在不同场景下，人可以通过嗅觉感知气味传达的信息，例如空气中的甲醛含量、食物的新鲜度等。而气味传感器作为冰箱智能化的感知器件，相比于人的嗅觉更灵敏、更精确，能识别出食材在变质过程中不容易被人察觉到的气味，是当前智能冰箱市场的重要技术之一。
今年4月，2023年度AWE艾普兰奖获奖名单公布，其中获艾普兰设计奖的西门子智能eNose冰箱中的保鲜功能就应用了气味传感器，该技术在一定程度上解决了大多数用户使用冰箱存储食物时面临的痛点。本文以西门子智能eNose冰箱为例，探究智能冰箱的气味感知技术。
从功能角度出发，保鲜技术是冰箱研发生产的重要部分，也关乎食品健康和用户满意度。在智能化技术高速发展的今天，各类冰箱的智能保鲜技术层出不穷，但无论是温度精准控制、分层分类管控，还是除菌除异味装置，最初面临的都是识别冰箱存放的食品状态的问题，气味则是检测食物变质的重要指标之一。例如存放肉类时，在细菌的作用下肉类中的蛋白质等物质会被分解，继而释放出挥发性硫化合物（VSCs）等，因此VSCs可作为检测食物变质的一个指标。
以西门子智能eNose冰箱为例，该产品在其中引入气味传感器，以此来监测冰箱中的气味变化，如果检测到食物有异味或者气味较大时，会通过云端向手机发出预警，并自动对冰箱进行除菌净味。据有关报道，西门子智能eNose冰箱中采用的四合一气体传感器BME688可检测多种气体，包括挥发性有机化合物（VOCs）、VSCs和其他类型的气体，如一氧化碳和氢气，且其ppb级别的高灵敏度能检测到冰箱中的微量气体。该产品利用气味传感器对新鲜和腐烂食物附近的气体进行采样，从而为既定空气样本中存在的VSCs建立不同的组合模型，并通过内部集成的气压、湿度、温度传感器，将相应数据作为补充输入，以实现更完整的智能模型。
利用BSH家用电器、博西家电及其子公司博西华电器等作为申请人，以及冰箱、保鲜、气味、传感等作为关键词，通过Patnavi专利数据库进行检索，对检索结果中部分专利进行解读，其中涉及气味检测方法、净化除味装置、云端控制系统等。
(1)气味感测
气体传感器在应用于冰箱的过程中，一是需要其在冰箱环境中有长期的可靠性和稳定的灵敏度，二是需要克服环境因素对气体传感器的干扰，以便准确检测出气体成分和浓度的变化。
2021年3月，博西华电器申请名为“用于更新位于冰箱内的气味传感器的基准值的方法以及冰箱”的发明专利（申请号为CN202110307444.X），以周期来判断并更新气味值的方式来实现传感器的长期监测，该方法可避免气味检测受冰箱湿度、温度的波动而带来的影响。具体而言，首先根据储藏室内的温度或湿度或制冷系统的操作周期而确定周期，其次根据周期内收到的气味传感器的检测数据计算代表相应周期的周期气味值，最后使用周期气味值作为候选值，更新气味传感器的基准值。当代表气味强度的气味值到达某一范围时，冰箱启动相应的工作模式。
图1 CN202110307444.X附图 |
在气味检测准确度方面，博西华电器于2021年11月申请名为“用于制冷器具的气味检测方法及制冷器具”的发明专利（申请号为CN202111282701.5），其中所述的发明方案旨在提高气味气味检测的准确度，接收气体数据并识别气体属性，以便及时发现并去除异味。具体方法为通过多个模型综合判别来提高预测准确度，即将接收到的多个气体数据输入模型，并将多个预测结果中的概率最大值对应的气味属性（例如难闻），确定为所述制冷器具内的当前气味属性。
图2 CN202111282701.5附图 |
当异味浓度值达到某一范围时，就需要设备启动除味装置实现除菌去味。博西华电器与BSH家用电器于2021年8月共同申请名为“冰箱、用于冰箱的除味装置及除味方法”的发明专利（申请号为CN202110934670.0），其中提及的除味装置包含气味感测单元与控制单元，通过气味感测单元测量实时异味浓度值，通过控制单元接收该浓度值并根据浓度值确定气体的异味浓度等级、以及基于气体的异味浓度等级执行操作。
具体操作包括判断冷藏室或者风道内气体的温度是否低于预设温度，如果为是，则使蒸发风扇停止工作，如果为否，则使蒸发风扇和异味清除单元工作，该操作目的在于可以利用制冷气体进行异味清除，以兼顾制冷和除菌除味这二个方面的要求。
图3 CN202110934670.0附图 |
西门子智能eNose冰箱的产品功能中有联网手机提示的功能，冰箱一旦检测到异味会在手机上提醒使用者处理。这种云端控制功能在该企业有多项专利布局，其中一项名为“一种家电控制系统及家电”的授权发明中（申请号为CN201810986827.2）提及能够通过云端控制多种家电的功能方案。
具体方式为，用户在手机上选择控制模式，手机将用户所选的模式发送至云端服务器，云端服务器查找预设数据库并确定功能模块的运行参数，基于运行参数生成控制指令并发送至通信模块。通信模块接收到控制指令并传递至驱动模块，驱动模块根据控制指令包含的运行参数驱动相应的功能模块。
图4 CN201810986827.2附图 |
本文从感测、除味到云端指令这一系列操作过程，对西门子智能eNose冰箱涉及的部分专利进行了简要解读。同时，在有关冰箱气味感测、保鲜除味技术的专利检索过程中，我们注意到有不少家电企业已在该技术上有所布局，例如海尔、美的、格力等，并在相关产品上逐步开展应用，可见在冰箱赛道上，除菌保鲜等健康、智能化是当前市场关注的趋势之一。
[1]熊明洲,张倩,侯晓东等.气体传感器在智能家电中的应用进展[J].家电科技,2023(01):98-103.DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2023.01.017.
[2]仲伟,周海青.气味传感器在冰箱中选择和应用[C]//中国家用电器协会.2021年中国家用电器技术大会论文集.《电器》杂志社,2021:329-334.DOI:10.26914/c.cnkihy.2021.025524.
[3]智能冰箱创新，气味监控会是一个新赛道吗？,MEMS,2023-05-17,https://www.eet-china.com/mp/a219837.html
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