识别子模块配置成：利用设置于冰箱外壳上的输入装置获取由用户手动输入的被放入食材的种类；或者利用设置于冰箱外壳上的条码扫描装置对被放入食材包装上的条码进行扫描，以确定被放入食材的种类；或者利用设置于冰箱内的图像拍摄装置对冰箱各储物区域进行拍摄，得到储物图像；将此次与上次冰箱关门后得到的储物图像进行比对，以确定被放入食材的图像；以及对被放入食材的图像进行识别，确定被放入食材的种类。
可选地，时间计算模块还配置成：根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率。
本发明的基于食材的冰箱制冷时间控制方法与装置，可以检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度，并确定被放入食材的种类对应的比热容值，根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值，以及根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间，根据被放入冰箱的食材精确控制冰箱的制冷时间，有效提高食材的存储效果，并且降低冰箱能源消耗，提升用户的使用体验。
进一步地，本发明的基于食材的冰箱制冷时间控制方法与装置，可以根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率，整个控制过程减少了用户操作，确定冰箱制冷时间的方法更加智能，对冰箱制冷时间的控制更加精确科学，减少能源浪费。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法的示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法的详细流程图；
图3是根据本发明一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置的示意框图；以及
图4是根据本发明另一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置的示意框图。
具体实施方式
本实施例提供了一种基于食材的冰箱制冷时间控制方法与装置，适用于各种智能冰箱，通过识别被放入食材的种类及检测食材的重量，精确控制冰箱的制冷时间，以节约能源。
其中，利用设置于上述冰箱的各储物区域支撑部处的重量传感器可以获取储物区域内物品的重量，并进一步得出被放入食材的重量。具体地，在搁物架的支撑架四角处可以分别设置有重量传感器，通过获取重量测量值的平均值可以得到食材的重量。针对门体上的储物区域，每个瓶架底部两端可以分别设置有重量传感器，同样根据重量测量值的平均值可以得到食材的重量。
被放入食材的种类可以通过设置于冰箱外壳上的输入装置、条码扫描装置或者设置于冰箱内的图像拍摄装置获取。具体地，利用设置于冰箱外壳上的输入装置获取由用户手动输入的被放入食材的种类，输入装置可以采用例如物理按键或触摸按键，在一些优选实施例中输入装置可以使用触摸屏获取输入的信息。利用设置于冰箱外壳上的条码扫描装置对被放入食材包装上的条码进行扫描，以确定被放入食材的种类，上述条码可以是条形码或者二维码。利用设置于冰箱内的图像拍摄装置对冰箱各储物区域进行拍摄，得到储物图像；将此次与上次冰箱关门后得到的储物图像进行比对，以确定被放入食材的图像；以及对被放入食材的图像进行识别，确定被放入食材的种类。图像拍摄装置设置于冰箱间室内部，并且可以具有多个朝向不同储物空间的摄像头，每个摄像头可以对其对应的储物区域进行拍摄，得到储物图像。
利用以上装置获取的食材种类、重量等信息可以用于冰箱制冷时间的确定，使得冰箱可以精确地控制制冷时间，提高了冰箱的控制精确性，有利于降低能耗并提高食材储存条件。
图1是根据本发明一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法的示意图，如图1所示，该控制方法依次执行以下步骤：
步骤S102，检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度；
步骤S104，确定被放入食材的种类对应的比热容值；
步骤S106，根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降至储物间室温度所需热量值；
步骤S108，根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间。
其中，步骤S102中检测冰箱储物间室内被放入食材的种类可以包括：利用设置于冰箱外壳上的输入装置获取由用户手动输入的被放入食材的种类。输入装置可以采用例如物理按键或触摸按键，在一些优选实施例中输入装置可以使用触摸屏获取输入的信息。输入装置可以获取由用户手动输入的被取放食材的信息，在一些可选实施例中还可以用于对自动识别出的食材信息进行确认。
还可以利用设置于冰箱外壳上的条码扫描装置对被放入食材包装上的条码进行扫描，以确定被放入食材的种类。上述条码可以是条形码或者二维码。
还可以利用设置于冰箱内的图像拍摄装置对冰箱各储物区域进行拍摄，得到储物图像；将此次与上次冰箱关门后得到的储物图像进行比对，以确定被放入食材的图像；以及对被放入食材的图像进行识别，确定被放入食材的种类。图像拍摄装置设置于冰箱间室内部，并且可以具有多个朝向不同储物空间的摄像头，每个摄像头可以对其对应的储物区域进行拍摄，得到储物图像。
步骤S102中检测冰箱储物间室内被放入食材的重量可以包括：获取冰箱内设置于各储物区域支撑部处的重量传感器的重量测量值，并根据重量测量值的变化确定被放入食材的重量。其中，多个重量传感器可以分别设置于各储物区域支撑部处，例如设置于冷藏搁物架两侧的支撑架和冷冻抽屉的支撑架。重量传感器测量储物区域的重量，以根据各储物区域的重量变化确定被放入食材的重量。各储物区域的重量变化有一个预设值，当重量传感器测量的重量变化值大于或者等于这个预设值，即可判定有取放食材的操作发生；若重量传感器测量的重量变化值小于预设值，则认为没有取放食材的操作发生。具体地，重量传感器测量的重量增大，判定向冰箱中放入了食材，此时可以按照本实施例的控制方法对冰箱制冷时间进行控制；重量传感器测量的重量减小，判定从冰箱中取出了食材，这种情况对冰箱的制冷平衡不产生影响，冰箱的制冷控制方式不改变，按照冰箱原有的制冷控制方式进行。上述预设值可以根据重量传感器的测量误差进行配置，防止测量误差导致的误判。
重量传感器可以将质量信号转变为对应的电信号，以供计算处理。上述重量传感器可以采用各种类型的重量传感器，测量范围及精度可根据其所处的实际工作环境决定。
步骤S102中被放入食材的初始温度为冰箱所在环境温度，可以利用设置于冰箱外部的环境温度传感器测量得到。步骤S106中储物间室温度可以利用设置于储物间室内的间室温度传感器测量得到。
步骤S104中确定被放入食材的种类对应的比热容值可以包括：根据被放入食材的种类在预设的物质比热容库中匹配得出对应的比热容值。冰箱本地可以预设有物质比热容库，多种食材的种类与其比热容值一一对应，在确定食材种类之后，可以准确匹配出其比热容值。例如物质比热容库中列有：香蕉3.35，胡萝卜3.6，芦笋3.93，马铃薯1.74，豌豆3.31，猪肉3.18，牛肉3.22，羊肉3.18，鱼3.18，香肠3.68，鸡蛋(带壳)3.2，若确定被放入食材为猪肉，则可以对应得到其比热容值为3.18。若确定被放入食材为多种食材，可以将不同种类食材放入不同储物区域，利用各储物区域的重量传感器分别得到不同种类食材的重量，并在物质比热容库中获取不同种类食材的不同比热容值，以便之后计算这些不同种类食材从初始温度降至储物间室温度所需的总热量值。
步骤S106中根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降至储物间室温度所需热量值，此步骤根据比热容公式进行计算：Q＝CMΔt，其中Q为被放入食材从初始温度降至储物间室温度所需热量值，C为被放入食材的比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值。
步骤S108中冰箱的压缩机功率公式：W＝PT，其中W为冰箱压缩机所做的总功，P为压缩机功率，T为压缩机做功时间，即冰箱的制冷时间。在不考虑损耗的理想情况下，冰箱压缩机做功应该与食材温度变化所需热量值相同，即W＝Q，然而在实际情况下，冰箱压缩机做功会有一定损耗，制冷效率不会是100％，因而可以预设制冷效率为η，则W·η＝Q，由此可以推导出制冷时间T＝CMΔt/(Pη)，只要获取被放入食材的比热容值C、被放入食材的重量M、被放入食材由初始温度降至储物间室温度的温度差值Δt、压缩机功率P，并根据多次实验预设合理的制冷效率η，即可确定冰箱的制冷时间T。
本实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法，可以检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度，并确定被放入食材的种类对应的比热容值，根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值，以及根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间，根据被放入冰箱的食材精确控制冰箱的制冷时间，有效提高食材的存储效果，并且降低冰箱能源消耗，提升用户的使用体验。
图2是根据本发明另一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法的详细流程图，如图2所示，该控制方法包括：
步骤S202，检测冰箱储物间室的食材重量M1；
步骤S204，获取冰箱关门信号；
步骤S206，检测冰箱储物间室的食材重量M2；
步骤S208，比较储物间室食材重量变化，获得被放入食材重量M；
步骤S210，检测被放入食材的种类；
步骤S212，根据被放入食材的种类在预设的物质比热容库中匹配得出对应的比热容值C；
步骤S214，利用冰箱的环境温度传感器测量冰箱所在环境温度，作为初始温度t0；
步骤S216，利用储物间室内的间室温度传感器测量得到储物间室温度t1；
步骤S218，根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间T；
步骤S220，使冰箱启动制冷并持续制冷时间T。
在以上步骤中，步骤S202检测冰箱储物间室的食材重量M1可以在获取冰箱的开门信号后进行，并且，步骤S206检测冰箱储物间室的食材重量M2可以在获取冰箱的关门信号后进行。其中，冰箱的开关闭信号可以利用门体检测器获取。门体检测器可以为与冰箱门体匹配设置的磁敏开关，并配置成根据门体的开关状态改变其开关信号。该磁敏开关也可以采用扇形开关等触点开关替代。门体检测器能够感应相应冰箱门体的开合，只有冰箱门体打开的对应储物间室内的重量传感器才进行工作，对上述储物间室各储物区域的食材重量进行检测。
步骤S202和步骤S206中检测食材重量时，可以利用设置于各储物区域支撑部处的重量传感器获取被放入食材的重量。具体地，在搁物架的支撑架四角处可以分别设置有重量传感器，通过获取重量测量值的平均值可以得到食材的重量。针对门体上的储物区域，每个瓶架底部两端可以分别设置有重量传感器，同样根据重量测量值的平均值可以得到食材的重量。
步骤S208中被放入食材重量M即为M2-M1，而步骤S218中Δt即为(t0-t1)，是被放入食物由初始温度降至储物间室温度的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率。压缩机功率P根据具体的冰箱产品可以得到，η可以根据多次实验的经验值进行预设。以上步骤可以根据实际情况进行优化，例如调整η值，或者对η根据储物间室的类型进行优化。
需要说明的是，在以下几种情况发生时，可以对上述实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法进行进一步优化，例如食材从冰箱中被取出时，因为食材被取出对冰箱的制冷平衡不产生影响。又例如在时间间隔较小时，单个间室重量的变化如果相同，可以认为是同样的物品取出和放入，对冰箱的制冷平衡没有产生影响。在实施本实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法之前，冰箱首次进行制冷控制时，可以按照检测温度与设定温度检测的方法来进行制冷，在制冷系统平衡之后，若是有食材放入，食材的重量发生变化并且变化值大于或等于预设值时，则按照上述实施例的控制方法执行。若食材的重量值变化小于预设值，则忽略该变化，储物间室内的检测温度可以作为本实施例的制冷时间控制方法的补充，用于确定制冷的开启点。
此外，步骤S214中将冰箱所在环境温度作为初始温度t0，是食材由冰箱外部放入冰箱的情况。若是在较小的时间间隔内，冷藏间室的食材重量减小，冷冻间室的食材重量增加，并且两个间室的食材重量变化值相等，则可认为将食材由冷藏间室放入冷冻间室，此时的初始温度t0则是冷藏间室的温度，而步骤S216中的温度t1则是冷冻间室的温度，步骤S218中食材的温度变化值Δt为(t0-t1)，是冷藏间室与冷冻间室的温度差值，而其余步骤按照上述流程执行，可以在食材由冷藏间室被放入冷冻间室时，获取准确的冰箱制冷时间。
本实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法，可以根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率，整个控制过程减少了用户操作，确定冰箱制冷时间的方法更加智能，对冰箱制冷时间的控制更加精确科学，减少能源浪费。
图3是根据本发明一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置300的示意框图，可以用以执行以上任一实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制方法。如图3所示，该基于食材的冰箱制冷时间控制装置300包括：食材检测模块310、参数确定模块320、热量计算模块330、时间计算模块340。
在以上模块中，食材检测模块310可以配置成检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度。
参数确定模块320可以配置成确定被放入食材的种类对应的比热容值。
热量计算模块330可以配置成根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值。
时间计算模块340可以配置成根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间。
图4是根据本发明另一个实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置300的示意框图，在上一实施例的基础上，基于食材的冰箱制冷时间控制装置300的食材检测模块310还可以包括：重量检测子模块311和种类识别子模块312。
其中，重量检测子模块311可以配置成获取冰箱内设置于各储物区域支撑部处的重量传感器的重量测量值，并根据重量测量值的变化确定被放入食材的重量。
种类识别子模块312可以配置成：利用设置于冰箱外壳上的输入装置获取由用户手动输入的被放入食材的种类；或者
利用设置于冰箱外壳上的条码扫描装置对被放入食材包装上的条码进行扫描，以确定被放入食材的种类；或者
利用设置于冰箱内的图像拍摄装置对冰箱各储物区域进行拍摄，得到储物图像；将此次与上次冰箱关门后得到的储物图像进行比对，以确定被放入食材的图像；以及对被放入食材的图像进行识别，确定被放入食材的种类。
在本实施例中，参数确定模块320还可以配置成：根据被放入食材的种类在预设的物质比热容库中匹配得出对应的比热容值。
时间计算模块340还可以配置成：根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率。
本实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置300，可以检测冰箱储物间室内被放入食材的种类、重量以及初始温度，并确定被放入食材的种类对应的比热容值，根据比热容值以及被放入食材的重量计算将被放入食材从初始温度降温至储物间室温度所需热量值，以及根据热量值以及冰箱的压缩机功率计算冰箱的制冷时间，并使冰箱启动制冷并持续制冷时间，根据被放入冰箱的食材精确控制冰箱的制冷时间，有效提高食材的存储效果，并且降低冰箱能源消耗，提升用户的使用体验。
进一步地，本实施例的基于食材的冰箱制冷时间控制装置300，可以根据公式T＝CMΔt/(Pη)计算冰箱的制冷时间，其中，T为冰箱的制冷时间，C为比热容值，M为被放入食材的重量，Δt为初始温度与储物间室温度的的温度差值，P为冰箱的压缩机功率，η为预设的制冷效率，整个控制过程减少了用户操作，确定冰箱制冷时间的方法更加智能，对冰箱制冷时间的控制更加精确科学，减少能源浪费。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。