智能屏控冰箱的專(zhuān)利技術(shù)研究及展望

梁 瓊

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心 蘇州 215163）

引言

冰箱作為現(xiàn)代人生活中的必需品，隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)在冰箱行業(yè)的滲透，已從中低端產(chǎn)品逐漸走向健康、智能、物聯(lián)網(wǎng)冰箱。人們通過(guò)對(duì)智能終端屏幕（顯控面板）進(jìn)行控制（主要包括觸摸、機(jī)械按鈕），可以實(shí)時(shí)了解冰箱內(nèi)部情況，語(yǔ)音控制、隔空多點(diǎn)觸控、手勢(shì)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、遠(yuǎn)程控制冰箱，還可以進(jìn)行菜譜查看、影音娛樂(lè)、在線購(gòu)買(mǎi)等，從功能應(yīng)用到構(gòu)建智慧家居生態(tài)，實(shí)現(xiàn)多終端、多場(chǎng)景的大數(shù)據(jù)采集和共享。

目前，智能冰箱作為智能家電終端的典型家電代表，已然成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外眾多知名企業(yè)均涉足智能冰箱領(lǐng)域，而智能冰箱通過(guò)操控智能屏幕實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互等功能，不斷成為研發(fā)熱點(diǎn)，因而智能屏控冰箱技術(shù)的專(zhuān)利發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)布局策略、細(xì)分領(lǐng)域的研究和分析具有重要意義。

由智能屏控冰箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖1可知，①通過(guò)智能傳感識(shí)別，將數(shù)據(jù)傳感采集至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)（感知層）；②冰箱開(kāi)發(fā)板配置固定IP,并與服務(wù)器在同一網(wǎng)段，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫(kù)和客戶(hù)端之間的網(wǎng)絡(luò)通信（網(wǎng)絡(luò)層）；③手機(jī)等接入物聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)器，對(duì)手機(jī)客戶(hù)端APP進(jìn)行功能、性能測(cè)試，應(yīng)用程序（APP）在不同界面都需要讀取服務(wù)器上對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，后臺(tái)服務(wù)循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)消息的推送等，即實(shí)現(xiàn)冰箱的終端管理，達(dá)到人機(jī)交互能力（應(yīng)用層）[1]。

圖1 智能屏控冰箱的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

1 全球?qū)＠夹g(shù)概況

數(shù)據(jù)來(lái)源：本文選取中國(guó)專(zhuān)利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）和外文數(shù)據(jù)庫(kù)（VEN）作為檢索庫(kù)，分別采用中英文關(guān)鍵詞對(duì)2021年07月14日之前公開(kāi)的專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，經(jīng)手工篩選和降噪，共挖掘?qū)＠墨I(xiàn)2289件作為研究分析樣本，其中在華申請(qǐng)1 744件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

從圖2可以看出，全球智能屏控冰箱專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)主要可以分為技術(shù)萌芽期、緩慢增長(zhǎng)期、快速增長(zhǎng)期、發(fā)展平穩(wěn)期四個(gè)階段（圖2）。

圖2 全球智能屏控冰箱的專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)圖

1.1 技術(shù)萌芽期（2009年以前）

隨著1999年互聯(lián)網(wǎng)公司的逐漸興起，智能冰箱開(kāi)始出現(xiàn)了相應(yīng)的專(zhuān)利申請(qǐng)，該行業(yè)處于萌芽期，年專(zhuān)利申請(qǐng)量變化不大。該階段的冰箱智能化集中在變頻、節(jié)能、靜音、保鮮，但因開(kāi)發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)能力等方面因素的限制，專(zhuān)利產(chǎn)出較低，加上期間經(jīng)歷了2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)，每年平均申請(qǐng)量不超過(guò)10件。

1.2 緩慢增長(zhǎng)期（2010～2012年）

這一階段的專(zhuān)利申請(qǐng)量雖然出現(xiàn)小幅度增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)的比較緩慢，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诼侔l(fā)展期。年均申請(qǐng)量開(kāi)始出現(xiàn)了兩位數(shù)增長(zhǎng)，并到2012年申請(qǐng)量達(dá)到了近百余件，開(kāi)始進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。

1.3 快速增長(zhǎng)期（2013～2017年）

2014年作為中國(guó)智能冰箱“元年”，同時(shí)恰逢物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的不斷創(chuàng)新升級(jí)并與硬件嘗試緊密結(jié)合的關(guān)鍵時(shí)期，專(zhuān)利申請(qǐng)量態(tài)勢(shì)呈井噴之勢(shì)。受中國(guó)申請(qǐng)量猛增的影響，全球?qū)＠暾?qǐng)迎來(lái)了高速發(fā)展，智能冰箱產(chǎn)品出現(xiàn)了集中爆發(fā)的現(xiàn)象，該階段的專(zhuān)利申請(qǐng)量出現(xiàn)了突增的趨勢(shì)，在2017年已達(dá)到了最高峰值414件。

1.4 發(fā)展平穩(wěn)期（2018～至今）

伴隨著智能冰箱技術(shù)不斷朝產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，其專(zhuān)利申請(qǐng)量仍會(huì)維持增長(zhǎng)，但專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量呈現(xiàn)逐漸平穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)，這主要是由于該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局基本形成、相關(guān)技術(shù)也發(fā)展成熟，行業(yè)整合轉(zhuǎn)型基本完成。特別是受2020年突如其來(lái)的新型冠狀病毒疫情的影響，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量會(huì)受到一定的影響。

2 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)分析

如圖3所示的智能屏控冰箱領(lǐng)域，中國(guó)是專(zhuān)利申請(qǐng)大國(guó)，在全球范圍的專(zhuān)利申請(qǐng)中，來(lái)自中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量遙遙領(lǐng)先，達(dá)到1 421件，占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的56 %；而來(lái)自美局、韓局的專(zhuān)利申請(qǐng)量位列第二、三位，分別為417 件、373件，分別占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的16 %、15 % ；但根據(jù)技術(shù)來(lái)源國(guó)分析可知美局申請(qǐng)量中的主要申請(qǐng)人是韓國(guó)和日本；來(lái)自歐局、日局的專(zhuān)利申請(qǐng)量基本相當(dāng)，分列第四、五位，占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的比例依次為6 %、5 %左右（圖3）。根據(jù)全球?qū)＠植硷瀳D可知中國(guó)、韓國(guó)、日本作為智能屏控冰箱技術(shù)的主要來(lái)源國(guó)家，其中韓國(guó)的技術(shù)研發(fā)靠前，技術(shù)水平處于領(lǐng)先地位。

圖3 全球?qū)＠夹g(shù)申請(qǐng)量占比圖

3 全球主要申請(qǐng)人申請(qǐng)量分布

如圖4所示前十位申請(qǐng)人主要來(lái)自申請(qǐng)量排名靠前的韓國(guó)、中國(guó)、日本，且均為企業(yè)申請(qǐng)居多，可見(jiàn)這十家公司的研發(fā)程度高，具有技術(shù)領(lǐng)先地位。由圖4可知，排名前3的專(zhuān)利申請(qǐng)人分別是三星（SAMSUNG）、長(zhǎng)虹（CHONGHONG）、海爾（Haier），共擁有專(zhuān)利429件，占世界相關(guān)專(zhuān)利總數(shù)的68.1 %，其中排名第一的三星（SAMSUNG）的申請(qǐng)量高達(dá)309件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于排名第二的長(zhǎng)虹（CHONGHONG）70件、第三的海爾（Haier）50 件。

圖4 智能屏控冰箱主要申請(qǐng)人排名圖

4 國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)區(qū)域分布分析

從我國(guó)各省市的申請(qǐng)量排名（圖5）看，排名前十的省市依次為：廣東、江蘇、安徽、山東、浙江、北京、四川、上海、湖南和天津。這十個(gè)省市的申請(qǐng)總量為 838件，占中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)總量的83 %。

圖5 智能屏控冰箱在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)省市區(qū)域布局

從專(zhuān)利地域布局分析可知，中國(guó)智能屏控冰箱專(zhuān)利數(shù)量主要集中在廣東、江蘇、安徽、山東四省，總的專(zhuān)利申請(qǐng)量占全國(guó)申請(qǐng)總量的57 %。這些省市分布著各大知名冰箱企業(yè)，比如廣東省的華凌、云米、容聲、科龍，江蘇省的三星、博西家電、樂(lè)金，安徽省的美的、美菱，山東省的海爾、海信等品牌；與此同時(shí)，冰箱的研發(fā)基地也大多集中在沿海經(jīng)濟(jì)帶 （長(zhǎng)三角 、珠三角）以及直轄市（北京、上海）等，表明中國(guó)智能冰箱的發(fā)展現(xiàn)階段以這四省為導(dǎo)向，進(jìn)行技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)新，形成良好的集群效應(yīng)優(yōu)勢(shì)。

5 智能屏控冰箱技術(shù)發(fā)展線路

通過(guò)梳理智能屏控冰箱的技術(shù)發(fā)展線路如圖6可以看出，其主要研究方向集中在智能傳感識(shí)別、通訊控制和終端控制屏。對(duì)于智能傳感識(shí)別技術(shù)，以食品識(shí)別（信息錄入 、食物保質(zhì)期提醒）、溫濕/除霜等功能控制（遠(yuǎn)程感溫、除霜）、照明亮屏（紅外傳感）、安防報(bào)警（紅外安防）、節(jié)能降噪（安息日節(jié)能模式、靜音變頻）、手勢(shì)動(dòng)作識(shí)別（手勢(shì)控制）、健康管理（營(yíng)養(yǎng)/熱量檢測(cè)）等為重點(diǎn)專(zhuān)利。

圖6 智能屏控冰箱技術(shù)發(fā)展線路

對(duì)于通訊控制技術(shù)，以軟件編程算法（智能開(kāi)啟冰箱顯示屏的方法）、硬件控制（計(jì)算機(jī)訪問(wèn)查詢(xún)冰箱、物聯(lián)網(wǎng)冷柜、視頻購(gòu)物、語(yǔ)音控制家電、門(mén)鎖控制全屋家電）、通信模式（可通過(guò)屏幕通信的家用電器）等為重點(diǎn)專(zhuān)利；

對(duì)于終端控制屏技術(shù)，智能家居物聯(lián)（冰箱連入家庭網(wǎng)絡(luò)的智能廚房系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)IOT連接冰箱及其控制）、屏面板（TFT觸摸屏、化妝補(bǔ)光照明）、交互功能（冰箱連入家庭網(wǎng)絡(luò)的智能廚房系統(tǒng) 、紅外安防交互）等以為重點(diǎn)專(zhuān)利。

6 智能屏控冰箱技術(shù)分支及重點(diǎn)專(zhuān)利

從圖7可以看出，基于屏幕控制的智能冰箱的一級(jí)技術(shù)分支主要包括智能傳感識(shí)別，通信控制系統(tǒng)和冰箱終端控制屏管理三個(gè)部分，并給出了具體的重點(diǎn)專(zhuān)利及具體實(shí)施方式。

圖7 智能屏控冰箱技術(shù)分支及重點(diǎn)專(zhuān)利

7 技術(shù)展望

智能屏控冰箱的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量從2013年開(kāi)始進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，2014年作為中國(guó)智能冰箱“元年”，同時(shí)恰逢物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的不斷創(chuàng)新升級(jí)并與硬件嘗試緊密結(jié)合的關(guān)鍵時(shí)期，專(zhuān)利申請(qǐng)量態(tài)勢(shì)呈井噴之勢(shì)，特別是2017年申請(qǐng)量更是達(dá)到了第一個(gè)高峰值。智能冰箱將為中國(guó)人民帶來(lái)一場(chǎng)生活方式的革命，特別是2020年突如其來(lái)的新型冠狀病毒疫情催生了“宅經(jīng)濟(jì)”，智能冰箱的無(wú)接觸式交互方法，無(wú)疑將為后疫情時(shí)代的人們帶來(lái)便捷舒適而又安全智能的生活體驗(yàn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)、中國(guó)5G商用等技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能家電不斷升級(jí)，國(guó)內(nèi)相關(guān)冰箱家電企業(yè)應(yīng)制定更為適合的知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，提高專(zhuān)利質(zhì)量，增強(qiáng)專(zhuān)利的海外布局以及風(fēng)險(xiǎn)防控，在嶄新的跨技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展中整合形成標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)利技術(shù)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。