本发明涉及电热水器技术领域，更具体地，涉及一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法及装置。
背景技术：
储水式电热水器的剩余洗浴时间预报功能对于用户使用热水器具有重要的意义，剩余洗浴时间预报功能为洗浴提供方便，也避免洗浴中途没有热水导致用户体验差的问题，通过预报剩余洗浴时间来安排热水系统的供应也是客户节能的重要措施，也是储水式电热水器的节能、智能的要求。储水式电热水器剩余洗浴时间预报的相关技术，海尔、万家乐、美的这些大品牌商以及一些重要科研机构都有研究，但是现有研究出的方案往往只在电热水器用水时获取相关参数来进行剩余洗浴时间的预报。如在中国申请的专利“一种储水式电热水器剩余洗浴时间的预测方法”(公开日2019.03.01，公开号cn106352542b)，公开了通过获取用水时相关参数并创建适当的神经网络模型，从而对剩余洗浴水量及洗浴时间进行预估，提高用户洗浴质量的方案。
可是对用户来讲，如果可以在洗浴前知道热水器里面的热水可以使用的剩余洗浴时间，就可以更合理地安排洗浴活动，比如，是洗头与洗澡同时进行，还是先洗头，待热水器加热足够的热水后再洗澡，以避免在洗浴活动过程中因热水量不足而被逼中途停止洗浴活动这类现象。因此在未用水时进行剩余洗浴时间的预报也是非常有意义的。
但是在未放水时，涉及胆内温度、热输出率、进水温度、用户洗浴流量、用户洗浴温度等众多参数，其中进水温度、洗浴流量、用户洗浴温度等参数都是未知的，这时很难预测剩余洗浴时长。基于此，在中国申请的专利“一种电热水器的控制方法及电热水器”(公开日2020.03.03，公开号cn110857821a)公开了通过获取热水器的历史记录数据，计算得出电热水器的当前剩余洗浴时长并显示，从而帮助用户了解用水量及剩余洗浴时间的方案。可是，该方案只是单一地通过获取热水器的历史记录数据来计算得出当前剩余洗浴时长，无法区分用水时和非用水时的不同计算方式，导致预测准确率比较低，很难达到较好的预报效果。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法及装置，能够提高未用水时剩余可洗浴时长的预测准确率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明第一方面公开一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，包括以下步骤：
s1：当所述电热水器处于未用水状态时，根据所述电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出所述电热水器中的热量；
s2：获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量；
s3：若所述电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量；
s4：根据所述电热水器中的热量、所述历史单位时间消耗热量以及所述单位时间加热增加热量，计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长。
进一步地，步骤s2包括以下步骤：
s2.1：根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；
s2.2：获取所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量；
其中，所述单位时间消耗热量数据库存储用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在所述电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
进一步地，所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量通过以下公式进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)
其中,c表示水的比热容，ρ表示水的密度，δt表示指定的单位时间，t1表示所述电热水器的历史进水温度，t2表示所述电热水器的历史出水温度，q表示所述电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
进一步地，步骤s3包括：
若所述电热水器处于加热状态，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及所述指定的单位时间，通过以下公式计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率。
进一步地，步骤s4包括：
通过以下公式计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长：
其中，q表示所述电热水器中的热量，δq目标表示所述历史单位时间消耗热量，δqe表示所述单位时间加热增加热量，t所述电热水器的剩余可洗浴时长。
本发明第二方面公开一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，包括：
第一计算单元，用于在所述电热水器处于未用水状态时，根据所述电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出所述电热水器中的热量；
获取单元，用于获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量；
第二计算单元，用于在所述电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，计算获得单位时间加热增加热量；
预测单元，用于根据所述电热水器中的热量、所述历史单位时间消耗热量以及所述单位时间加热增加热量，计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长。
进一步地，所述获取单元，具体用于在所述电热水器处于所述未用水状态时，根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；以及，获取所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量；
其中，所述单位时间消耗热量数据库存储有用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在所述电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
进一步地，所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量通过以下公式进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)
其中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，δt表示指定的单位时间，t1表示所述电热水器的历史进水温度，t2表示所述电热水器的历史出水温度，q表示所述电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
进一步地，所述第二计算单元，具体用于在所述电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及所述指定的单位时间，通过以下公式计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率。
进一步地，所述预测单元，具体用于通过以下公式计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长：
其中，q表示所述电热水器中的热量，δq目标表示所述历史单位时间消耗热量，δqe表示所述单位时间加热增加热量，t所述电热水器的剩余可洗浴时长。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法及装置，通过在电热水器处于未用水状态时，根据电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出电热水器中的热量，以及获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量，若电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量，最后根据电热水器中的热量、历史单位时间消耗热量以及单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的剩余可洗浴时长，从而能够在电热水器处于未用水状态时减少环境的影响，提高未用水时剩余可洗浴时长的预测准确率。
附图说明
图1为本发明实施例公开的电热水器的硬件结构示意图；
图2为实施例1电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法的流程图；
图3为实施例2电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置的示意图。
其中：301、第一计算单元；302、获取单元；303、第二计算单元；304、预测单元。
具体实施方式
为了更好理解本发明实施例，本发明实施例的一应用场景为储水式电热水器(以下简称电热水器)，如图1所示，该电热水器的硬件结构可以包括出水管、进水管、电热水器内胆、主控制器和显示器；其中，
出水管内设有用于检测出水温度的出水温度传感器，进水管内设有用于检测进水温度的进水温度传感器和用于检测进水流量的水流量传感器，用于储水的电热水器内设有用于检测内胆温度的内胆温度传感器和用于加热的加热单元；
主控制器包括第一处理单元、第一通信单元、第一控制单元和电源单元，上述的进水温度传感器、出水温度传感器、内胆温度传感器和水流量传感器分别与第一处理单元电性连接，第一处理单元会将进水温度传感器、出水温度传感器、内胆温度传感器和水流量传感器检测到的模拟信号转换为数字信号，加热单元与第一控制单元电性连接，第一控制单元、第一处理单元和第一通信单元分别与电源单元电性连接；
显示器包括依次电性连接的存储单元、第二处理单元、第二通信单元、显示单元和第二控制单元，第二处理单元和第二通信单元还分别与第二控制单元电性连接，第二通信单元与主控制器的第一通信单元有线通信连接，第二处理单元用于计算剩余可洗浴时长，第二控制单元用于设定加热温度、模式、开关键等参数；显示单元具体可以是数码管，用于显示剩余时长、设置温度、当前温度等参数，存储单元用于存储相关数据。
进一步可选地，上述的第一通信单元和第二通信单元可以通过无线通信方式进行连接；若两者通过无线通信方式进行连接，显示器需要外接电源。
进一步可选地，出水管、进水管均与电热水器整机为一体。
进一步可选地，电热水器还可以设置有防电墙，上述的进水温度传感器、水流量传感器及出水温度传感器均可以设置于该防电墙内。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。应理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明实施例的限制。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，包括以下步骤：
s1：当电热水器处于未用水状态时，根据电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出电热水器中的热量。
其中，若检测到未有水流通过储水式电热水器的进水管或出水管时，判定电热水器处于未用水状态。
可选地，计算得出电热水器中的热量q，可通过以下公式(1)表示：
q＝c*ρ*v*(t3-t1)*μ(1)
其中，c表示水的比热容，通常为4200j/(kg*k)，ρ表示水的密度，具体是1kg/m，v表示电热水器的内胆容积，t1表示由进水温度传感器检测得到的电热水器的进水温度；t3表示由内胆温度传感器检测得到的电热水器的胆内温度，μ表示电热水器的热水输出率。
s2：获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量。
其中，历史单位时间消耗热量包括历史单位时间内放水消耗的热量。
作为一种可选的实施方式，步骤s2可以包括以下步骤：
s2.1：根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；
s2.2：获取用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量。
其中，单位时间消耗热量数据库存储有用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
具体地，在步骤s2之前，当电热水器处于用水状态时，也即在用户平常用水的过程中，可以获取用户每个星期或每天用水的所有历史用水时段，根据每一个历史用水时段对用户进行编号以获得用户编号，并根据用户的所有历史用水时段确定出用户的多个用户习惯用水时段。在每一用户习惯用水时段内检测相关的用水数据，比如历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度，计算出每一用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量，最后将每一个用户习惯用水时段及每一个用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量分别与该用户的用户编号关联存储至单位时间消耗热量数据库，并在每次用户在相同的用户习惯用水时段用水后更新该用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量。
其中，当电热水器处于用水状态时，根据每一用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度，计算出每一用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的方式可以按照以下式子(2)进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)(2)
其中,c表示水的比热容，ρ表示水的密度；δt表示指定的单位时间，如1min、1s等，其中，c、ρ和δt均可以是根据实际情况提前设定的值；t1表示由进水温度传感器检测得到的电热水器的历史进水温度，t2表示由出水温度传感器检测得到的电热水器的历史出水温度；q表示由水流量传感器检测得到的电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
可选地，当电热水器处于用水状态时，若某一用户习惯用水时段内的用水量小于10升，视为少量用水，不进行历史单位时间消耗热量的计算；若某一用户习惯用水时段内的用水量大于或等于10升，进行历史单位时间消耗热量的计算。
s3：若电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量。
其中，若电热水器处于加热状态，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及指定的单位时间，可以通过以下公式(3)计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt(3)
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率、δt表示指定的单位时间，如1min、1s等。当电热水器未处于加热状态时，p＝0；η为放水阶段电热水器加热的热量转换为热水的输出效率，η的值与进水温度有关，不同的电热水器或不同加热模式η可能不同。
s4：根据电热水器中的热量、历史单位时间消耗热量、单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的剩余可洗浴时长。
其中，电热水器的剩余可洗浴时长具体指的是电热水器中的剩余热水的可洗浴时长，其可以表示为t，可以通过以下公式进行计算：
其中，q表示电热水器中的热量，δq目标表示历史单位时间消耗热量，δqe表示单位时间加热增加热量。
作为一种可选的实施方式，在执行步骤s2之前，还可以判断电热水器是否首次被使用或未检测到相关数据，如果否，执行步骤s2；如果是，可以采用预设值计算未用水时电热水器的剩余洗浴时长，其中，预设进水温度t1为20℃，出水温度t2为40℃，进水流量q为5l/min。将预设值带入公式(2)可以计算出首次单位时间消耗热量，相应地，步骤s4可以包括：根据电热水器中的热量、首次单位时间消耗热量、单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的首次剩余可洗浴时长。
本实施例提供一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，通过在电热水器处于未用水状态时，根据电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出电热水器中的热量，以及获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量，若电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量，最后根据电热水器中的热量、历史单位时间消耗热量以及单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的剩余可洗浴时长，从而能够在电热水器处于未用水状态时减少环境的影响，提高未用水时剩余可洗浴时长的预测准确率。
实施例2
如图3所示，本实施例提供一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，包括第一计算单元301、获取单元302、第二计算单元303和预测单元304，其中：
第一计算单元301，用于在电热水器处于未用水状态时，根据电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出电热水器中的热量；
获取单元302，用于获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量；
第二计算单元303，用于在电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，计算获得单位时间加热增加热量；
预测单元304，用于根据电热水器中的热量、历史单位时间消耗热量以及单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的剩余可洗浴时长。
可选地，获取单元302，具体用于在电热水器处于未用水状态时，根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；以及，获取用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量；
其中，单位时间消耗热量数据库存储有用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
可选地，用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量通过以下公式进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)
其中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，δt表示指定的单位时间，t1表示电热水器的历史进水温度，t2表示电热水器的历史出水温度，q表示电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
可选地，第二计算单元303，具体用于在电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及指定的单位时间，通过以下公式计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率。
可选地，预测单元304，具体用于通过以下公式计算获得电热水器的剩余可洗浴时长：
其中，q表示电热水器中的热量，δq目标表示历史单位时间消耗热量，δqe表示单位时间加热增加热量，t电热水器的剩余可洗浴时长。
本实施例提供一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，通过在电热水器处于未用水状态时，根据电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出电热水器中的热量，以及获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量，若电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量，最后根据电热水器中的热量、历史单位时间消耗热量以及单位时间加热增加热量，计算获得电热水器的剩余可洗浴时长，从而能够在电热水器处于未用水状态时减少环境的影响，提高未用水时剩余可洗浴时长的预测准确率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：当所述电热水器处于未用水状态时，根据所述电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出所述电热水器中的热量；
s2：获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量；
s3：若所述电热水器处于加热状态，计算获得单位时间加热增加热量；
s4：根据所述电热水器中的热量、所述历史单位时间消耗热量以及所述单位时间加热增加热量，计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长。
2.根据权利要求1所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：
s2.1：根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；
s2.2：获取所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量；
其中，所述单位时间消耗热量数据库存储有用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在所述电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
3.根据权利要求2所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，其特征在于，所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量通过以下公式进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)
其中,c表示水的比热容，ρ表示水的密度，δt表示指定的单位时间，t1表示所述电热水器的历史进水温度，t2表示所述电热水器的历史出水温度，q表示所述电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
4.根据权利要求3所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，其特征在于，步骤s3包括：
若所述电热水器处于加热状态，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及所述指定的单位时间，通过以下公式计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率。
5.根据权利要求3或4所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测方法，其特征在于，步骤s4包括：
通过以下公式计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长：
其中，q表示所述电热水器中的热量，δq表示所述历史单位时间消耗热量，δqe表示所述单位时间加热增加热量，t所述电热水器的剩余可洗浴时长。
6.一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于在所述电热水器处于未用水状态时，根据所述电热水器的内胆容积、热水输出率、以及检测到的进水温度和胆内温度，计算出所述电热水器中的热量；
获取单元，获取电热水器当前系统时间对应的历史单位时间消耗热量；
第二计算单元，用于在所述电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，计算获得单位时间加热增加热量；
预测单元，用于根据所述电热水器中的热量、所述历史单位时间消耗热量以及所述单位时间加热增加热量，计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长。
7.根据权利要求6所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，其特征在于：
所述获取单元，具体用于在所述电热水器处于所述未用水状态时，根据电热水器当前系统时间在单位时间消耗热量数据库中查询，以获得与电热水器当前系统时间对应的用户习惯用水时段；以及，获取所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量；
其中，所述单位时间消耗热量数据库存储有用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量的数据；所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量是在所述电热水器处于每次用水状态时根据在该用户习惯用水时段内检测到的历史进水温度、历史进水流量和历史出水温度计算得到的。
8.根据权利要求7所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，其特征在于，所述用户习惯用水时段对应的历史单位时间消耗热量通过以下公式进行计算：
δq＝c*ρ*q*δt*(t2-t1)
其中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，δt表示指定的单位时间，t1表示所述电热水器的历史进水温度，t2表示所述电热水器的历史出水温度，q表示所述电热水器的历史进水流量，δq表示历史单位时间消耗热量。
9.根据权利要求8所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，其特征在于，所述第二计算单元，具体用于在所述电热水器处于未用水状态且处于加热状态时，根据电热水器加热功率、加热转化效率以及所述指定的单位时间，通过以下公式计算获得单位时间加热增加热量：
δqe＝p*η*δt
其中，δqe表示单位时间加热增加热量，p表示电热水器加热功率，η表示加热转化效率。
10.根据权利要求8或9所述的一种电热水器未用水时剩余可洗浴时长预测装置，其特征在于，所述预测单元，具体用于通过以下公式计算获得所述电热水器的剩余可洗浴时长：
其中，q表示所述电热水器中的热量，δq目标表示所述历史单位时间消耗热量，δqe表示所述单位时间加热增加热量，t所述电热水器的剩余可洗浴时长。
技术总结