CN204009535U - 厨房环境智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种厨房环境智能控制系统，包括环境空气检测单元、中央处理单元、人机交互显示单元和通讯模块，环境空气检测单元、人机交互显示单元和通讯模块与中央处理单元连接；通讯模块通过通讯协议与远程控制终端和/或厨房电器进行通讯；环境空气检测单元至少包括异味和颗粒物检测装置、可燃气体检测装置；中央处理单元对环境空气检测单元检测的数据进行处理分析，并接收由远程控制终端发送的指令及向各厨房电器下达控制指令；人机交互显示单元包括参数设定及数据信息、工作状态信息和报警信息显示。本实用新型可以对厨房整体空气环境进行全面监测，并对空气质量进行自动调节，实现统一操作和管理，保证厨房环境安全可靠。

Description

厨房环境智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种厨房设备，特别涉及一种厨房环境智能控制系统，属于厨房设备技术领域。

背景技术

厨房中的油烟是人类的健康杀手，油烟中的挥发性气体含有300多种有害物质，主要是醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、内酯、杂环化合物等。长时间呼吸炒菜产生的油烟或者食物腐败产生的异味都会对人体产生巨大的危害。另外，中国厨房普遍采用管道燃气，炉灶，甚至热水器也通常被布置在厨房空间。燃气燃烧不充分或者管道燃气泄漏都给家庭厨房带来巨大潜在危险，尤其是封闭式厨房，这种隐忧更为突出。

虽然油烟机抽走大部分有害物质，但残留油烟、厨房的PM2.5，以及燃气燃烧不充分或者燃气泄露，构成了百姓对厨房空间担忧和抱怨的主要问题，这是急待改变的厨房现状。

现有技术中，对厨房环境主要进行可燃气体和油烟浓度的检测，油烟浓度的检测也主要使用油烟传感器、烟气传感器、烟雾传感器等，对厨房内的PM2.5颗粒物均没有检测。现在对PM2.5颗粒物数值的检测是通过红外线感应颗粒物的体积和数量来判断的，而红外线传感器受环境干扰的影响比较严重，因油烟特殊性，油烟中固体、液体混合，以及油烟的粘附特性，很容易导致传感器探头被油烟糊住而失灵。因此，传统的PM2.5检测器不适合对油烟直接进行检测，目前没有任何一款产品能够自动检测厨房环境中的PM2.5的空气质量。

实用新型内容

本实用新型主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种厨房环境智能控制系统，用户可以全面监测和控制厨房环境和厨房电器，保证厨房环境安全可靠。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种厨房环境智能控制系统，包括环境空气检测单元、中央处理单元、人机交互显示单元和通讯模块，所述环境空气检测单元、人机交互显示单元和通讯模块与所述中央处理单元连接；所述通讯模块通过通讯协议与远程控制终端和/或厨房电器进行通讯；所述环境空气检测单元至少包括异味和颗粒物检测装置、可燃气体检测装置；所述中央处理单元对所述环境空气检测单元检测的数据进行处理分析，并接收由远程控制终端发送的指令及向各厨房电器下达控制指令；所述人机交互显示单元包括参数设定及数据信息、工作状态信息和报警信息显示。

进一步，所述环境检测单元还包括光电传感器、温度传感器和湿度传感器中的一种或多种。

进一步，所述环境检测单元、中央处理单元、人机交互显示单元和通讯模块集成安装在一个壳体内，组成一个智能终端并安装在厨房内，在所述壳体上设置有用于通气的窗口。

进一步，在检测单元的探头外围固定安装有保护罩，在所述保护罩上开有至少一个用于气体流通的通气口，在所述通气口处覆盖一层透气的保护薄膜。

进一步，所述透气的保护薄膜为聚四氟乙烯疏水膜。

进一步，所述保护薄膜对应所述通气口处为透气部分，周圈粘有不干胶，不干胶与所述保护罩内壁粘贴固定。

进一步，所述通讯模块包括用于与所述厨房电器之间射频无线网络通讯的RF433模块和用于与远程控制终端无线网络通讯的WIFI模块。

进一步，所述异味和颗粒物检测装置为半导体异味分子传感器。

综上内容，本实用新型所述的一种厨房环境智能控制系统，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型利用PM2.5颗粒物与异味气体相互附着依存的关系，通过检测厨房中的异味分子，实现检测厨房PM2.5的空气质量。而且通过采用高灵敏度的半导体异味分子传感器，受环境影响较小，使其在厨房高油污的环境下实现高灵敏度测量。

(2)当厨房环境异味和颗粒物浓度超标时，通过启动油烟机换气的方式，将污染空气排到室外，同时将厨房外部环境中的洁净空气吸入至厨房内部，可以长久保证厨房环境空气洁净。

(3)本实用新型将可燃气体、异味、颗粒物、温度、湿度、光电检测集成一体，实现对厨房整体空气环境监测，并对空气质量进行自动调节，实现统一操作和管理。

(4)本实用新型具有智能网关功能，通过RF433模块完成与厨房电器的数据、指令交互，通过WIFI模块接入Internet，完成与云平台、手机、电脑等终端的数据交互，用户可以通过远程控制终端了解厨房环境的监测数据、厨房电器的工作状态、报警信息等，同时可以发送控制指令控制厨房电器的工作状态。

(5)本实用新型在传感器探头的外部罩有保护罩，并在保护罩的通气口处安装可以透气的保护薄膜，厨房环境中的气体可以直接穿过保护薄膜与传感器探头接触，保护薄膜在透气的同时可以有效阻挡油污，避免长期工作后，厨房内的油污粘污传感器的探头，防止传感器被油烟糊住后失效。

(6)本实用新型中的保护薄膜粘贴在保护罩的内壁上，可以实现保护薄膜定期更换，非常简单方便，进而保持传感器的灵敏度，延长传感器使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型系统结构图；

图2是本实用新型工作流程图；

图3是本实用新型保护罩结构示意图；

图4是本实用新型保护罩结构剖面图。

如图1至4所示，环境空气检测单元1，中央处理单元2，人机交互显示单元3，通讯模块4，远程控制终端5，厨房电器6，异味和颗粒物检测装置7，可燃气体检测装置8，光电传感器9，温度传感器10，湿度传感器11，RF433模块12，WIFI模块13，智能终端14，传感器探头15，PCB板16，保护罩17，通气口18，保护薄膜19，透气小孔20，信号线21。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型提供的一种厨房环境智能控制系统，包括环境空气检测单元1、中央处理单元2、人机交互显示单元3和通讯模块4。环境空气检测单元1、人机交互显示单元3和通讯模块4与中央处理单元2连接，通讯模块4通过通讯协议与手机、电脑等远程控制终端5及油烟机、燃气灶等厨房电器6进行通讯，中央处理单元2处理分析由环境空气检测单元1发送的数据并接收由远程控制终端5发送的指令和向厨房电器6下达控制指令，人机交互显示单元3包括参数设定、检测的数据信息、工作状态信息和报警信息显示。

环境空气检测单元1针对厨房环境内的空气质量进行检测，包括异味和颗粒物检测、可燃气体泄露检测、光电检测、温度检测、湿度检测等，以保证对厨房环境的空气质量做全面的监测。因此，环境空气检测单元1包括异味和颗粒物检测装置7、可燃气体检测装置8、光电传感器9、温度传感器10和湿度传感器11。

本实施例中，异味和颗粒物检测装置7采用高抗干扰性能的半导体异味分子传感器，用于对油烟等异味分子的有无浓度进行检测，主要包括油烟残留、醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、内酯、杂环化合物、霉味等等，由于PM2.5颗粒物与异味气体相互附着依存，在对异味检测的同时，从侧面对PM1.0-PM100进行反应，因此，通过异味检测间接检测厨房环境中PM2.5的浓度。半导体异味分子传感器通过外围电路的检测，将异味浓度转换成数字量传给中央处理单元2，为了提高半导体异味分子传感器在厨房高温、高湿环境下的检测精度，在传感器外围电路中增加有温度补偿电路。

可燃气体检测装置8为可燃气体传感器，针对厨房环境中的一氧化碳、甲烷、液化石油气等进行检测。

光电检测的装置为光电传感器9，是针对厨房环境中的光线强度进行检测，并作为判断是白天还是晚上的依据，进而确定油烟机是否开启换气，如果判断为晚上，即便是异味检测值超标，也不允许开启油烟机换气，避免打扰用户休息。但中央处理单元2会将超标信息在人机交互显示界面上显示出来，以便第2天用户查看，或通过相应LED灯点亮的方式告知用户。

人机交互显示单元3包括触摸显示屏，中央处理单元2将各传感器检测到的数据传输给人机交互显示单元3，用户可以在显示屏上查看检测的数据、各电器的工作状态、报警信息等，同时在显示屏上进行参数的设定，人机交互显示单元3再将设定的参数值传输至中央处理单元2。人机交互显示单元3还可以设置有LED指示灯，如可以对应半导体异味分子传感器设置多个LED指示灯，根据半导体异味分子传感器检测的异味浓度的不同而显示不同的颜色并闪烁。另外，还可以设置报警指示灯、蜂鸣器、语音报警装置等，在显示报警信息的同时报警指示灯闪烁，蜂鸣器或语音报警装置发出报警语音，以便用户采取积极的应对措施。

通讯模块4包括射频无线网络通讯的RF433模块12和WIFI模块13，与厨房电器之间通过RF433协议互联通讯，通过WIFI信号接入Internet，将手机、电脑等远程控制终端5通过Internet对厨房电器发来的控制指令通过RF433下达给各厨房电器6，同时将厨房环境的温度、湿度、污染程度等数据以及各厨房电器的运行、报警状态等相关信息通过Internet上传到云平台以及手机、电脑等远程控制终端5。

利用半导体异味分子传感器进行异味浓度检测的方法具体包括如下步骤：

(1)中央处理单元2以一个设定时间(如1分钟)为间隔，采集半导体异味分子传感器的基线值，存入堆栈，堆栈长度为L(如取L＝30),当堆栈收集了30个有效采集值时，中央处理单元2会将30个值求平均值,形成基线值B0(举例该值为50)。

(2)中央处理单元2连续工作，采集下一个值，并将采集值同基线值B0做比较。

(3)如果采集值在B0±5范围内，则将此值存入堆栈，作为第31个采集值，同时，第一个采集值被挤出堆栈，新的30个值的再次平均形成新的基线值B1，因此在长时间工作时，实际上基线形成了一个教窄的“基线带”。

(4)只有当传感器采集值大于一个阀值，比如15时，即此时传感器读数可能为50±15时，中央处理单元2发送开启控制指令给油烟机，开始排风换气。

(5)随着换气的效用，传感器检测到的信号值会慢慢回归基线值B0(50)，中央处理单元发送关闭控制指令给油烟机，停止排风换气。

本实施例中，将环境检测单元1、中央处理单元2、人机交互显示单元3和通讯模块4集成安装在一个壳体(图中未示出)内，组成一个智能终端14，方便用户操作和查看，智能终端14安装在厨房内的任一位置，只要能保证厨房环境中的气体进入壳体内即可，在壳体上设置有用于通气的窗口。

安装在智能终端14内部的各类传感器，由传感器探头15和PCB板16组成，传感器探头15固定在PCB板16上，PCB板16通过信号线21与中央处理单元2连接，传感器探头15和PCB板16将检测到的可燃气体浓度信号、异味浓度信号、温度信号、湿度信号等传输至中央处理单元2。

为了避免由于长期在厨房使用，油污糊住传感器探头而影响传感器检测的灵敏度，如图3和图4所示，在传感器探头15的外侧设置了一个保护罩17，保护罩17将传感器探头15包围在其中，保护罩17的底部固定在PCB板16上，保护罩17和PCB板16之间可以通过胶粘结固定，也可以在保护罩17的底部设置向外的翻边，再通过螺钉固定在PCB板16上。

保护罩17则优选采用底部开口的筒状，选用具有一定硬度的塑料材料或橡胶材料，以较好地保护其内的传感器探头15，并能保证气体顺利通过保护罩17与传感器探头15接触，进而保证传感器精确测量。由于厨房的特殊环境，保护罩17的材料要耐高温、耐腐蚀。保护罩17的形状与PCB板16相一致，保护罩17套在传感器探头15外部，其底部的开口紧密套在PCB板16上实现密封固定，这种结构不但可以保证保护罩17在使用过程中牢固固定，不易脱落，也便于安装和拆卸。

在保护罩17上开有至少一个用于气体流通的通气口18，在通气口18处覆盖一层透气的保护薄膜19，厨房内的气体透过智能终端14壳体上的窗口后，再通过保护罩17上通气口18处的保护薄膜19进入保护罩17内部与传感器探头15接触，传感器探头15检测气体中可燃气体的浓度、异味、颗粒物、温度、湿度等。本实施例中，保护薄膜19优选采用聚四氟乙烯疏水膜，不但能够较好地阻止油污和水等杂质进入保护罩17内部，还具有较好的透气性能，保证进入保护罩17内部的气体与厨房真实环境中的气体一致，进一步保护传感器精确测量，避免出现误判、误报、误动作等。

如图4所示，本实施例中，在保护罩17的顶壁上的中心位置开设通气口18，通气口18由若干个透气小孔20组成，透气小孔20的数量和孔径要保证有足够检测的气体进入保护罩17内部，同时，可以保证保护罩17具有足够的强度，并使内部的保护薄膜19不易被损坏。在顶壁的内侧固定透气的保护薄膜19，保护薄膜19对应通气口18处为透气部分，周圈粘有不干胶，不干胶与保护罩17内壁粘贴固定。当使用一定时间后，保护薄膜19上会粘上一些油污等杂质，此时，将保护罩17取下，从内部撕下保护薄膜19，换上一张新的即可，操作非常简单方便，可有效防止传感器被油烟糊住后失效，进而保持传感器的灵敏度，延长传感器的使用寿命。

如图3所示，传感器探头15的位置靠近保护薄膜19，两者之间留有很小的间隙，或者，传感器探头15可以抵靠在保护薄膜19上，厨房内的气体透过通气口18处的保护薄膜19进入保护罩17内部直接与传感器探头15接触，相当于传感器探头15直接检测外界的气体，这样可以进一步保证传感器精确检测到真实的厨房环境。而且可以减小保护罩17的体积，减小其占用的空间，不会影响整个智能终端14的体积。

如图2所示，下面详细描述该控制系统的控制方法，具体包括如下步骤：

A、通过环境空气检测单元1实时检测厨房环境内的空气质量状况，包括异味和颗粒物浓度检测、可燃气体浓度检测、光电检测、温度检测、湿度检测，各传感器将检测到的数据传输至中央处理单元2。

中央处理单元2中预先存储有各指标的安全设定值，将检测到的数值进行处理再与安全设定值进行比较，判断是否超过安全设定值。

B1、当中央处理单元2判定空气的异味和颗粒物浓度的指标超过安全设定值时，再根据光电检测的结果判断此时是处于白天还是晚上，如果是白天，则中央处理单元2通过射频无线网络通讯的RF433模块12向油烟机下达启动油烟机的控制指令，控制油烟机启动，进行排风换气，如果是晚上，中央处理单元2则不下达启动油烟机指令，避免打扰用户休息，但中央处理单元2会将超标信息在人机交互显示界面上显示出来，以便第2天用户查看，或通过LED灯点亮的方式告知用户。

当异味和颗粒物浓度的指标恢复至安全设定值以下时，中央处理单元2下达关闭油烟机的控制指令，控制油烟机关闭，停止换气。

在此步骤中，如果是在中央处理单元2中设置时间控制单元，当时间处于午休和晚上的时间段时，中央处理单元2则不下达启动油烟机指令，避免打扰用户休息。

B2、当中央处理单元2判定可燃气体浓度超过安全设定值时，中央处理单元2通过射频无线网络通讯的RF433模块12向燃气灶下达指令，关闭燃气电磁阀，同时发出报警信息。此时，也可以同时控制油烟机开启进行排风换气。

B3、当中央处理单元2判定温度和湿度超过安全设定值时，中央处理单元2通过射频无线网络通讯的RF433模块12向厨房空调下达指令，开启空调，为环境降温和除湿。当温度和湿度恢复至安全设定值以下时，中央处理单元2向厨房空调下达停机指令，空调停止运行。

C、中央处理单元2将上述信息传输至人机交互显示单元3，上述检测的数据、各厨房电器的工作状态信息及报警信息等都会在人机交互显示单元3的显示界面上显示出来，供用户查看。

同时，中央处理单元2将上述信息通过WIFI模块13传送至电脑、手机等终端设备上，用户可以直接在电脑和手机上远程了解目前家里厨房的温度、湿度、空气质量的状态。

D、用户还可以通过WIFI模块13下达控制指令给中央处理单元2，中央处理单元2通过射频无线网络通讯的RF433模块12将接收的控制指令下达至相关的厨房电器6，如控制油烟机开闭、空调开闭等。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种厨房环境智能控制系统，其特征在于：包括环境空气检测单元、中央处理单元、人机交互显示单元和通讯模块，所述环境空气检测单元、人机交互显示单元和通讯模块与所述中央处理单元连接；所述通讯模块通过通讯协议与远程控制终端和/或厨房电器进行通讯；所述环境空气检测单元至少包括异味和颗粒物检测装置、可燃气体检测装置；所述中央处理单元对所述环境空气检测单元检测的数据进行处理分析，并接收由远程控制终端发送的指令及向各厨房电器下达控制指令；所述人机交互显示单元包括参数设定及数据信息、工作状态信息和报警信息显示。

2.根据权利要求1所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述环境检测单元还包括光电传感器、温度传感器和湿度传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述环境检测单元、中央处理单元、人机交互显示单元和通讯模块集成安装在一个壳体内，组成一个智能终端并安装在厨房内，在所述壳体上设置有用于通气的窗口。

4.根据权利要求3所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：在检测单元的探头外围固定安装有保护罩，在所述保护罩上开有至少一个用于气体流通的通气口，在所述通气口处覆盖一层透气的保护薄膜。

5.根据权利要求4所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述透气的保护薄膜为聚四氟乙烯疏水膜。

6.根据权利要求4所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述保护薄膜对应所述通气口处为透气部分，周圈粘有不干胶，不干胶与所述保护罩内壁粘贴固定。

7.根据权利要求1所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述通讯模块包括用于与所述厨房电器之间射频无线网络通讯的RF433模块和用于与远程控制终端无线网络通讯的WIFI模块。

8.根据权利要求1所述的厨房环境智能控制系统，其特征在于：所述异味及颗粒物检测装置为半导体异味分子传感器。