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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren, die einen Nutzer dabei unterstützen, ein Nahrungsmittel in einem Klimagerät mit mehreren Klimabereichen zu lagern.
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Klimageräte, insbesondere Kühlgeräte etwa Kühlschränke und/oder Klimaschänke etwa zur Lagerung von Wein, können unterschiedliche Klimabereiche aufweisen, die sich in Bezug auf klimatische Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftumwälzung, Luftaustausch, etc., unterscheiden. Diese unterschiedlichen Klimabereiche können dazu genutzt werden, unterschiedliche Lebensmittel (z.B. ein Nahrungsmittel oder ein Genussmittel) in jeweils optimaler Weise zu lagern, z.B. um über einen möglichst langen Zeitraum eine möglichst hohe Qualität des jeweiligen Lebensmittels beizubehalten.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, einen Nutzer eines Klimageräts dabei zu unterstützen, Lebensmittel in möglichst optimaler Weise in den unterschiedlichen Klimabereichen des Klimageräts zu platzieren, insbesondere, um eine möglichst hohe Qualität der Lebensmittel beizubehalten und/oder zu erzielen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System zur Unterstützung eines Nutzers eines Klimageräts beschrieben. Das Klimagerät kann ausgelegt sein, Lebensmittel zu lagern. Dabei kann das Klimagerät mehrere unterschiedliche Klimabereiche zur Lagerung von Lebensmitteln aufweisen, wobei sich die klimatischen Bedingungen (z.B. die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Ausmaß an Luftzirkulation, etc.) in den unterschiedlichen Klimabereichen zumindest teilweise unterscheiden können. Das Klimagerät kann insbesondere einen Kühlschrank umfassen bzw. ein Kühlschrank sein.
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Das System umfasst einen Lebensmittel-Sensor, der eingerichtet ist, Sensordaten bezüglich eines Lebensmittels zu erfassen. Dabei kann der Lebensmittel-Sensor als ein Gerät ausgebildet sein, das mit einer Hand eines Nutzers getragen und an ein Lebensmittel gehalten werden kann. Der Lebensmittel-Sensor kann eingerichtet sein, spektrale Daten, insbesondere ein Reflektions- und/oder ein Absorptionsspektrum, bezüglich eines Lebensmittels als Sensordaten zu erfassen. Dabei können die spektralen Daten Spektralwerte für einen Nahinfrarotbereich (z.B. bei Wellenlängen zwischen 750 und 2500nm) umfassen. Der Lebensmittel-Sensor kann z.B. eingerichtet sein, ein Sensorsignal (z.B. mit Wellenlängen bzw. Frequenzen aus dem Nahinfrarotbereich) in Richtung eines Lebensmittels zu emittieren. Des Weiteren kann der Lebensmittel-Sensor eingerichtet sein, die Sensordaten auf Basis eines von dem Sensorsignal abhängigen, insbesondere an dem Lebensmittel reflektierten, Signal zu erfassen. Die Sensordaten können somit Messwerte umfassen, die von chemischen Eigenschaften und/oder einer chemischen Zusammensetzung des erfassten Lebensmittels abhängen.
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Außerdem umfasst das System eine Auswerteeinheit, die eingerichtet ist, mittels einer chemometrischen Auswertung der Sensordaten einen Klimabereich des Klimageräts zur Lagerung des Lebensmittels zu ermitteln und/oder auszuwählen. Dabei können mathematische und/oder statistische Methoden angewendet werden, um die Sensordaten auszuwerten. Beispielsweise kann eine Hauptkomponentenanalyse der erfassten spektralen Daten durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Clusteranalyse der erfassten spektralen Daten durchgeführt werden.
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Insbesondere kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten Werte für eine Mehrzahl von chemometrischen Merkmalen eines Lebensmittels zu ermitteln. Dabei können die Merkmale z.B. eine Hauptkomponente einer Hauptkomponentenanalyse der Sensordaten und/oder ein oder mehrere Kennwerte eines durch die Sensordaten angezeigten Reflektions- und/oder Absorptionsspektrums des erfassten Lebensmittels umfassen. Der geeignete Klimabereich zur Lagerung des Lebensmittels kann dann auf Basis der Werte für die Mehrzahl von chemometrischen Merkmalen ermittelt werden.
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Die Auswerteeinheit kann insbesondere eingerichtet sein, den Klimabereich mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators zu ermitteln. Dabei kann der Klassifikator ausgebildet sein, unterschiedlichen Werten eines die Sensordaten beschreibenden Merkmalsvektors unterschiedliche Klimabereiche des Klimageräts zuzuweisen. Mit anderen Worten, der Klassifikator kann eingerichtet sein, den Werteraum von möglichen Werten eines Merkmalsvektors in unterschiedliche Teilräume für unterschiedliche Klimabereiche zu unterteilen. Durch die Verwendung eines derartigen Klassifikators kann ein geeigneter Klimabereich in besonders präziser Weise ermittelt werden.
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Außerdem umfasst das System eine Ausgabeeinheit, die eingerichtet ist, Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich an den Nutzer auszugeben, insbesondere um den Nutzer darüber zu informieren, in welchen Klimabereich das erfasste Lebensmittel gelegt werden sollte. Die Information kann z.B. über ein akustisches (Sprach-) Signal und/oder über ein optisches Signal ausgegeben werden. Insbesondere kann die Ausgabeeinheit einen Projektor umfassen, der eingerichtet ist, ein optisches Signal zu emittieren, das die Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich anzeigt. Zu diesem Zweck kann der Projektor insbesondere eingerichtet sein, das optische Signal auf eine Wand des ermittelten Klimabereichs zu projizieren, um dem Nutzer anzuzeigen, wohin das Lebensmittel gelegt werden sollte. Die Verwendung eines Projektors als Ausgabeeinheit ermöglicht eine besonders effiziente und flexible Ausgabe von Anweisungen an einen Nutzer. Dabei kann der Projektor direkt an dem Klimagerät angeordnet sein. Des Weiteren kann ein einziger Projektor ausgebildet sein, ein optisches Signal selektiv auf eine Wand jedes einzelnen Klimabereichs des Klimageräts zu projizieren.
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Die Auswerteeinheit kann von dem Lebensmittel-Sensor getrennt angeordnet sein. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit ein oder mehrere Server umfassen. Die Auswerteeinheit kann z.B. in einer Cloud angeordnet sein. Der Lebensmittel-Sensor kann eingerichtet sein, die Sensordaten über eine (ggf. drahtlose) Kommunikationsverbindung an die Auswerteeinheit zu senden. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, ein Steuersignal an die Ausgabeeinheit zu übertragen (z.B. über eine ggf. drahtlose Kommunikationsverbindung), um die Ausgabeeinheit zu veranlassen, die Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich an den Nutzer auszugeben. Die ggf. ressourcenintensive Auswertung der Sensordaten kann somit außerhalb des Lebensmittel-Sensors und/oder außerhalb des Klimageräts bzw. der Ausgabeeinheit erfolgen. So können die Kosten und/oder der Bauraum für den Lebensmittel-Sensor und/oder das Klimagerät reduziert werden.
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Der Lebensmittel-Sensor kann eingerichtet sein, die Sensordaten über eine Nahbereichs-Kommunikationsverbindung zunächst an das Klimagerät zu senden (z.B. über eine NFC, Bluetooth oder eine lokale WLAN Verbindung). Das Klimagerät kann dann eingerichtet sein, die Sensordaten über eine Kommunikationseinheit des Klimageräts an die (ggf. externe) Auswerteeinheit weiterzuleiten. Das Klimagerät kann somit als Proxy für den Lebensmittel-Sensor dienen. So können die Kosten und/oder der Bauraum für den Lebensmittel-Sensor weiter reduziert werden.
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Ggf. kann die Auswerteeinheit in dem Klimagerät angeordnet sein. Der Lebensmittel-Sensor kann dann die Sensordaten über eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsverbindung an das Klimagerät senden (z.B. über eine NFC, Bluetooth oder eine WLAN Verbindung). Die Auswertung der Sensordaten kann dann zumindest teilweise innerhalb des Klimageräts erfolgen. Beispielsweise kann das Klimagerät eingerichtet sein, einmalig oder wiederholt Daten von einem Backend-Server zu beziehen, die eine Auswertung der Sensordaten ermöglichen. Beispielsweise können Daten für den Klassifikator von einem Backend-Server bezogen und auf einer Speichereinheit des Klimageräts gespeichert werden. So kann eine zuverlässige Unterstützung eines Nutzers ermöglicht werden, auch wenn das Klimagerät (zumindest vorübergehend oder ständig) keine Verbindung zu einem Backend-Server aufweist.
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Es wird somit ein System beschrieben, dass einen Nutzer in zuverlässiger und effizienter Weise bei der Lagerung von Lebensmitteln in einem Klimagerät unterstützt.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten eine Empfehlung in Bezug auf eine Lagerung des Lebensmittels in dem ermittelten Kühlbereich zu ermitteln (insbesondere durch eine chemometrische Auswertung der (chemometrische bzw. chemisch-relevanten) Sensordaten). Dabei kann die Empfehlung z.B. Information in Bezug auf eine maximale Dauer der Lagerung des Lebensmittels umfassen. Ferner kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, die Ausgabeeinheit zu veranlassen, die ermittelte Empfehlung auszugeben. Dabei kann in besonders effizienter Weise ein Projektor verwendet werden, durch den die Empfehlung in flexibler Weise z.B. in Form von Schriftzeichen und/oder in Form von ein oder mehreren Symbolen ausgegeben werden kann. So kann die Lagerung von Lebensmitteln in einem Klimagerät weiter verbessert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Nutzers eines Klimageräts beschrieben. Das Klimagerät umfasst mehrere unterschiedliche Klimabereiche zur Lagerung von Lebensmitteln. Das Verfahren umfasst das Erfassen von (chemometrischen) Sensordaten bezüglich eines Lebensmittels. Dabei können die Sensordaten von ein oder mehreren chemischen Eigenschaften des Lebensmittels abhängen. Insbesondere können die Sensordaten Messwerte bezüglich des Lebensmittels umfassen, die von ein oder mehreren chemischen Eigenschaften des Lebensmittels abhängen. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln, mittels einer chemometrischen Auswertung der Sensordaten, eines Klimabereichs des Klimageräts zur Lagerung des Lebensmittels. Das Verfahren umfasst ferner das Ausgeben von Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich an den Nutzer.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Klimagerät beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene System zur Unterstützung eines Nutzers umfasst.
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Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Systems und/oder des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a und 1b ein System zur Unterstützung eines Nutzers eines Klimageräts bei der Platzierung eines Lebensmittels;
- 2 beispielhafte Sensordaten eines Lebensmittel-Sensors; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Unterstützung eines Nutzers eines Klimageräts bei der Platzierung eines Lebensmittels.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der komfortablen und optimierten Platzierung von Lebensmitteln in einem Klimagerät, das eine Mehrzahl von unterschiedlich klimatisierten Klimabereichen aufweist. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 100 zur Unterstützung eines Nutzers bei der Platzierung eines Lebensmittels. 1b zeigt Teile des Systems 100 in einer perspektivischen Ansicht.
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Das System 100 umfasst einen Lebensmittel-Sensor 120 (in diesem Dokument auch als Scanner bezeichnet), der eingerichtet ist, Sensordaten 122 bezüglich eines Lebensmittels 101 zu erfassen, das in einem Klimabereich 111 eines Klimageräts 110 (z.B. eines Kühlschranks) platziert werden soll. Die unterschiedlichen Klimabereiche 111 können zumindest teilweise unterschiedliche klimatische Bedingungen aufweisen (z.B. in Bezug auf die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, den Luftaustausch, die Luftzirkulation, etc.).
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Der Lebensmittel-Sensor 120 kann einen Spektralsensor umfassen (z.B. für den Nahinfrarotbereich). Zu diesem Zweck kann der Lebensmittel-Sensor 120 eingerichtet sein, ein Sensorsignal 121 auszusenden (z.B. elektromagnetische Strahlung mit einem bestimmten Spektrum, etwa im Nahinfrarotbereich). Als Sensordaten 122 kann dann z.B. ein Reflektionsspektrum des Lebensmittels 101 in Reaktion auf das Sensorsignal 121 erfasst werden. 2 zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum 200, das durch den Lebensmittel-Sensor 120 für ein Lebensmittel 101 erfasst werden kann. Das Frequenzspektrum 200 kann die Intensität 201 des reflektierten Sensorsignals 121 als Funktion der Frequenz 202 anzeigen. Die Sensordaten 122 können das Frequenzspektrum 200 umfassen.
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Der Lebensmittel-Sensor 120 kann ausgebildet sein, durch einen Nutzer 140 an ein zu platzierendes Lebensmittel 101 gehalten zu werden. Insbesondere kann es sich bei dem Lebensmittel-Sensor 120 um ein mit einer Hand tragbares Gerät handeln. Die bezüglich eines Lebensmittels 101 erfassten Sensordaten 122 können an eine Auswerteeinheit 130 übertragen werden (z.B. über eine drahtlose Kommunikationsverbindung). Die Auswerteeinheit 130 kann ein oder mehrere Server umfassen (z.B. innerhalb einer Cloud).
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Die Auswerteeinheit 130 kann eingerichtet sein, die Sensordaten 122 mittels zumindest einer chemometrischen Methode auszuwerten. Beispielsweise kann eine Hauptkomponentenanalyse, ein Clusterverfahren und/oder lineare Regression auf Basis der Sensordaten 122 (insbesondere auf Basis des Frequenzspektrums 200) ausgeführt werden. Anhand der chemometrischen Methode kann z.B. Information in Bezug auf einen Grad der Frische des Lebensmittels, in Bezug auf den Wassergehalt, in Bezug auf die enthaltenen Kalorien und/oder in Bezug auf die enthaltenen Proteine ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann anhand der chemometrischen Methode Information in Bezug auf die (chemische) Zusammensetzung des Lebensmittels 101 ermittelt werden. Des Weiteren kann anhand der chemometrischen Methode Information in Bezug auf die klimatischen Bedingungen ermittelt werden, die für eine Lagerung des Lebensmittels 101 vorteilhaft sind.
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Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 130 eingerichtet sein, anhand von ein oder mehreren chemometrischen Methoden zur Auswertung der Sensordaten 122 einen chemometrischen Merkmalsvektor zu ermittelt, der das Lebensmittel 101 beschreibt. Der Merkmalsvektor kann eine Mehrzahl von Dimensionen für unterschiedliche chemometrische Eigenschaften des Lebensmittels 101 aufweisen. Beispielhafte Eigenschaften sind: ein oder mehrere Hauptkomponenten des Frequenzspektrums 200; und/oder ein oder mehrere ausgewählte Werte und/oder Frequenzen des Frequenzspektrums 200 (z.B. in einer normierten Form).
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Ferner kann die Auswerteeinheit 130 auf einen maschinen-erlernten Klassifikator zugreifen. Dabei kann der Klassifikator eingerichtet sein, unterschiedlichen Ausprägungen bzw. Werten des Merkmalsvektors jeweils eine aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Klimaklassen zuzuweisen. Zu diesem Zweck kann der Klassifikator (z.B. ein neuronales Netzwerk) mit Trainingsdaten angelernt worden sein, wobei die Trainingsdaten eine Vielzahl von Trainings-Datensätzen umfassen, wobei ein Trainings-Datensatz eine Ausprägung des Merkmalsvektors und eine zugewiesene Klimaklasse umfasst. Die unterschiedlichen Klimaklassen können z.B. den unterschiedlichen Klimabereichen 111 eines Klimageräts 110 entsprechen.
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Die Auswerteeinheit 130 kann somit auf Basis der erfassten Sensordaten 120 für ein Lebensmittel 101, und auf Basis eines Klassifikators eine Klimaklasse bzw. einen geeigneten Klimabereich 111 für das Lebensmittel 101 ermitteln. Des Weiteren kann Klimainformation 131 an eine Ausgabeeinheit 112 übermittelt werden (z.B. über eine drahtlose Kommunikationsverbindung), wobei die Klimainformation 131 die ermittelte Klimaklasse bzw. den ermittelten Klimabereich 111 für das Lebensmittel 101 anzeigt.
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Das System 100 kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Klimainformation 131 eine Ausgabe für den Nutzer 140 zu generieren, wobei die Ausgabe dem Nutzer 140 anzeigt, in welchem Klimabereich 111 des Klimageräts 110 das Lebensmittel 111 platziert werden sollte. Die Ausgabe kann dabei bevorzugt direkt an dem Klimagerät 110 erfolgen, insbesondere über einen Projektor als Ausgabeeinheit 112, der eingerichtet ist, ein optisches Signal 113 an, in oder auf den ermittelten Klimabereich 111 zu projizieren. Das optische Signal 113 kann dabei zum einen den Klimabereich 111 anzeigen, in den das Lebensmittel 111 platziert werden sollte. Zu diesem Zweck kann das optische Signal 113 auf einer Wand des ermittelten Klimabereichs 111 projiziert werden. Des Weiteren kann das optische Signal 113 weitere Informationen bezüglich der Lagerung des Lebensmittels 101 anzeigen, wie z.B. Information in Bezug auf die maximal mögliche Dauer der Lagerung und/oder Anweisungen bezüglich der Platzierung des Lebensmittels 101 innerhalb des Klimabereichs 111. Die Projektion eines optischen Signals 113 ist vorteilhaft, da so nicht nur der ermittelte Klimabereich 111 angezeigt werden kann, sondern auch weitere Information zur Lagerung eines Lebensmittels 101 ausgegeben werden kann.
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Der Projektor 112 kann an einer Wand (z.B. an einem oberen Ende) des Klimageräts 110 angeordnet sein. So kann in effizienter und zuverlässiger Weise ein optisches Signal 113 an oder in die unterschiedlichen Klimabereiche 111 des Klimageräts 110 projiziert werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Ausgabe an den Nutzer 140 über ein persönliches elektronisches Gerät (z.B. ein Smartphone) und/oder über das Gerät mit dem Lebensmittel-Sensor 120 erfolgen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Unterstützung eines Nutzers 140 eines Klimageräts 110. Das Klimagerät 110 weist mehrere unterschiedliche Klimabereiche 111 zur Lagerung von Lebensmitteln 101 auf. Dabei können sich die klimatischen Bedingungen in den unterschiedlichen Klimabereichen 111 zumindest teilweise unterscheiden. Das Verfahren 300 kann darauf ausgelegt sein, den Nutzer 140 bei der Auswahl eines geeigneten Klimabereichs 111 zur Lagerung eines bestimmten Lebensmittels 101 zu unterstützen.
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Das Verfahren 300 umfasst das Erfassen 301 von Sensordaten 122 bezüglich eines Lebensmittels 101. Die Sensordaten 122 können mittels eines (in einer Hand tragbaren) Lebensmittel-Sensors 120 erfasst werden. Die Sensordaten 122 können ein Reflektions- und/oder Absorptionsspektrum 200 des Lebensmittels 101 umfassen.
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Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302, mittels einer chemometrischen Auswertung der Sensordaten 122, eines Klimabereichs 111 des Klimageräts 110 zur Lagerung des Lebensmittels 101. Zu diesem Zweck kann ein maschinen-erlernter Klassifikator verwendet werden, der eingerichtet ist, unterschiedlichen Sensordaten 122 unterschiedliche Klimabereiche 111 des Klimageräts 110 zuzuweisen.
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Das Verfahren 300 umfasst ferner das Ausgeben 303 von Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich 111 an den Nutzer 140. Die Information in Bezug auf den ermittelten Klimabereich 111 kann insbesondere mittels eines Projektors 112 erfolgen, der eingerichtet ist, ein optisches Signal 113 auf eine Wand des ermittelten Klimabereichs 111 zu projizieren.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des vorgeschlagenen Systems und/oder des vorgeschlagenen Verfahrens veranschaulichen sollen.
