一种咖啡豆升温率平滑可控及烘焙状态自动识别方法与流程

本发明涉及物联网中智能咖啡机技术领域，尤其涉及一种咖啡豆升温率平滑可控及烘焙状态自动识别方法。

背景技术：

随着生活水平的提高，咖啡已经成为最流行的饮料之一，而咖啡豆的烘焙好坏直接决定了咖啡口味的好坏。因此咖啡烘焙需要专业的烘焙师，进行咖啡豆的选择，以及时间的把控，特别是升温率的控制。目前市面的咖啡机升温率计算方法存在以下问题：

第一：由于传统咖啡烘焙升温率指30秒内升高的温度，所以存在升温率不精确问题。特别是烘焙中的某些阶段需要更高的精确度，这就要求升温率平滑度可控，动态地进行烘焙状态分析。

第二：咖啡豆烘焙中需要经历蒸焙阶段、脱水阶段、一爆阶段和二爆阶段，其中需要记录回温点，一爆点，二爆点等。传统的咖啡烘焙采用人工记录以及存在回温点右移问题，存在烘焙状态识别不便利和不严谨的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种咖啡豆升温率平滑可控及烘焙状态自动识别方法，解决传统咖啡机烘焙升温率平滑度无法根据烘焙阶段和客户需求智能调控的问题，同时解决烘培过程中回温点不准确，一爆二爆点不能自动记录的问题。

本发明技术方案如下：

一方面，建立咖啡烘焙温度数据储存系统，包括客户使用的android手

机储存和后端服务器储存。咖啡机通过socket通信将每秒的温度传给手机，手机接收后保存到本地room库和通过路由器的连接上传后端服务器，服务器还需储存各豆种的烘焙参数。通过烘焙师对不同豆种烘焙反馈，记录更准确的烘焙阶段温度区间，以及各阶段切换时的升温率变化情况，通过神经网络算法迭代学习得到最理想的参数。

储存的数据包括温度数据以及平滑度数据，用户使用手机显示图像时可以通过平滑度数据处理温度数据，也可以通过自己设置所需的平滑度得到想到的升温率曲线。

另一方面，提出一个升温率平滑度可控以及烘焙状态识别的方法。

首先是实现升温率平滑度可控问题，根据用户设置的平滑度值x，创建一个温度链表，每当接受一个温度值就传入链表，当链表长度到达x后，每传入一个温度值就弹出队头的温度值。升温率r等于链表尾端l减去头端f，除以长度x，再乘以60，而其可控性在于链表长度x可以人为调整或者智能调整。

其次是实现烘焙状态自动识别并在曲线上标记功能，在温度链表之下在创建一个固定长度为8的升温率链表，将这8秒的升温率参照后端服务器得到的豆种参数，判断得到回温点、一爆点、二爆点等。

本发明的有益效果：本发明针对升温率不够平滑、无法智能调整精准度的温度，设计了双层链表自动调整烘焙不同阶段升温率的平滑度，使关键过程更精确，其他过程更平滑。本发明还通过识别升温率链表中升温率的变化，自动识别咖啡烘焙过程中状态的改变。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了整体框架图；

图2示出了双链表的处理过程和要素；

图3示出了用户使用流程和数据处理流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施对本发明进一步地详细描述。

图1示出整体框架图，咖啡机通过手机与其配网完成与手机间socket通信，并通过路由器和后端服务器进行通信。之所以通过socket近距离通信是为了保证烘焙数据在网络较差的环境下也可以实时获得准确的温度数据。

咖啡机本体的温度模块探测温度和进行预处理，并往后端服务器和手机端发送豆体温度，通过豆体温度计算得出升温率，当温度模块发现温度异常时，向手机发送异常帧，提供报警功能。

图2与图3示出双链表结构和处理流程

当用户开始烘焙时，用户选择是否开启自动识别烘焙状态模式，若不启动则设置升温率的平滑度如15s，代表升温率以15秒为基数进行平滑处理。一开始温度链表中没有数据，所以公式不能是r=60(l-f)/x；当链表长度x未到达用户设置长度时，曲线不平滑，特别长度只有2/3时，由于豆体受热不均，升温率有可能呈现峰谷状。为了解决受热不均问题，咖啡机每秒测量5个点进行温度预处理，剔除不正确的温度，使其发送的温度为豆体的平均温度。并且当x未达到设置长度时，链表计算时需要判断是否有异常温度，再得到正确的升温率。

当温度达到手动设置长度时，按照公式进行升温率计算，但此时温度仍为传统咖啡机对升温率的定义，即一段时间内升高的温度。而为了得到当时更精确的温度，让图2中温度链表的尾端温度l和尾端第三个温度l3以及头部温度f进行计算得到升温率为r=60(2l-f-l3)/(x+3)，其中x为设置的平滑度，且x>=3；当x=3时升温率最为准确，但平滑度较低，出现峰谷状图表。

若用户没有手动设置平滑度，温度曲线进入自动调整状态。在这之前，先进行豆种识别（不同豆的参数会不同）得到参数，再根据参数进行咖啡烘焙状态识别。在识别结束后利用贪心算法（认为每个阶段豆种参数都正确）的思想使用当前最优平滑度x，升温率公式仍为r=60(2l-f-l3)/(x+3)。区别在于x是根据参数（温度阈值）动态改变的，通过局部的最优平滑度完成最终全局的最优平滑度。下面讨论耶加雪啡水洗豆的特性：

咖啡烘焙分为4个阶段：蒸焙阶段、脱水阶段、一爆阶段、二爆阶段。具体操作步骤为先对咖啡机进行预热，等预热结束提醒用户下豆，此时开始烘焙，手机接受温度数据。在回温点出现前，机器因为豆子的加入而降温，其升温率都为负数；故升温率链表中的值都为负数，当升温率逐渐接近零，并且转正时，自动识别并记录为回温点；此回温点应出现在温度曲线的最低端，否则计算不精确。

回温点出现就代表进入对温度控制极其重要的蒸焙模式，此时若为自动调整模式，默认平滑度为5，为高精度低平滑模式。之后的状态识别还需要依靠温度的识别，单纯由升温率识别鲁棒性不高。主要通过豆温分段，脱水阶段为140℃-180℃，一爆为180℃-210℃，二爆为210℃-结束。比如耶加雪啡水洗豆的一爆特性：咖啡豆会出现明显的放热反应，导致升温率会有下降。通过升温率链表配合温度链表就可以得到一爆的准确时间点。同理得到二爆点和脱水点，同理在温度接近140℃、180℃、210℃时平滑度x降低，提高精准度。在识别之后，x升高，提高曲线的平滑度。

最终手机将记录的回温点、一爆点等数据保存到手机数据库和后端服务器，供咖啡烘焙师参考和检验。不断验证，迭代得到最适宜的平滑度x值，完成一个更精确的平滑度可控的咖啡烘焙状态识别方法，辅助咖啡烘培师更好得进行烘焙。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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