CN110944548A - 智能器具、系统和方法 - Google Patents

Abstract

智能感应加热器具包括用于与智能包装上的包装智慧和通信模块交互的接口。该智能加热器具还可以检测可充电设备并感应地对其充电。可以利用许多数据集来增强加热/烹饪的控制以及增强安全性。包装的热力学负荷简档可以包括在包装测试步骤中建立的详细数据相关性，并且被用来控制包装的加热以及来验证和认证包装。

Description

智能器具、系统和方法

优先权声明和对相关申请的引用

本申请要求根据所有适用的法律、条约和法规的于2017年3月28日提交的题为“SMARTPACKAGES AND SMART PACKAGE APPLIANCES”的美国临时申请序列号62/478,000的优先权和权益，该临时申请的主题通过引用整体地并入本文中。在本申请的要素或主题或者前述临时申请中的说明书、权利要求书或附图的一部分没有另行包含在本申请中的情况下，则出于任何以及所有适用的规则、程序或法律的目的，将该元素、主题或部分通过引用并入本申请中。

背景技术

1. 技术领域

本公开涉及用于诸如通过感应加热之类的将能量传递到包括包装和所包装的内容的物体的智能或智慧型器具以及系统和方法。这样的内容可以包括可消耗产品，诸如食品产品、饮料、液体或可液化材料、化妆品和个人护理产品。这样的物体还可以包括非可消耗物体，诸如可再充电设备，诸如移动电话。如本文中使用的术语“智能”或“智慧型”可以指代信息存储、处理和通信特征和能力，其增强操作并且使得能够与用户以及与诸如智能电话或外部计算机之类的其他设备进行对接。这样的器具可以包括感应加热炉、炉灶面、炊具和炉灶。本公开还涉及智能包装，其还可以包括用以支持信息存储、处理和通信的元件和特征。

本公开还涉及用于监测和控制包装和/或其内容的加热体验的设备、系统和方法。加热“体验”指代包装和/或包装内容在加热操作期间经受的加热过程。本公开还涉及用于确保在加热过程期间遵守安全标准并且遵循与加热后食用有关的安全措施（即，避免可能使消费者受伤的食品、饮料、化妆品或个人护理产品的高温）的控制系统。本公开进一步涉及用于传送和分析在使用前、使用期间以及使用后和/或加热期间所生成的且与包装加热有关的数据和其他信息的系统。

本公开还涉及用于在加热操作之前或期间验证包装和所包装的内容的完整性（诸如，验证包装被适当地构造并且包含适当量的产品）的设备、系统和方法。本公开还涉及用于认证包装和所包装的内容（诸如，确保包装和所包装的内容是真实的，并且确实源自已知来源或提供者）的设备、系统和方法。

2. 现有技术

能量传递和加热或烹饪器具（诸如感应烹饪器具）在现有技术中一般是公知的。这样的系统涉及加热元件，该加热元件通常通过感应将能量传递至受体或烹饪器皿，这最终导致包装内容的加热。此外，利用能量传递组件的自动化烹饪系统和包装系统（诸如具有内部加热元件的微波爆米花包装）一般是已知的。然而，已知的能量传递器具、系统、包装系统以及与这样的系统一起利用的自动化控制系统遭受许多缺点的影响。

例如，在过去，使烹饪器皿自动化不足以将该器具的加热功能定制成包装内容的要求。已知的解决方案依赖于操作员的输入来基于要被加热的内容的知识（诸如，内容的量、水含量、期望加热/烹饪温度、起始温度等）来设置加热器具的编程。所有这些因素和其他因素都会影响加热/烹饪过程和要递送到包装内容的能量。例如，感应烹饪的当前问题是感应炉灶将应用相同的能量传递过程来加热任何是传导的且在传导表面上的物体，而不管包装内容或烹饪器皿内的内容的具体加热要求。换句话说，可以被感应地加热的任何设备都将被加热。例如，在过去，微波通常可以使用1500瓦来加热一小袋爆米花，而适当地对内容进行烹饪的实际能量要求仅为60瓦。因此，针对具体内容调整的能量传递的精确控制为大幅节省能源提供了机会。现有技术的附加缺点是，已知的微波包装不便于进行控制来限制或调整能量以补偿加热场中的异物，或预料可能通过加热该场中的不想要的物体而引起的安全问题。

先前解决方案的其他已知问题是，它们不是基于特定内容被自动化和控制的，并且它们没有适当地限制无人照管的使用的风险。使得器具能够附加地理解包装安全限制、经验设定点、用户设定点以及为包装和内容递送受控制的烹饪体验将会极大地改进已知器具。这种情况的示例是在具有感应炉灶的金属锅中进行烹饪。所使用的配料（ingredient）的类型、量和状况创建了对该配料所经受的烹饪过程——烹饪体验——的变量。除非对它们进行精确测量并且它们是完全相同的，否则烹饪体验将在某种程度上有所不同。因此，确定和理解特定产品包装和包装内容的能量要求以及有效地控制烹饪能量已成为挑战。

现有技术解决方案的另一个问题涉及缺乏足够的包装/产品验证——确定包装和内容是否具有假设的完整性水平的能力。并且仍另一个问题涉及缺乏足够的包装/产品认证——确定包装和内容是否真正源自合法且已知来源的能力。包装验证和认证对于验证要加热的包装的操作和功能特性可能至关重要。如果有改进的操作，则这样的验证可能是重要的，诸如要提供对加热器具的无人照管或远程操作来对包装进行加热的支持。一些现有技术解决方案基于感测参数来控制加热。例如，一些现有技术解决方案可以基于被加热材料中的阻抗方面的改变来控制加热。对于另外的示例，其他解决方案（诸如，由Hestan Cue提供的解决方案）包括智能烹饪系统，在该系统中可以自动设置烹饪锅的温度和时间。然而，这样的系统不能基于加热包装的预定义或预建模的热力学负荷进行控制，并且遭受许多其他缺陷和缺点的影响。

发明内容

本公开的方面提供了智能器具，其在智能包装上操作或者与智能包装结合地操作，以便于对递送到包装内容的能量的经改进的控制，以及对由包装和包装内容所经历的加热操作的经改进的效率和安全性。智能包装可以包括：包装智慧和通信模块（PICM），该模块可以包括机器可读元件，诸如光激励微应答器，该机器可读元件可以存储和传输诸如电子序列号（ESN）之类的唯一标识符，该唯一标识符可以与特定的智能包装和内容和/或其实例（即，一种类型的智能包装中的某一个）预先关联。智能器具可以包括：激励单元，用于将能量应用于包装内容；包装接口，用于与包装智慧和通信模块交互，该包装接口包括：发射器，用于将信号传输到包装智慧和通信模块；以及接收器，用于接收与包装内容有关的数据；该激励单元包括控制子系统，该控制子系统包括处理器，以用于基于与内容有关的数据来控制被应用于包装内容的能量。

根据本公开的方面，智能包装可以包括光激励微应答器（LEM），其是小型的无线电响应微应答器通信芯片，诸如由美国新泽西州蒙茅斯章克申的Pharmaseq公司以名称P-CHIP®制造的微应答器。该器具可以包括为微应答器供电的脉冲激光器，以及合适的结构，以确保在与该器具一起使用的任何包装上的激光到微应答器的视线。该器具可以包括集成的P-CHIP®读取器，该读取器从智能包装读取信息，并且准许控制系统对烹饪过程进行适当控制从而提供安全且高效的加热。本公开的方面使得能够对递送到诸如食品、饮料或化妆品或个人护理产品之类的内容的能量实现新水平的控制，并且使得能够改进被递送到包装和内容以及针对用户的加热体验。

根据另一方面，示例包装可以利用与唯一产品标识符相关联的数据集，并且因此利用智能包装和内容来控制包装加热操作并且对包装进行验证和认证。数据集可以存储在PICM上，或者可以基于从器具上的读取器获得的唯一包装标识符来从广域网（即，云）中的本地或远程数据库中检索数据集。数据集可以包括用于要加热的不同包装的相应热力学负荷简档（“TLP”）。TLP可以包括表示在先前的制造、校准或测试步骤期间建立的热力学特性和其他参数的相关性的数据。TLP可以使表示例如与互感有关的频率和场电压、与功率（诸如，电压）有关的电流以及与在特定时间序列内由包装提供和从包装读取的期望信息有关的频率下的电流的数据相关。由于包装具有可以以特定的准确度重复和填充到已知包装中的特定配方，因此可以预定义、预先配置和表征该信息以提供特定且可重复的体验。根据本公开的其他方面，所检索的信息可以被用来通知器具上的控制系统，以提供用于包装内容的经改进的烹饪/加热过程。通过更高效和精确地控制烹饪操作，可以减少加热器具的功率消耗。由器具通过广域网或本地地检索的数据集可以被用来高效地控制或验证能量传递操作。数据集可以包括关于内容的能量响应的信息，包括包装或器皿内的内容如何随时间的推移以及针对一定范围的环境温度和状况（高度）而对能量做出响应。例如，对于要求添加液体（诸如水）的食品内容（诸如燕麦片），可以将正被加热的包装的能量响应与针对给定环境温度存储的正常响应进行比较。例如，如果包装温度比正常响应更快地增加，则可以确定没有向包装添加足够的水，并且可以经由用户接口（诸如器具上的显示器）来通知用户。另外，可以限制被应用于包装的能量以防止不安全的状况，诸如增加到不安全的水平的包装或内容温度。还应当注意的是，包装制造商的限制和变化也成为这些参数的部分。例如，如果包装制造商具有最佳情况为7％的填充准确度，则其可以作为误差百分比成为热力学简档的一部分。

根据另一方面，示例性器具可以为与器具交互的物体酌情实行加热和充电操作。如果器具检测到待加热的产品包装，则基于接收到的产品识别信息，由器具来实行加热操作。如果器具检测到诸如智能手机之类的可充电物体，则可以对可充电物体进行感应充电操作。示例器具可以包括逻辑电路和传感器，以感测可充电设备或产品烹饪包装的存在。感应充电线圈和电路可以对可充电设备进行感应充电或供电。

根据另一方面，示例性器具可以包括用于向用户传达关于烹饪（或充电）操作的信息的用户界面。该用户界面可以包括音频和/或视觉方面，诸如语音识别、语音响应和视觉显示。该用户界面可以是集成到器具中的专用用户界面，或者可以是相关联的设备的用户界面，诸如运行准许使用智能手机界面（音频、视觉、触觉）来控制器具的应用程序的智能手机。例如，用户界面可以包括状态栏，该状态栏允许用户查看实时烹饪信息和完成烹饪操作的时间。烹饪表面和内部包装的温度也可以被显示和控制。这可以允许多个包装和设备被控制且被同步成相同的完成时间。这允许同时完成蔬菜、淀粉和肉类包装，即使它们的烹饪时间差别很大。这是通过根据烹饪时间的长度来计算开始时间并且同步该时序来完成的。最长的首先开始，然后是下一个，然后最短的烹饪时间是最后一个，全部都以同时完成为目标。如果监测的温度超过预确定的阈值，则我们可以列出材料限制并且参考当前温度。接口可以是视听和/或触觉的，并且可以传达包装加热状态的通知，该通知包括实时包装温度、加热时间，以及对温度、材料和时间的安全限制。

根据本公开的另一方面，示例性器具可以在智能包装上利用产品标识数据来认证产品包装和内容，并且改进产品和加热安全性。可以通过将从产品包装获得的产品标识数据与预先存储的实际性能准则和操作数据简档进行组合来改进认证。真实食品、食品包装、其他产品的制造商可以为该特定产品确定精确的加热/能量响应简档。来自器具的响应将取决于真实食物产品的精确成分。数据库可以将智能包装标识信息与关于真实性的参数（包括能量响应）以及关于产品新鲜度和加热简档（包括针对各种环境条件的简档）的参数相关联。智能加热器具可以经由网络针对特定包装序列号或其他标识信息来检索该信息。由该器具读取的智能包装标识信息可以被用来认证产品的合法性和质量，防止假冒或不合标准的产品，并且确保没有经过过期日期。例如，如果诸如RFID标签之类的机器可读标签被放置在假冒或不合标准的产品上，则根据本公开的方面的器具可以基于假冒产品的加热简档与已知与合法产品和/或包装相关联的简档相比的偏差来检测这一点。

为了改进安全性，控制系统可能会感测任何偏差、甚至是小的偏差，并且作为响应，可能会引起与指定操作参数相比的故障状况，这进而将启动合适的控制步骤，诸如关闭加热电源。采用包装设计系统来测量和确保温度、测量功率水平和偏移，从而记录和测试在使用中的包装操作特性。包装制造商使用的是该测试系统，它设置经验准则并且记录操作变换和安全限制。通过非常紧密地监测和控制所递送的烹饪能量，根据本公开的方面的系统和包装可以为用户提供安全的、预先配置和受控制的烹饪/加热过程以及烹饪/加热体验。所存储的简档可以包括温度简档（随时间推移的温度），并且可以包括最小液体温度、最大液体温度、理想简档、最大材料安全性简档（表面和包装）时间和温度、搅拌时间、高度偏移和环境温度偏移。材料安全性属性可能会随时间的推移而改变，并且基于材料数据库，这些参数可能会随着获得附加知识而变动。

附图说明

通过下面的详细描述连同附图，本发明的上述以及其他伴随的优点和特征将变得显而易见，其中，相似的附图标记始终表示相似的元件。将理解的是，该描述和实施例旨在作为说明性示例，而并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围在随附于此的权利要求中阐明。除非另行指出，否则以下各图描绘了根据本公开的方面的示例设备。

图1是智能器具和智能包装的组件及其功能关系的框图。

图2是可以由智能器具使用的数据集和数据架构的框图。

图3图示了用于控制示例智能器具的热力学负荷简档中的数据相关性。

图4是用于控制智能包装的加热的智能器具的逻辑流程图。

图5是用于对茶叶进行冲泡和加热的智能包装和智能器具的示意图。

图6是用于在茶叶的冲泡和加热操作中操作智能器具的逻辑流程图。

图7是利用光供电微应答器和读取器的智能包装和智能器具并且示出信息流的示意图。

图8是具有用于加热具有金属表面的智能包装的多个线圈的智能电器。

图9图示了被配置成用于在汽车应用中的操作的智能器具。

图10图示了用于加热芳香香包和蜡熔体产品的智能包装、智能器具。

图11图示了用于加热芳香香包和蜡熔体产品的另一种智能包装和智能器具。

图12图示了用于加热蜡熔体包装的另一种智能包装和智能器具。

图13是用于实行充电操作的器具的逻辑流程图。

图14图示了用于智能包装和智能器具的验证和认证框架。

图15图示了智能包装验证和认证框架的另外的方面。

图16是智能包装和智能器具验证操作的逻辑流程图。

图17图示了用于智能包装和智能器具认证的认证框架和物联网（IOT）结构。

图18图示了与智能器具一起使用的智能设备上的用户界面，并且包括产品再订购功能以及其他的。

图19图示了用于智能包装和智能电器的供应链监测和分析的数据集。

图20图示了光激励的微应答器温度和信息芯片的示意图。

图21图示了光激励的微应答器和读取器的功能框图。

具体实施方式

图1是示例智能器具和智能包装的示例组件及其功能关系的框图。智能包装100可以是具有防篡改的盖子的密封包装。智能包装100可以包括包装智慧和通信模块（PICM）106，该模块可以包括具有存储装置或存储器112的应答器110，该存储装置或存储器112包含诸如电子序列号（ESN）之类的所存储的唯一标识符、以及将在包装制造、测试、校准或初始化操作期间先前存储的其他数据，如将解释的那样。温度传感器120可以设置在智能包装100上面或内部。智能包装100可以包括设置在其中的感应受体130和隔离间隔物140。

根据本公开的一方面，应答器110可以是近场通信元件或标签，或更具体地是电磁能（EME）激励的RFID标签，或者可以是光激励的微应答器（“LEM”），诸如新泽西州普林斯顿的Pharmaseq公司以名称P-CHIP（R）在市场上出售的半导体产品。这样的微应答器具有小尺寸（通常为500×500微米以及标称100微米的厚度），并且可以包括存储装置以及存储唯一序列号（ID），该序列号响应于接收到的光（诸如脉冲激光）对微应答器上的光电池的激励而传输。光激励的微应答器提供优于电磁能（EME）供电的RFID标签的优势，包括较低的成本、较小的尺寸以及消除了来自周围金属（诸如，包装材料（即，金属罐））的干扰。由于这样的LEM不需要线圈来生成功率，因此它们的尺寸与RFID标签相比大大减小，并且准许将微应答器嵌入在包装元件（诸如，容器盖和包装底部）中或者将微应答器附接到包装元件。

根据本公开的一方面，LEM、RFID或NFC标签或者具有生成电流的感应天线或能量接收元件的任何类似设备可以被用来收集来自外部源的能量（诸如，来自从阅读器接收到的电磁脉冲能量），并且使用能量不仅来为应答器供电，还为系统中的其他组件供电。例如，可从感应天线获得的任何过量功率都可以被用来附加地为系统中的其他传感器（诸如，针对压力、温度、篡改密封的传感器以及湿度传感器）供电。RFID或NFC芯片收集功率，并且与可以和与其他组件通信并控制其他组件的小型微处理器结合地配置，以向附加传感器递送过量的所收集的功率。能量可以存储在被集成到PICM 106中的小型存储设备中。从RFID或NFC组件收集的额外可用功率的使用可以被用来确保其他组件（诸如，传感器（诸如，PICM106的温度传感器120，或者诸如可以被包含在包装中并且需要功率的压力传感器之类的其他传感器）与其中可用于传感器的功率缺少供给或中断的情况相比可以更可靠地操作，并且在具有更高稳定性的整个系统的情况下进行操作。例如，温度传感器可以被用来根据预设阈值来控制包装加热。压力传感器可以被用来控制涉及蒸腾和内部包装压力的加热操作。组件可以使用已知协议或接口（诸如I2C，也被称为“I Squared C”）进行通信，该协议或接口被用来基于所需体验与一个或多个传感器对接。

仍然参考图1，示例智能包装加热和充电器具（SPHCA）200可以与智能包装100配合来加热其内容。SPHCA 200可以包括用于经由射频与应答器110通信的读取器210。如将在本文中进一步解释的，读取器210可以合并光学模拟器（脉冲激光器）或RF模拟器以激励应答器110。应答器110可以用表示存储在存储装置112中的唯一标识符和其他所存储的信息的RF信号来进行响应。SPHCA可以进一步包括使用（I2C）接口和用于感测加热表面温度的I2C温度传感器220的集成光收集电路。SPHCA可以包括加热/充电子系统240和控制子系统280。在其中使用诸如激光器之类的光源和LEM或P-CHIP实现方式的情况下，可以通过将激光器定位在用于将包装保持在SPHCA 200上的圆形凹口的中心、并且将P-CHIP放置在包装100的圆形底部的中心来便于SPHCA与光源的对准，如将进一步详述的。

加热/充电子系统240可以包括一个或多个感应加热线圈242和感应充电线圈244。这些线圈可以集成到单个单元中或者是单独的，并且选择性地由相应的切换器248和249来激励并且由高电压驱动器247来驱动，该高电压驱动器247可以从电源246接收经整流的高电压功率。可以将感应加热线圈242定位成向智能包装100的底部和侧面提供能量，以便提供快速烹饪时间，如在其中SPHCA可以是热食品自动售货机的情况下那样。加热线圈是利用Litz线设计的，该Litz线针对约0.131欧姆的较低ESR，其具有每层13匝，以及针对6.19 uf的线圈的以间距为0.002”的0.251”的线的5/40/42的Litz配置。半桥驱动器或全桥驱动器被用来驱动线圈配置。高压和低压线圈被设计成用于汽车系统和基于AC的系统。初始系统被设计成用于19VDC。应当注意的是，该线圈配置可以被调整以在更低和更高电压下工作，并且还针对添加的消费者安全性来使用开关式外部电源。充电线圈是原始加热线圈的开关式子集，或者是实际加热线圈的功率受控制的和受限制的版本。充电的功率限制可以是给定充电频率下的占空比控制。

加热/充电子系统240和读取器210由控制子系统280控制，该控制子系统280可以包括具有微处理器的、由低电压电源286供电的微控制器282。当要给无线设备而不是加热的智能包装充电时，无线功率控制器288利用微处理器和通信电路与无线设备通信。诸如bq501210 bqTESLA（tm）无线功率发射器之类的德州仪器“bq”系列无线功率发射器或类似产品都可以被用于无线功率控制器。无线功率控制器可以利用Qi标准进行无线充电。它还可以包括认证，以确定该设备是否是经注册的产品以及该器具是否是经批准的产品。如将进一步解释的，控制子系统280和微控制器282可以确定是存在可再充电设备还是存在包装。“ping”可以被用于检测阻抗改变并且唤醒系统以开始针对放置在器具上或器具中的物体的标识过程。无线功率过程首先开始检查适当的阻抗。如果这满足阻抗的适当准则，则数字ping开始标识待充电的设备的需要。然后，充电过程开始使用Qi标准，其中设备提供目标控制点，并且发射器根据需要进行递送和调整以满足设备需求。

根据本公开的方面，可以使用RFID/NFC天线来收集功率。使用整流器（可能是异步整流器）和经调谐的谐振频率，可以从RFID标签收集能量并且存储该能量来为微处理器和开关电容器网络供电。微控制器282包括微处理器，并且包括用以基于可用功率来决定何时为I2C接口和配件供电的逻辑。

专用用户接口250可以被包括在SPHCA 200上，并且可以由微控制器282支持。用户接口250可以包括视觉输出设备和音频输出设备，该视觉输出设备可以是器具200上的视觉状态栏，该音频输出设备可以是用于呈现模拟的人类语音响应的被集成到该器具中或单独的扬声器。用户接口还可以包括用于接收来自用户的输入的一个或多个输入设备，包括触摸屏界面、传声器和语音识别支持（其可以被集成到该器具中或以经由WAN进行通信的单独组件的形式），以及一个或多个指针设备或按钮。通信接口被设计成与外部控制系统（比如家庭自动化系统）和外部语音接口交换信息并且进行控制。

通信电路284提供通信和对接的物联网（IOT）和安全/认证、以及通过广域网10访问的其他能力。该连接可以被用于器具、包装和设备认证。如将解释的那样，这添加了附加的安全层，以尝试消除假冒产品。可以经由WAN 10来访问许多数据库或Web服务服务器，例如12.1和12.2。这些服务器可以存储任何数量的数据集——通过示例示出的四个——50.1、50.1、50.3和50.4，它们包括与包装或包装内容有关的信息。许多用户设备（例如，14.1和14.2）可以经由WAN 10访问数据库或Web服务服务器和SPHCA 200。此外，用户设备14.1和14.2可以存储和执行一个或多个应用，以使得用户能够经由WAN 10或经由诸如蓝牙之类的近场通信（NFC）技术实现与SPHCA 200的交互。

根据本公开的一方面，PICM 106中的存储装置112（图1）可以包括产品加热/烹饪数据集，该产品加热/烹饪数据集包括由控制子系统280利用以对包装100的内容实行最佳加热/烹饪操作的参数。示例产品烹饪数据集可以包括：环境温度下的开始，第一温度设定点和保持温度，然后是加热产品所需的时间（诸如，使爆米花爆开的时间），然后是与“关闭”状态相对应的温度。环境温度下的开始是要使用的第一温度设定点和所需/预期能量。保持温度是温度设定点和所需/预期能量，例如在爆米花爆开应用中，可以是在保持时间内使玉米爆开所需/预期的能量。基于包装的实际体积和所应用的给定热量来表示随时间的热力学质量冷却的数据可以被用来控制操作，并且可以在操作期间补充能量以使加热体验最大化。即使在关闭周期中，也可以将适当的冷却指定为包装约束。例如，包装的食品项可能需要该包装的内容在食品制备过程期间被加热至高于用于食用的期望温度或指定温度的温度。即使在加热过程完成后，包装仍将继续向消费者提供温度数据，从而指示该包装何时能安全地触摸或者内容何时冷却至用于食用的期望/预确定温度。产品烹饪数据集还可以包括最佳感应受体温度，加热操作被控制至该最佳感应受体温度，由环境传感器292使用PCIM温度和表面温度220偏移两者来跟踪该受体温度作为该包装的预确定和测量的偏移以用于受体参考，并且其他参数可以被表示为存储装置112（图1）中的参数，并且可以在对器具进行加热操作之前完成的包装制造操作期间在校准和测试系统中确定。

根据本公开的方面，基于产品的唯一标识符，被存储在存储装置112中或从远程数据库服务器12.1检索的数据可以包括但不限于：库存单位（SKU）ID、产品数据（名称、粘度、比重、液体百分比）、包装数据（填充准确度、随时间的改变、高度偏移、限制、基本压强）、目标烹饪温度、用于认证步骤的加密代码、已使用/未使用的状态指示符、生产日期、生产批次和批、定义推荐搅拌时间间隔的数据、最大包装温度、过期日期、烹饪说明、期望的加热线圈频率、幅度、随着温度的功率简档（表面和RFID标签）、环境操作偏移、包装和受体温度对比时间对比器具温度对比时间，其作为随时间推移的变换函数而被存储。如在表A中看到的，高度和环境温度被存储为对变换函数的偏移。基于测量操作特性以及存储表面温度和包装温度的偏移来假定受体温度。

可以在制造步骤期间开发上述操作数据，其中可以针对给定体验的最佳烹饪操作对包装进行测试和校准。制造商可以使用测试平台对给定的包装实行一系列预确定的加热或与加热有关的操作，以便确定热力学响应特性。在该操作期间跟踪、记录和/或获取的数据可以包括表示要加热的包装在器具上（以各种偏移）的放置的数据，这些偏移可以是以0.1”增量的物理偏移。可以确定在这些偏移中的每一个偏移下的包装响应特性。该数据可以被保存或与特定包装相关联，并且被存储为包装偏移、温度和功率调整、操作和变化的预期范围。这些偏移、调整和变化是对表示包装热力学响应特性的操作曲线或相关数据的合适修饰符。如果系统感测到一组特定的相关数据或操作曲线，则可以确定包装在器具上的放置（即居中或偏移），并且相应地调整控制参数。该数据被记录并存储在测试装备中，并且可以简化成更简单的数据曲线或相关性（即，具有表格数据的平面文件），以用于存储在RFID标签中、或与包装的唯一标识符相关联地存储在服务器上。根据本公开的方面，该包装的这些操作参数和控制曲线/相关性可以被控制子系统280（图1）利用来控制烹饪操作。因此，与现有技术相比，该数据的使用可以提供关于用户和器具200两者的部分的、经改进的一定水平的意识和智慧。

图2是示出了根据本公开的方面的可以由示例器具利用的示例数据架构的框图。包装制造数据集50.1可以包括标识最畅销产品、平均制造至使用时间、所使用的一天中的时间、按产品的用户信息、销售地点、使用地点以及忠诚计划信息的数据。设备制造数据集50.2可以包括如下数据：该数据关于器具将在哪里使用、它在哪里销售、用户类型、一天中的时间、地点、使用的小时数、使用的前100个产品、按区段的用户信息、按区段和类型的产品以及忠诚计划信息。最终用户数据集50.3可以包括如下信息：该信息关于用户的消费、所使用的产品、累加器信息、收藏夹、营养信息以及用户的忠诚信息；最终用户数据集50.3可以包括：用户消费数据、所使用或研究的产品标识、所消费的量的累加值、最喜爱的产品、用户营养信息以及用户忠诚数据。包装制造数据集50.1、设备制造数据集50.2和最终用户数据集50.3可以是经由WAN 10（图1）、经由云服务可访问的。

仍然参考图2，示例数据架构中的其他数据集可以包括来自移动设备简档50.4的数据，该移动设备简档50.4可以包括设备ID、设备位置、各种通知、感测到的局部温度或其他环境条件、指示何时产品就绪（即，烹饪已完成）的时间、就绪状态指示符或标志，以及涉及移动设备与给定产品的交互的产品界面数据。可以经由至云服务的WiFi或蜂窝数据连接来传达和接收移动设备简档数据50.4。用户简档数据集50.5可以驻留在与移动设备简档50.4相关联的移动设备上。用户简档数据集可以包括：客户标识符、运输地址、账单信息、订单SKU偏好、过去订单SKU历史、按客户标识符的设备的附加用户、最喜爱的SKU列表以及忠诚信息。设备（器具）数据集50.6可以包括：设备ID、制造日期、产品SKU使用列表、按SKU的累积使用、安装的累积时间、前10个产品SKU的累加器、前10个一天中的时间SKU使用累加器、通知。设备（器具）数据集50.6可以经由蓝牙低能量链接（BLE）链接到移动设备简档50.4。

仍然参考图2，产品数据集50.7可以包括：产品标识符、SKU、价格信息、制法信息（诸如烹饪时间、烹饪温度、搅拌时间和时间间隔、请求的结束时间、高度、位置、目标烹饪温度、目标服务温度、过期日期或使用期限、制造日期、忠诚计划数据和促销优惠数据。产品数据集50.7可以包括表示给定产品包装SKU的一个或多个热力学负荷简档（TLP）的数据。如将解释的，当包装与智能加热器具交互时，TLP可以被用来控制加热操作以及与安全性或其他功能有关的其他操作。

图3图示了根据本公开的方面的表格，该表格表示热力学负荷简档（TLP），在该示例中也被称为加热和安全性简档，以用于控制针对特定智能包装的智能器具。在该示例中，使用了针对微波爆米花智能包装的TLP。TLP 300中的数据可以在包装测试和校准操作期间生成，该包装测试和校准操作可以在大量包装的生产及运输到消费者之前发生。包装测试和校准可以在数据记录和测试器具上发生，该器具具有例如图1的SPHCA的组件，以及针对环境条件的附加传感器。TLP中的数据可以表示环境参数，诸如环境温度302（即，70华氏度）、高度（1222英尺）304。将理解的是，可以针对多个不同的环境参数（诸如针对不同的环境起始温度和不同的高度）来生成测试或校准数据。数据可以包括食品或产品类型标识符（爆米花）306和已知的感应加热线圈频率（55,660 KHz）307。

根据本公开的方面，TLP还可以包括表示针对多个不同步骤的包装的热力学响应的参数。在所示出的示例中，可以在包装测试和校准操作期间获取并且记录针对六个步骤的数据。针对每个步骤，获取并且存储热力学响应数据相关性，以供稍后在器具和包装加热控制以及安全性操作中使用。数据相关性可以包括加热线圈功率和占空比、加热表面温度、包装内部温度、时间和任何其他参数的相关性，它们的相关性可以表示包装的热力学负荷或响应。

TLP可以包括如下数据：该数据表示测试和校准输入或“功能测量结果”，它们由图3中的列（1）至（8）中的数据表示——目标温度、到目标的时间、充电表面温度、标签（传感器）温度、电压、频率、占空比和测量的功率。此外，可以记录表示直接测量结果的数据，如列（9）至（11）中示出的——材料探针低温、材料探针为高、包装探针温度，它们可以表示对包装材料和内容进行的直接温度测量结果。

现在将解释用于测试/校准以及TLP数据的获取和记录的示例过程。可以在包装测试和校准系统（PTACS）上开发TLP数据。在步骤1中，可以执行测试系统命令功能，以在5.5秒的时段内使包装内容达到90华氏度的目标温度。PTACS允许包装公司和研究人员测试和设计定制体验。PTACS可以包括记录来自包装的数据的具有控制步骤的计算机，以及具有输出的典型发射器或应答器，如图3中看到的。体验设计者可以使用校准和测试系统来设置目标温度，并且测量包装实现的实际温度以及在什么时间帧中实现。记录包装填充配方，并且利用若干温度探头以及包装LEM或包装信息系统来记录包装和材料的热力学特性。该系统提供了包装传感器的校准、以及包装的若干个所测量的点的各种安全性偏移。还测量了发射器的温度传感器，并且在设计期望的体验时将数据输出到数据文件，诸如图3中表示的。该TLP数据可以使得发射器能够在处理实时数据时推断出测量值。该系统将包装校准至各种热力学属性，并且建立具有与各种温度感测有关的各种偏移的热力学简档。这使得体验能够被跟踪，并且对包装热力学响应特性进行详细建模，与通过发射器读取的包装数据相比，这不仅使得能够有效地控制加热，而且还使得能够通过包装的热力学属性对包装进行认证，并且确保高度以及高温和低温操作以及安全性考虑。可以使用国家仪器实验室查看控制系统来读取热电偶并且与发射器设备进行通信，以获得发射器数据并且远程读取包装日期。设计者和包装供应商可以使用该系统来适当且安全地表征针对给定包装的体验。与图3有关的操作可以采用下面的方式工作。可以将探针放置在包装顶部处（材料探针为高，列（10））和包装底部处（材料探针为低，列（9））的目标包装上，这些位置通常是受体位置，并且当测试人员寻求将该温度与外部包装隔离时，可能合期望的是看到与偏移和差异有关的此温度。受体温度（列（9））是直接测量的。包装探针数据（列（11））是针对标签温度读取的来自校准器的数据，并且紧邻该标签传感器放置。该系统可以连接到测试发射器，该测试发射器以已知的频率308、功率（列（8））、占空比（列（7））和轨道电压（到驱动器中的DC）（列（5））以及表面温度（列（3））和环境温度进行操作。系统跟踪针对特定包装内容的热力学负荷。该系统可以测试针对包装的最小填充和最大填充状况的热力学响应，以得到热力学包装的统计视图，并且如果该制造商想要查看填充后的水平，则可以将每个曲线加载到标签上的存储器中以供发射器使用。然后加载系统命令，并且测试系统预先定义体验的能量、频率和轨迹。这种预先表征对于定义用以适当地进行加热的体验和操作步骤而言是重要的。频率和功率可以被调谐至受体的材料、材料尺寸和邻近度。占空比可以被设计成在刚好失谐时递送最佳功率，通常为刚好低于谐振或刚好高于谐振时以用于更好的控制。温度设定点实际上可以是受体（列（9））和包装探针（列（11））以及顶部材料探针（其中要加热的材料也被测量）的组合。在特定点处可能需要搅拌、摇晃和揉捏，以促使附加的均匀加热。随着体验变得可重复，对体验步骤和定时进行记录。在具有针对相关附加校准探针（列（9）、（10）、（11）和（3））的偏移的情况下记录标签温度（列（4）），以计算在具体时间内具有给定热力学负荷的该包装的平均温度。最佳轨迹和定时由用户确定，并且可以将该体验加载为针对该包装的体验，并且将该体验存储为针对该标签的图像。然后，该标签将被复制以用于生产，直到配方或包装改变为止，从而保证可以由器具复制和认证的出色体验。

仍然参考图3，现在将解释TLP在控制加热操作时的使用。在可以是用于制造爆米花的该示例中，该过程可以通过检查包装开始。该系统可以通过在高于和低于目标值两者的频率范围内监测所测量的感应线圈功率对比感应线圈频率来确定包装的类型。该系统还可以利用在包装测试和放置操作时确定的典型偏移。因此，该数据可以是包装标识、验证和放置确定的形式。测试频率也可以被用来确定放置调整。一旦开始实际的加热过程，频率选择就可以由控制系统来确定。系统可以使用这些初始验证步骤来确认被放置在器具中的实际包装类型是预期的包装类型。因此，TLP可以在初始操作中被用于包装验证。一旦发生包装验证（和认证，如将解释的那样），就可以由系统使用先前确定的加热轨迹和操作范围来采取包装加热操作，如将解释的那样。

仍然参考图3，TLP包括使系统参数（诸如，表面温度）与加热操作中的不同步骤相关的信息。因为所监测的参数线性地变化，所以表示TLP的表格中的数据点可以表示连续的控制曲线，并且系统可以使用TLP中存储的数据集来计算给定参数随时间推移的预期变化。

根据本公开的方面，每一个感测的参数可以包括误差阈值，使得当诸如温度之类的感测值与规定曲线（数据相关性）偏离达超过误差阈值的量时，系统指示故障，并且加热操作可能会中断或终止。这提供了一个没有单点故障的非常安全的操作系统。在现有技术的系统中，这已经是个问题，尤其是涉及到使得能够实现无人照管或远程加热/烹饪的方面。

仍然参考图3，可以在TLP中表示各种命令，每个命令表示加热过程或与加热过程有关的操作。例如，步骤2表示加热到目标的操作。步骤3表示保温和结束加热的操作。步骤4可以是暂停烹饪操作。步骤5可以是保温操作。步骤6可以是“关闭”状态操作。在这些操作中的每一个操作期间，器具可以控制包装加热，同时跟踪功率、表面、包装和时间。可以针对环境温度和高度来调整偏移，以使时间和温度曲线的线性性能偏移。占空比或频率可以被用来使功率偏移，并且调谐至更好的包装功率。可以利用已知的频率交互进行测试。例如，如果包装的理想状况是55.56 KHz，则在50 KHz和60 KHz处将会有不同的反应，并且这些频率为验证提供了指导点。对于每个所监测的关注区域，针对起始误差的安全指南可以约为目标的7％。一旦包装或最终制造商使用测试或校准平台确定了给定包装类型的最佳加热体验步骤，并且数据被存储在与该特定包装相对应的TLP中，则根据本公开的方面的加热器具可以检索对应于该包装的TLP，并且可以根据最初确定的测试/校准步骤实行相同的操作并根据相同的控制参数来复制加热体验。

根据本公开的方面的TLP可以包括功率期望信息，该功率期望信息可以包括将时间与包装温度、受体频率、受体温度、表面温度、电流、电压和功率相关联的数据，如下面的示例表A中阐述的：

表A

时间	包装温度	受体频率	受体温度	表面温度	Tx电流	Tx电压	功率
								0	70.00	555000	70	70	2.9	27	78.3
0.1	72.19	555000	76.44	72.8	2.9	27	78.3
								0.2	74.38	555000	82.88	75.60	2.9	27	78.3
0.3	76.56	555000	89.31	78.4	2.9	27	78.3
								0.4	78.75	555000	95.75	81.2	2.9	27	78.3
0.5	80.94	555000	102.19	84	2.9	27	78.3
								0.6	83.13	555000	108.63	86.8	2.9	27	78.3
0.7	85.31	555000	115.06	89.6	2.9	27	78.3
								0.8	87.50	555000	121.50	92.4	2.9	27	78.3
0.9	89.69	555000	127.94	95.2	2.9	27	78.3
								1.0	91.88	555000	134.38	98	2.9	27	78.3

根据本公开的方面，可以被存储在TLP中的其他数据可以包括：使用期限（过期日期）；具有环境偏移的最小和最大功率简档、针对简档时间和温度偏移的环境温度测量结果；温度简档；最小量液体、最大量液体、理想简档、时间和温度、按位置和加热方法的高度偏移。对包装进行加热所需的能量可能具有针对简档的一些主要修饰符。首先是起始或环境温度。这是作为起始点的对简档的时间和能量偏移。它可以确定新的烹饪时间，并且或者添加或者减去所需的能量和烹饪时间。另一个参数可以包括针对高度的压强，其也具有针对高度的不同温度所需要的偏移。这些高度偏移可以被保存为表格，并且当用户输入高度时，系统可以利用这些偏移。否则，简档将不进行匹配，并且系统在尝试满足包装简档时将关闭。这些参数是安全性相关的修饰符和操作修饰符两者。

图4是示例逻辑流程图，其示出了可以由SPHCA微控制器282（图1）实行以检测要加热的智能包装并启动对智能包装的加热操作的逻辑。在402处，做出关于是否检测到包装的判定。这可以通过使用应答器或设备模拟和数字认证ping（例如，使用无线功率Qi标准）来完成。如果在402处没有检测到包装，则该逻辑继续进行到将在本文中描述的504处的充电器例程。如果在402处检测到包装，则逻辑在步骤406处使得SPHCA读取器获得如从微应答器读取的唯一标识符，并且经由WAN 10（图1）从适当的数据库检索操作参数（诸如功率要求、产品信息、简档信息、时间信息、功率预期信息），并且确定控制类型。如早先所讨论的，功率预期可以是在具有给定偏移的情况下预期的功率。控制系统可以基于功率传递的效率来匹配随时间推移的加热曲线。理想的匹配可以基于包装的放置和操作曲线来确定。系统将采取步骤来找到匹配。如果没有找到匹配，则系统可以指示包装无法被验证，并且包装已被篡改。测试阶段（图3，步骤1）可以被用来快速找到针对适当曲线的起始匹配。标识适当曲线允许根据需要来应用附加调整。作为一个示例，如果包装被标识为偏移达0.5”或更多，则系统可以选择调整频率和功率以用于附加的谐振效率。

仍然参考图4，在判定步骤408处，逻辑会确定是否存在包装以及操作温度是否如预期的那样处于图3和表A中所标识的简档中。还利用范围限制来跟踪电流对比频率，并且还利用范围限制来检查表面温度对比功率。在步骤410处，通过简档和时间来启动功率控制系统。在上电步骤期间的很短时间内，系统可以根据适当的TLP来确定给定包装是否正在实行。如果否，则停止操作。控制系统可以使用所有输入和简档设置来标识随着时间和温度的变化的当前参数和操作范围，以针对RFID数据和预期进行验证。在步骤412处，做出错误检查。如果检测到错误，则在步骤414处关闭控制，并且在428处实行对接到云的步骤。在426处更新对EEPROM累加器的新值，并且该逻辑返回到步骤402。如果在步骤412没有检测到错误，则在416处做出关于是否达到目标温度的确定。如果否，则逻辑返回到步骤410。如果是，则逻辑在步骤418处显示数据和警报，并且然后在420处确定是否应当保持该温度。如果是，则系统在424处对接到云，并且继续进行到步骤410。如果否，则系统在428处对接到云，并且如先前描述的那样继续进行到步骤426和402。

如将意识到的，可以基于包装中使用的材料、产品属性和其他参数将特定操作阈值存储在TLP中。包装制造商在设置针对材料和简档的限制时可能会非常保守。每种材料将具有特定的操作阈值并且可以对基于包装测试系统进行编程的限制进行预测试。对于无人照管模式（其中用户想要在没有用户的情况下进行加热），认证过程是必需的。需要这一点来对包装和来自经更新的控制数据库的控制系统阈值进行认证。当包装如RFID简档指示的那样表现时，还会发生附加认证。如果材料具有更新的阈值或已经被调用，则我们想要标识每个包装配置，如此我们可以跟踪性能。当读取了包装数据并且获得了唯一ID时，该数据连同唯一器具ID被共享到云。系统基于经批准的测试和验证问题来提供令牌以用于操作该系统。更新的信息可以被用来在运行中调用或更新操作信息。或者产品被禁用，或者它在新的简档下起作用。

现在将参考图5和图6来解释根据本公开的方面的示例智能包装配置以及用于对智能包装进行加热的过程。用于冲泡茶叶的示例智能包装500可以包括具有圆筒形容器主体502的茶玻璃杯，该圆筒形容器主体502具有容器底座504和在相对端处的可移除（即，拧紧）的盖506。容器500可以包括定位在底座504附近的第一感应受体530.1和第一隔离间隔物540.1。第二感应受体530.2和第二隔离间隔物540.2被定位在盖附近。第一包装智慧和通信模块506.1被定位在底座附近。第二包装智慧和通信模块506.2与茶叶包装150相关联，该茶叶包装150被固定在容器500内，例如在与盖506相关联的茶篮中。容器500可以包括冲泡液体（即，包含在其中的水）的供应。隔离间隔物可以是诸如纸或塑料波纹状隔离体之类的材料，诸如被用于保护一杯热咖啡的环状物的材料。智能包装500可以首先被定位在处于图5中所示的加热方位中的器具200上，其中茶容器150被定向在供水装置上方，并且器具200向受体530.2提供能量以将水加热至冲泡温度。当水达到PICM 106.2中的温度传感器所感测到的期望冲泡温度时，玻璃杯500可以被倒置，并且因此被定向在用于冲泡茶叶的冲泡方位中。容器每一端上的感应受体的存在使得其能够以水加热的取向而被加热，并且被翻转以采取茶叶浸泡/冲泡的取向。运行用于与器具200进行用户交互的应用的移动设备14.1可以包括对用户的相关信息显示器530，该信息包括：茶叶选择（大吉岭茶）；冲泡温度（185F）；浸泡时间（3分钟）；浸泡警报状态设置（通知）和指示（浸泡中）。用户界面还可以包括针对茶叶选择530.1、浸泡温度530.2和浸泡时间530.3的显示和用户输入提示。

根据本公开的方面，可以基于与移动设备14.1的用户交互来检索表示针对水的期望浸泡温度的数据集，该移动设备14.1与器具200对接。该数据集可以包括表示不同类型茶叶的冲泡温度和时间的信息，例如，如下面的表B中表示的：

表B

茶叶类型	水温（F）	冲泡时间（分钟）
			白茶	175-185	1-3
绿茶	180-185	3
			红茶	206	3-5
大吉岭茶	185	3

附加地参考图6，进一步详述了根据本公开的一方面的操作智能器具200以用于在诸如上述茶玻璃杯之类的智能包装中冲泡茶叶的方法。在步骤602处，用户可以将智能茶叶包装插入到容器盖中的篮中，向容器填充适量的水，并且将容器以图5中所示的加热取向放置在加热器具200上，以便将感应加热能量应用于水。在步骤603处，根据将进行描述的系统和方法，针对茶叶包装、容器以及甚至器具的认证步骤可以发生。在步骤604处，智能器具读取器210（图1）可以接收针对茶叶包装的标识信息。此外，还可以从PCIM 506.2（图1）接收针对冲泡容器的标识信息。该标识信息可以包括针对茶叶包装和针对容器的唯一序列号。该标识信息可以被用来检索附加信息（诸如冲泡时间和温度）以自动控制冲泡操作。在606处，可以与加热器具200通信的用户设备可以显示正在冲泡的茶叶的类型，并且提示用户对茶叶类型的选择。在608处，器具200接收关于所选茶叶的类型的信息。在610处，基于茶叶包装信息、容器信息和由用户进行的输入来针对冲泡操作而检索一个或多个数据集。检索到的数据集可以包括针对所选茶叶的类型的理想冲泡温度和时间。在612处，加热器具200可以基于检索到的数据集来设置操作参数，包括温度阈值、能量被应用于容器的速率、用于检测异物或有缺陷的包装的阈值以及如上所述的其他参数。在614处，在控制子系统280（图1）的控制下，水被加热装置200加热至期望的冲泡温度。可以基于与茶叶包装相关联的唯一标识符来从数据库检索理想水温。水的温度可以由与PICM 506.2相关联的温度传感器来监测，并且被传达给加热器具200。信息可以在用户设备上或在器具200的用户界面250（图1）上被实时显示给用户。在616处，在达到期望的冲泡温度之后，经由用户界面来提示用户将玻璃杯翻转或倒置成冲泡取向。然后，容器中的水包围PCIM 506.1，并且可以使用感应受体130.1继续加热容器中的水或使其维持在期望温度处。在618处，期望的冲泡时间被显示给用户以指示用于冲泡的剩余时间。在620处，在期望的冲泡时间已经过去之后，则警告用户冲泡已完成，并且提示用户将玻璃杯往回翻转到加热方位。在622处，可以针对期望的饮用温度来提示用户，并且将与该选择相对应的由用户输入的数据传达给器具200。在624处，该器具维持期望的饮用温度，直到用户饮用了该茶为止。

图7图示了根据本公开的方面的附加信息交换配置以及替代设备700，其可以利用P芯片应答器和P芯片读取器。器具700可以包括容纳了杯702的圆形凹部701。P芯片应答器（未示出）可以在中心地位于杯702的底座内。诸如激光器之类的光源可以位于器具700中，并且被定位成将光递送到在中心定位的P芯片以为其供电。可以从应答器读取数据以标识产品、包装和其他相关信息。P芯片因此可以将信息传达到器具700，该器具700进而可以经由无线链路712将信息传达给移动设备710。包装可以替代地或此外被提供有二维码704，该二维码704可以由移动设备710上的相机读取，以便标识可以存储在云数据库中并被检索的产品的唯一ID。移动设备710可以从远程服务器720检索信息并且向远程服务器720发送信息。配置可以为产品和用户提供及时的注册服务。移动设备应用可以将用户简档和产品信息传输到云。使用信息也可以被传输到云。用户偏好也可以被传输到云。可以将所需信息往回共享到应用程序和器具700。如将解释的，还可以使用该信息交换配置来提供对包装的识别和验证。基于云的客户关系管理（CRM）系统可以将忠诚信息发送给用户，并可以传达订单或再订购信息。

图8图示了适用于例如在自动售货机环境中快速加热包装850以自动售卖加热的食物或饮料产品的器具800的替代构造。器具800可以包括底部感应线圈802以及一个或多个横向或侧面加热线圈804和806。包装850可以是金属包装，或者可以包括箔或具有其他材料的金属部件。NFC芯片和RFID收集线圈可以位于包装800上限定的绝缘标签区域810中。I2C温度传感器可以位于非绝缘标签区域812中。

图9图示了适用于在机动车辆环境中使用的器具900的另一种替代构造。杯架插入物902可以与车辆控制台904组装或一体形成，并且可以包括设置在其底部表面中的感应加热线圈906。加热线圈906可以被适配成利用12伏车辆电源系统供电。读取器908可以设置在控制台内，以用于读取产品上的RFID/NFC标签，例如设置在杯架902内的智能咖啡包装或食品包装。由车辆电池或电源系统912供电的控制单元910控制读取器908。该器具可以进一步与车载信息娱乐系统或控制系统集成在一起，或者可以与移动设备对接。

图10图示了另一种器具配置，该配置可以模拟用于加热香蜡和芳香产品的蜡烛。在这种情况下，智能包装1100可以采用具有圆形或盘形形状的箔香包或蜡熔体（wax melt）包装的形式。内容可以利用可剥离的顶部2303来密封。PICM可以包括信息标签（诸如P芯片）和包装1100内的温度传感器1103，以及感应受体1102。器具1000可以包括被定形状成接收包装1100的形式的包装接收凹部或口袋1002。标签读取器1004（其可以是P芯片读取器）和温度传感器1006可以被设置在口袋1002附近，以读取包装标签并且感测器具的温度。隔离间隔物1008和感应线圈1009可以利用与图1中的组件类似的组件来控制。为了视觉效果可以包括多色LED照明装置1010，并且半透明的外包装壳体1012使得能够查看内部照明效果。光导管可以将来自LED照明装置1010的光传达到外包装壳体1012。移动设备1020可以被配置成用于产品的控制和再订购。应用可以与器具1000上的控制组件进行对接，并且可以提供视觉显示1030，其指示特定房间（客厅）、器具状态（淡香（LightScent）开启）；香味类型（松林）；加热温度（145 F）；间隔参数；香味水平指示符；照明方案指示符（闪烁的蜡烛）；强度水平（50％）；针对自动再订购的限制（20％）；以及用于指示错误的错误字段（例如，移除盖子/凸片）。

图11图示了替代的加热器具1150，其进一步模拟了用于加热蜡或芳香包装的蜡烛。在这种情况下，包装可以具有带有中心孔1152的环形形状。可以提供包装LED 1107以用于增强或附加的视觉效果，并且可以利用与PCIM 1103相关联的能量收集电路供电。当插入到器具中时，包装以一个或多个火焰形棱镜或光导管1152的形式围绕器具上的中央投影视觉效果，当插入该包装以传达来自多色LED照明装置1010的光时，火焰形棱镜或光导管1152穿过中心孔延伸至包装上方的位置以更紧密地模拟蜡烛的视觉外观。器具上的不同颜色的LED灯可以与光导管或棱镜中的相应一个合作地相关联以提供逼真的火焰效果。可以控制LED进行闪烁或显示具有各种间歇效果的光，以模拟蜡烛火焰。

图12图示了根据本公开的一方面的附加的器具配置1200和1250。在这些构造中，可以在没有离散的感应受体的情况下制成蜡熔体包装，并且代替地，包装上的金属组件可以起作用以感应地对内容进行加热。尽管没有图示，但是器具1200、NFC标签和温度传感器可以被包括在包装中，并且与器具读取器进行通信以用于对加热和安全性操作的增加控制。包装可以由纸或塑料组件以及被添加到包装结构以起到感应受体作用的金属化的衬里或箔制成。器具2400被配置成容纳单个包装并且对单个包装进行加热。器具1250被配置有适配器1252，以在适配器中的相应凹部中容纳多个包装1260和1262。适配器1252可以包括美学特征，以模拟蜡烛或其他物品的外观。如将意识到的，在包装配置2450的情况下，适配器可以包括用于每个包装的感应加热受体以节省成本，以使得蜡熔体包装1260和1262可以由低成本材料制成，这些材料不一定必须起到感应加热组件的作用。如还将意识到的，多个包装中的每一个可以包括PICM，以用于与智能包装器具1250上的信息读取器和控制元件进行单独的交互，如上面关于图1描述的。

根据本公开的一方面，示例器具可以包括用于包装上的加热操作以及诸如智能手机之类的充电设备两者的系统。器具可以包括如上文参照图1所描述的充电组件。图13是示例逻辑流程图，其示出了可以由SPHCA微控制器实行以检测可充电设备并在该设备上启动充电操作的过程。此过程可以被用来使用无线充电标准（诸如Qi标准）给电话充电，该标准是开放标准。在步骤1202处，可以对放置在器具中的物体实行模拟ping。可以使用不会损坏手机或其他可充电物体的测试频率和幅值来实行模拟ping。接收器可以被设计成具有谐振频率，并且可以是可利用模拟ping检测的。如果检测到正的模拟ping，则系统可以提供更多功率，并且寻找验证接收器和接收器要求的数字通信。这被称为的数字ping，它是用于为设备供电或充电的应用功率的起始阶段。在步骤1204处，做出关于是否检测到可充电设备的判定。如果否，则系统在步骤1206处确定包装存在，并且如上所述经历与包装的初始化和加热有关的步骤。如果检测到可充电物体，则该逻辑继续进行到步骤1208，在该步骤中，器具上的读取器或其他感测设备获得可充电物品的数字标识信息和功率要求。然后在步骤1210处，器具控制系统切换到无线功率线圈，并且启用器具的充电模式。在步骤1212处, 给设备充电。在步骤1214处，进行关于可充电设备是否仍然存在的判定。如果是这样，则系统在1212处继续为设备充电。如果否，则在步骤1216处，该逻辑确定可充电设备已被移除并且终止或返回到包装感测模式。

根据本公开的一方面，示例器具可以基于该器具与包装之间的交互来提供关于该包装的认证、验证和安全性操作。验证指代确保包装及其内容的完整性以及与安全性有关的特性，例如确保关于产品或产品包装不存在任何篡改或制造缺陷。包装的认证指代如下操作：该操作确保包装是源自可信来源而不是假冒产品的真实产品，或者确保产品可以与给定器具一起使用。认证和验证可能涉及使用加密信息来确保日期完整性以及减轻安全性风险。安全性操作可能包括确保在烹饪操作期间或食用或处置期间没有超过包装或产品温度阈值。

图14是示出了示例系统组件之间的交互以实现验证、认证和安全性的示意图。如上面解释的，参照图1，包装100可以具有存储在PCIM 106中的唯一标识信息，该PCIM 106可以包括P芯片，即，用于将唯一标识符和其他信息传送到器具200的光供电微型应答器或RFID标签。器具200可以包括关于器具制造商的信息、预编程的验证码、器具唯一标识符以及用于对数据进行加密的加密算法。智能电话或其他移动设备可以具有还可利用标识了该设备和/或用户的唯一标识符的应用和接口。这些唯一标识符可以连同加密算法一起被利用来经由云将加密的测试认证请求发送到验证数据库1400。器具控制系统可以利用唯一标识符或其一部分来从验证数据库1400请求和接收批准令牌。如果从验证数据库返回了肯定响应，则器具可以确认存在有效包装。关键元素是反映了唯一标识符的经鉴定的数据库。该器具在支配微控制器的操作的操作系统下经由合适的函数调用来进行实现包装验证和认证。例如，对加密算法的函数调用可以包括包装加密代码和加热器具（烹饪设备）加密代码。然后，算法中的逻辑语句可以合并函数调用结果（即，if valid _phone then；if valid_package then）以基于包装认证和有效性来调节操作。验证过程还可以提供的是，只有预确定的包装可以与给定器具一起使用。该验证方案确保了只有批准的包装与批准的器具一起使用，并且由此增加了安全性。

根据本公开的一方面，包装验证过程可以利用TLP数据（诸如，图3或上面的表A中的TLP数据）来验证包装完整性和安全性。如上面讨论的，表A中使用的简档可以由包装开发者、制造商或包装提供者使用的校准测试系统预先生成。可以对材料进行测试，并且将所得到的参数连同所测量的现场数据一起存储在数据库中，以确定现场内的可允许的变化。可以基于测试和闪点数据连同针对所使用的每种材料的安全性裕度来保存安全性阈值。测试和校准信息的更大数据库被设计成允许基于现场数据来修改材料阈值，以用于进行安全性和操作性能跟踪。具有多个数据点（比如表面温度、包装温度和功率）可以支持跟踪异物和用户在现场引起的故障。然后，该数据可以被用来修正阈值，并且允许甚至更准确地识别不安全状况以用于增强的安全性。这种相同的验证和认证方法可以被用于包装过期日期和其他信息。

图15示出了适用于包括防伪和安全的验证和认证数据的示例安全解决方案和通信链，以及用以支持物联网（IOT）支持的安全解决方案的示例硬件。可以在通信链中的每个组件之间实现安全挑战和响应，该组件包括包装100、器具200、智能设备14.1和云或WAN10。智能设备14.1可以包括加密规范实现方式，其中微处理器1502（其可以是图1中的微控制器282的组件）除了支持器具接口和传感器1510之外还可以与安全引导加载器闪存收发器1504以及IOT安全和加密芯片1506进行电子通信以实现加密安全。认证可以基于向彼此证明了它们的身份的设备。每个设备可以包括可以是48位数字的唯一设备身份（UID）。认证证明基于与UID相关联的秘密代码的知识的演示。密码技术被用来使该信息保密但是可在代码内验证。基于AKB的认证协议使用被叫做广播加密的技术，该技术利用密钥的可信管理源。这为包装供应商和设备供应商提供了产品的包含或排除。可以基于被黑客入侵或通过更新器具固件的及时更新来更新或改变加密。设备和包装组合了UID和AKB以及秘密密钥，以提供两个共享的秘密密钥。设备使用网络挑战/响应协议来验证共享密钥。AKB编码包括：AKB的版本、类型，EAK列表起始——从其中存储第一加密AK的AKB中的字节号、AK验证数据——128位值0x3212445F AF345622BF 44xxxxxx xxxxxxxx，其是利用在AKB中编码的验证密钥而加密的。标签数据流进行加标签，从而定义了所存储的树，以及被包含在AKB树中的包含认证密钥的EAK列表。在芯片内编码的或在微处理器的代码内加密的唯一标识符被用来生成测试问题，并且真（TRUE）或假（FALSE）响应被用来验证该认证。DeriveKey示出了使用唯一密钥和目标密钥引用以用于真/假响应的密码认证过程。

智能设备14.1和其他设备（包括器具200和包装100）可以利用媒体访问控制器（MAC）地址以用于到网络的每个接口。这些可以与函数调用一起在验证中利用，该函数调用诸如所图示的密钥派生调用“DeriveKey”，其可以从秘密值（诸如，主密钥、密码或密码短语）派生一个或多个秘密密钥。CheckMAC函数调用可以被用来验证加密的MAC地址。仍参考图15，Atmel AT88SA102S芯片可以被用于加密生成和唯一器具标识符。智能器具使用该设备作为唯一标识符，并且生成针对响应而加密的挑战请求。

图16是用于由示例器具进行验证和认证的示例逻辑流程。根据本公开的方面，用于标识包装并验证包装的示例过程可以利用包装芯片、包装以及潜在地用于认证的器具和/或包装的出厂设置。示例过程可以开始于步骤1602，在步骤1602处，包装被检测为存在，读取NFC标签并且启动定时器。在步骤1604处，系统进行检查以查看包装是否之前已被加热，例如是否在加热包装上实行了搅拌操作。如果包装被检测为已经返回，则过程可以在步骤1606处确定是否需要再处理步骤。如果是这样，则在1608处做出关于是否已经指定了保持温度的确定。如果是这样，则过程在步骤1612处计算保持曲线，并且设置保持温度标志，然后继续进行到步骤1618。如果在步骤1606处做出不需要再处理的确定，则在步骤1610处，系统重新计算过程时间并且重置过程定时器，然后继续进行到步骤1618，在步骤1618处，读取PICM并且调整功率和记录功率数据。

如果在步骤1604处做出该包装不是所返回的包装的确定，则系统继续进行到步骤1614，在步骤1614中，进行密码挑战。如果包装未通过该测试，则在步骤1640处通过用户界面向用户表达无效包装指示符。如果在步骤1614处通过了密码挑战，则该过程可以继续进行到1616处的过期日期检查，在1616处，将与该包装有关的过期数据与当前日期进行比较。如果该包装未通过该测试，则在步骤1642处通过用户界面来表达过期的包装指示符。如果在步骤1616处包装通过了过期日期测试，则在步骤1618处启动加热操作，在步骤1618处，读取PICM并且确定加热功率要求。在步骤1620处，当启动加热操作时，系统针对存储在用于包装的TLP中的校准数据来检查实际监测的功率和时间，如上所述。如果在步骤1620处包装功率对比时间的相关性不同于存储在TLP中的内容，例如允许针对偏移的方差，则该过程去往步骤1644以指示包装已被篡改或以其他方式缺少预期的完整性。该指示可以是通过用户界面的。如果在步骤1620处，与TLP数据相比，包装功率对比时间的相关性是可接受的，则该过程去往步骤1622，在步骤1622中，对温度对比时间的数据进行监测。如果该数据不符合在TLP中所表示的温度对比时间的数据，则该过程去往步骤1646以指示包装篡改或缺乏结构完整性。

如果在步骤1622处，包装温度对比时间的实际数据在期望的方差内与TLP匹配，则执行加热操作序列。在步骤1624处，更新加热时间，并且在步骤1626处，进行保持温度确定。针对操作参数的UI/UX被视为：1626保持温度或者退出，1626处于未被移除的包装中，并且在1630中寻找温度调整，并且命令往回循环到对包装温度的读取1618。在1648中看到针对已完成或停止的更新UI/UX，并且在1650中看到针对移除包装的UI/UX更新，当包装被返回时，记录的信息被用来针对1612而设置标志。1652指示比如温度之类的错误模式无法达到，或者退出模式处于过程的结束中，并且更新UI/UX。

图17示出了示例web服务和数据库结构，以保持用于于移动设备注册的设备注册表和API网关，该设备注册表和API网关适合于以上关于图15所描述的密码功能调用。移动客户端可以从web服务网关1702获得信息，并且可以将信息发送到API网关1704。智能包装可以经由NFC与智能器具200交换信息，该智能器具200利用其自身的唯一标识符来与网关1702对接。[用于通知加热的包装器具的包装温度和时间安全方面的到用户和云的连接]根据本公开的一方面，用户可以经由广域网（云）连接接收信息，包括包装温度和时间安全信息的通知。

图18 图示了移动设备上的用户界面1800的示例屏幕。用户界面可以包括如由PICM检测到的温度1802、电压1804、加热表面温度1806和包装温度1807的指示符。至目标的时间指示符1808可以指示产品达到目标温度的剩余时间。经过时间指示符1809可以指示经过时间。加热操作状态指示符1810可以指示加热状态，诸如加热、冷却或关闭。频率指示符1812可以指示感应器频率。状态字段1815可以指示操作状态。可以为经认证的产品1814和过期日期1816设置标记或复选框。可以包括再订购按钮1820以提供对用尽产品的容易再订购。可以提供用于准许用户进行诸如设置操作时间1822，读取产品数据1824，设置高温阈值1826，中等温度阈值1828和低温阈值1830之类的操作的附加按钮，以及用以关闭对器具的电源或中断加热操作的关闭按钮1832。

根据一方面，示例器具可以提供对产品包装中或内容（食物）内的异物的检测。在包装/制造操作期间，可以开发和存储数据，该数据表示当产品或包装中存在异物时产生的预确定的相关性。这样的相关性包括功率对比温度对比环境对比异物检测（FOD）（最小和最大），最大温度包装，最大温度表面以及表面到包装的简档。参考表A，如果功率高于预期，则仅有的合理结果是有附加的物体位于表面上，这是异物检测的一个简单方面。更困难的方面是从看起来类似的设备中确定包装。这可以通过跟踪功率，包装温度和烹饪表面温度来完成。表面温度被记录在智能电器220的表面上的那个包装下。这些相关性可以在加热操作期间由器具200检索，或者可以被存储在PICM 106中的存储装置112中。然后可以将在烹饪操作期间监测的参数与预确定的相关性进行比较，以检测包装中的篡改或异物的存在。例如，当感应器表面的表面温度跟踪到高于预期值时，器具可以确定异常情况，例如，包装可能已被更改或者附加的物体位于供电表面上。可以建立阈值以便触发异常状况。例如，如果功率跟踪到的高于或低于简档达7％，则这可以被用作情况发生变化的有力指示，并且可以触发器具的关闭。这些值可以远程存储并且通过WAN进行检索（图1）。根据本公开的方面，当从操作器具的已安装水道（fleet）/底座获取新数据时，可以编译汇总数据，并且可以基于新数据来更改这样的阈值。例如，可以基于现场数据将7％的阈值改成更保守的值，或者基于成功的控制将7％的阈值改成不那么保守的数字。通过汇总从通过WAN通信的多个器具获取的数据，这些参数可以随时间的推移而被调整和确认，并且可以通过大样本量来验证数据。

根据一方面，基于包装材料的选择，汇总数据还可以被用来开发最佳加热过程。例如，不同的包装纸可以具有不同的闪点。该系统可以给经过测试的材料分类别并且针对安全性和合规性来跟踪现场性能。这可以被用来确保所有材料都符合要求的测试和性能准则。应当注意的是，可以放置包装温度传感器120（图1）以确保包装中的绝缘体正常工作。如果隔离体没有正常工作，则将看到更高温度，作为附加的安全特征。潜在故障的一点是包装的组装。如果在没有隔离体的情况下组装包装，则包装材料可能有机会暴露于高于设计温度的温度。这可以通过对准包装温度设备以跟踪该区域来解决。测试可以为这种故障提供更多的简档，并且在看到这些限制时可以轻松识别。错误和报告可以指示这些类型的问题并且将其往回报告给工厂。

根据一方面，数据集可以包括与产品的生命周期或供应链的不同阶段一致的数据，包括与产品生命周期或供应链的生产、分销、运输、零售、家庭、自动售货、办公室和汽车阶段有关的数据。图19图示了可以跟踪和存储的与产品生命周期和供应链有关的各种类型的数据。一旦获取了关于包装标签或芯片使用的数据，该信息和定时就可以被用来跟踪包装和分发周期的整个生命周期。在包装制造商处，人员可以记录该数据和日期，然后我们填充该包装并且记录该数据。然后包装得以存储或运输，并且我们将数据存储在芯片上。然后，它可以得以分销或存放在架子上并且可以被记录下来。购买了该包装，并且该信息和日期可以被记录下来。下一个数据点是在被放置在智能器具上时的使用日期，并且我们记录该日期并且将该唯一标识符和SKU的完整历史记录共享到云。如今，设计供消费者使用的包装的公司通常不了解实际用途，供应链定时和最终用途。此外，即使仅问一个问题作为在使用时的忠诚积分或优惠券提议的报答时，也有机会吸引客户，这变成强大的研究工具。在使用时，上面数据的简档的建立允许数据库内的人工智能通过收集客户的简档和细化新的理解来确定关键的使用组。

图20图示了根据本公开的方面的适合于支持PICM的光或光供电微应答器2000的组件。光供电阵列2002从接收到的光产生功率。调节和功率供给2008可以包括针对由光供电阵列2002生成的电能的存储装置，以及用以为其他组件供电的电压调节。经调制的光时钟源2010可以将时钟信号提供给基于时钟的分频寻址环路2012，该寻址环路也从调节和功率供给2008接收功率。寻址环路210向输出驱动器2006提供信号，该输出驱动器2006驱动红外或射频输出阵列天线以将信息传送给读取器。存储装置2020包括可寻址存储器的层，该可寻址存储器可以存储包括密码标识符、温度和功率信息以及其他信息的数据。

图21进一步示意性图示了图20中详述的光供电微应答器的组件。激光LED光可以从读取器传输到与存储器2020通信的光供电阵列2002。RF发射器可以基于存储在存储器2020中的信息将信号发送到读取器。在视线应用中，信号的传输也可以通过红外线进行，如图21的下图中图示的。

尽管已经示出并详细描述了本发明，但是本发明将仅作为示例而非作为限制而被采用。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所示出的实施例进行众多改变。在本公开的精神和范围内，可以进一步修改本发明。因此，本申请旨在覆盖使用本发明的一般原理的本发明的任何变型、使用或适应。另外，本申请旨在覆盖如在本发明所属领域中的已知或惯常实践内出现的对本公开的此类偏离。

Claims (20)

1.一种用于加热包装的智能器具，所述包装包括用于包含内容的容器以及用于存储和传送与包装设计和包装内容有关的数据的包装智慧和通信模块，所述智能器具包括：

激励单元，用于将能量应用于所述包装及其内容；

包装接口，用于与所述包装智慧和通信模块交互，所述包装接口包括：

发射器，用于将信号传输到所述包装智慧和通信模块；以及

接收器，用于接收与包装内容有关的数据；

所述激励单元包括处理器，所述处理器用于基于与包装设计和内容有关的数据来控制被应用于所述包装及其内容的能量。

2.根据权利要求1所述的器具，进一步包括网络接口，所述网络接口用于经由广域网与远程用户设备进行对接，以向用户通知与包装内容有关的数据，诸如温度和时间安全性。

3.根据权利要求1所述的器具，进一步包括充电模块，所述充电模块用于配置所述激励单元，以将充电能量应用于可充电的包装或设备。

4.根据权利要求1所述的器具，进一步包括制备接口，所述制备接口用于在制备所述包装期间与所述包装智慧和通信模块交互。

5.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括认证数据。

6.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括产品寿命/过期数据。

7.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括防伪数据。

8.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括用于根据时间简档激励所述内容的功率简档数据。

9.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括温度简档数据，所述温度简档数据包括最小液体温度、最大液体温度、时间和温度分布、基于位置的高度偏移。

10.根据权利要求1所述的器具，其中与包装设计和包装内容有关的数据包括与针对所述内容的优选加热方法有关的数据。

11.根据权利要求1所述的器具，进一步包括线圈，所述线圈用于在激励期间围绕所述包装以快速加热所述内容。

12.根据权利要求1所述的器具，其中所述发射器包括光能元件（LED激光器），并且所述包装智慧和通信单元包括P芯片。

13.根据权利要求1所述的器具，进一步包括在所述器具上的温度传感器，以用于感测表面的温度。

14.根据权利要求1所述的器具，进一步包括控制子系统，所述控制子系统包括用于从广域网接收与包装有关的信息的通信电路。

15.一种使用智能器具以用于加热包装的方法，所述包装包括用于包含内容的容器以及用于存储和传送与包装内容有关的数据的包装智慧和通信模块，所述智能器具包括用于将能量应用于所述包装内容的激励单元；包装接口，用于与所述包装智慧和通信模块交互，所述包装接口包括：发射器，用于将信号传输到所述包装智慧和通信模块；以及接收器，用于接收与包装内容有关的数据；所述激励单元包括处理器，用于控制被应用于所述包装内容的能量：

从所述包装接收与所述包装内容有关的信息；

基于接收到的信息来调整被应用于所述包装内容的能量。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括认证所述产品包装的步骤。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：基于预确定的特性来控制所述包装内容的温度。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：从认证服务器接收信息以验证产品包装。

19.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：从远程数据存储装置接收关于所述包装内容的信息。

20.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：将与包装有关的信息发送到链接到所述器具的用户设备。

Images