科技创新引领家电行业智慧升级

(整期优先)网络出版时间:2023-03-29
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科技创新引领家电行业智慧升级

许志红

福州大学电气工程与自动化学院

随着AI、IoT、5G、大数据、云计算等技术在家电行业的进一步落地,正加速重构行业向着智能化、数字化、场景化变革,科技创新所带来的效果也越来越可见清晰摸得着,为家电行业带来更大的发展空间,不断催促家电行业朝场景化、套系化、多体化进行创新、演变,不断打破产业和行业的界限,让家电业迈上以“智”取胜、以智联世界的征程。

我国电器设备研发专家谢德伟突破产业界限,探索全新价值链与生态链。以科技创新实现产业破局跨越;以智能、数字技术引领未来,服务人民升级的美好生活;以战略思维重构产业双循环格局,推动了家用电器行业数字化、信息化、智能化发展。文章通过对谢德伟在电器设备领域的部分技术成果进行分析,展望中国家电行业未来导向。

关键词:电器设备、家用电器、物联网、人工智能、大数据、热水器

一、谢德伟部分科技成果概述

谢德伟,我国电器设备研发领域技术研发与实践项级专家,从事电器设备研发十余年,拥有扎实的理论知识和丰富的实践经验,对于家电行业的智能化发展有着独到的见解。他以新科技赋能,结合大数据、云计算、物联网、人工智能等先进科技,研发出“一种软水热水器”、“一种带电子防腐装置的电热水器”、“具有过滤功能的恒温阀及电热水器”、“基于机器学习算法的家用电器用电能耗管控系统”等数十项技术成果,以创新科技升级产品,降低使用能耗,提升了产品的智能性、精准度、高效性。

谢德伟的技术成果填补了行业发展的多项技术空白,创造了巨大的经济价值和交付效益,对家电行业的柔性化、数字化、信息化、智能化发展具有巨大的推动作用。

  1. 一种基于电力载波通信的电热水器控制系统

谢德伟从实际需求出发,研发出的这项技术成果是一种用于电热水器的智能化、高效、节能的控制技术系统,包括主控系统、水温采集模块、子控制系统与热水器状态显示模块. 电热水器主控制系统与多个子控制器系统通过市电电力线进行连接.主控系统中又包括电力载波通信模块、电源模块、温度推荐模块与继电器;而子控制系统包括子电力载波通信模块、子电源模块与子温度推荐模块,热水器内部设置有水温采集模块,热水器状态显示装置安装在浴室、洗手间或厨房的墙壁上。该系统通过电力载波通信模块将控制信号传输到电热水器,实现对电热水器的远程控制和监测。

 相比于传统的电热水器控制系统,该技术具有以下优势:
无需额外的通信线路,节省了安装和维护成本;可以实现多点远程控制和监测,提高了

使用的便捷性和安全性;可以根据用户的需求进行智能化控制,节约能源和降低使用成本。
该系统可以应用于各种类型的电热水器,包括家用电热水器、商用电热水器等。其优势

主要表现在提高了使用的便捷性和安全性,同时可以节约能源和降低使用成本,具有广泛的

应用前景和市场潜力。

2.一种带电子防腐装置的电热水器

这项技术成果内胆组件包括叠加设置且相互贯穿连通的上内胆和下内胆,内胆组件的下部设置有进水口和出水口,进水口安装有进水管,出水口安装有出水管,出水管延伸到内胆组件的顶部,上内胆的侧面固定设置有第一镁棒组件,下内胆的底面固定设置有第二镁棒组件,上内胆与下内胆上设置有加热组件,加热组件与电子阳极组件固定连接。电热水器本体的内胆组件中布设镁棒组件和电子阳极组件,通过镁棒组件与电子阳极组件交替保护电热水器本体的内胆组件。

目前储水式电热水器在我国城市家庭中保有量大,维护保养、元器件的寿命、内胆和加热器耐腐蚀程度都会影响热水器的使用寿命,其中内胆腐蚀后可能引起漏水、漏电、爆裂等问题,危及用户的人身和财产安全。毕崇强等人通过对比加热管防腐、镁棒阳极和电子阳极等防腐措施在储水式电热水器中的应用显示,安装镁棒是储水式热水器非常有效的热水器保护措施,而电子阳极则有着更为优越的表现。1

谢德伟的成果在技术应用上更为全面。他充分考虑了镁棒与电子阳极的保护效果并进行综合利用,通过镁棒组件与电子阳极组件交替保护电热水器本体的内胆组件,提升了内胆组件的防腐蚀保护效果,使得热水器的使用寿命得以大大延长。

3.具有过滤功能的恒温阀及电热水器

这项技术成果包括出水管主体、阀体与进水管主体,出水管主体与进水管主体分别镶嵌于阀体两侧,贯穿阀体两端部对称设置有卡簧,出水管主体左端内侧设置有过滤滤芯,上端开设有热水输出口,底端开设有恒温出水口,内部靠近恒温出水口设置有温度探头。使用时,热水器能够通过滤网与过滤滤芯阻止水垢及固体杂物进入恒温阀阀芯,达到清洁水质的作用。

作为中国热水器行业的主流产品,电热水器一直以安全耐用、水温稳定、控制方便、安装成本低等优势取胜,但由于一般热水器内胆中的水长时间存留,反复加热后容易成水垢、滋生细菌,影响用户的洗浴健康。2

谢德伟从实际应用出发,研制出了具有过滤功能的恒温阀及电热水器,能够阻止水垢及固体杂物进入恒温阀阀芯,有效吸除水中的余氯、重金属等有害物质,与水中的某些元素或杂质进行物理或化学反应,减少水垢的形成,达到净化用水效果,同时滤网、过滤滤芯的安装与拆卸也较为便捷,便于后期的清洗及定期更换,具有更强的适用性。

4.一种带有恒温混水阀的热水器

这项技术成果中,热水器本体上设有用于注入冷水的进水管和用于输出热水的出水管,同时设有自动调节冷热水比例的恒温混水阀组件,恒温混水阀组件通过两侧的弯管组件分别与进水管和出水管连接,使用时,通过在恒温混水阀组件的阀芯上设置高灵敏的感温元件,感知出水口水温的变化,并将反馈信息传送给控制板,控制板通过控制阀芯内的阀门移动,完成对冷水阀口和热水阀口开口大小的控制,实现恒温混水阀组件自动调节冷热水比例,从而使出水口水温稳定,达到恒温出水的目的。

欧阳山西等人曾通过技术对比,深入剖析了电子智能恒温技术的原理,提出了热水器出水恒温技术研究的新思路3。而谢德伟研发带有恒温混水阀的热水器功能更为完善,除了通常的控制加热和保护外,还具有较强的智能,能够根据用户设定的温度自动控制加热管的工作,给出恒定温度的出水以及漏电保护、相零检测和超温保护等功能,为用户带来了极大的便利。

5.基于机器学习算法的家用电器用电能耗管控系统

这项技术成果通过智能插座的设计解决了通过Zigbee终端节点实现对各模块的控制和信号的传输、利用各种保护模块实现了故障检测和保护、利用电能计量模块实现了对电能的计量问题。在Zigbee通信网络部分系统对包含硬件设备的设计、网络类型的选取和铺设等部分进行了设计,同时,又通过对上位系统的设计解决了数据库的建立、数据库服务器的建立、Web服务器的建立、用户端的功能实现等问题。

智能电网建设的飞速发展,对智能电网中的智能家用电器的要求越来越高,使得居民用户能源管控技术显得非常重要。熊克卿从激励和电价双重角度出发,制定了家用电器控制策略,从而达到改善用户的用电行为以及降低电器的用电能耗的目的4

谢德伟则更进一步,他的技术成果根据用户使用习惯,对预建立的样本模型库不断更新,对于用户家庭新增电器进行自我深度学习更新,用户也可在上位机客户端中对样本模型库中的电器列表进行管理,尤其是可以主动添加家庭新增电器进入样本模型库中,实现对家用电器的智能控制,有效地进行用电能耗管控,节约能源。该成果有效解决了以往的同类家用电器用电能耗管控系统功能不够全面,人机交互界面设计不友好,操作繁琐以及成本较高等问题,实现了家用电器的节能降耗。

6.基于人工智能的家用电器智能控制的一体化节能优化系统

这项技术成果包括客户端(电脑、智能手机)、无线网络、控制中心、网关、采集节点等部分。其中,客户端对于家电运行数据情况反映以后发出控制命令等,采集节点进行采集电视、空调以及照明灯等家用电器的功率、能耗、电压等等数据,掌握住电器运行状态。无线网络是进行建立起星型网络,对于家用电器的运行数据传输,智能家用电器的触摸屏主控器发送控制命令,涵盖了硬件平台、软件平台。网关可以传递触摸屏控制器跟无线网络间产生的信息。系统数据库采取SQL Server2012对家用电器运行的参数进行存储以及采集。

早在十年前,黄亮亮便进行了设计自动切断处于待机电源的插座和红外编码学习功能的ZigBee控制器,通过家电的红外遥控来控制电源插座和调光灯,减少家用电器待机功耗的研究5。在人工智能技术高速发展的今天,家用电器的智能节能控制迈向了新的发展方向。谢德伟研发了一种基于人工智能的家用电器智能控制的一体化节能优化系统,通过人工智能技术的关键算法对整体家电设备的运行情况进行优化调节,在提高智能化的控制家用电器同时落实节能管理,大大提高了家用电器的节能性能表现。

二、家电产业未来发展分析

随着人们收入水平的提高及消费水平的增强,人们对家电行业提出更高层次的需求,消费者对节能、环保、智能、安全的家电更加青睐,同时随着产品同质化严重,产品质量参差不齐等问题的出现,企业需要不断加强产品创新,找寻差异化竞争才能更好的立足于市场,未来家电行业市场规模将不断扩大。

1.智能化

随着物联网、5G技术的不断发展,未来的家电产品的走向,也将从实用单一向可定制化智能操作方向发展,智能电视、智能冰箱、智能洗衣机……随着新科技在家电技术的应用加深,可以更进一步实现智能控制、智能识别、智能调节等功能,给人们的生活带来便利。另外,家电不断和智能家居、智能安防、智能照明等功能一体化,使家电更加智能化,更加便捷、安全、节能。

2.网络化

未来,家电将更加网络化,可以实现远程控制、远程监控、远程诊断等功能,使家电更加网络化。目前市面上的智控产品。可以实现一定程度的网络互联智能管理。但是真正实现更深层的智能(如自主学习云计算控制等)还需要进一步的推进,但是未来可期。

3.低碳化

双碳是家电行业发展方向。纵观近年来家电企业的发展轨迹,可以看到,当前家电企业已承担起绿色中国重任。在生产源头上,采用材料优化、材料替代、工艺改进等手段,实现源头减碳;在产品绿色包装上,采用环保材料、重复利用等方式,进一步减少对水环境、大气环境等的污染;在技术创新上,从应用清洁能源、到改进生产技术、再到融合智能技术,家电企业的双碳践行落实到方方面面;产品不断在技术功能上寻求创新升级,以确保消费者在使用产品过程中收获更完善体验的同时,也让产品更具环保属性。未来,随着科技的不断发展,家电企业也将通过技术升级、低碳生产、产品节能来提升产品绿色环保的性能。

结语

谢德伟的技术成果以大数据、物联网、人工智能等新一代科学技术为基础,以工业化互联网为支撑,极大地推动了中国家电行业的创新发展,全面提升了行业的数字化、信息化、智能化水平,具有着极强的前瞻性、先进行、创新性和行业突破性,充分展现了谢德伟扎实的理论基础和卓越的科技研发能力。相信在未来,谢德伟将继续专注于电器设备技术研发,积极推动中国家电行业健康可持续发展。

参考文献:

【1】毕崇强、王伯燕、徐传芳:《储水式电热水器防腐技术浅析》;《家电科技》2021年4期

【2】苏亮:《健康洗浴净水洗热水器引领中国用水趋势》;《家用电器(绿色家电)》 2015年9期

【3】欧阳山西、董越、金玉章:《热水器出水恒温技术研究》;《家电科技》2013年11期

【4】熊克卿:《基于数据挖掘的居民用户能源管控技术研究》;华北电力大学;硕士;学位年度:2016

【5】黄亮亮:《基于ZigBee通信可供远程控制和节能研究》;《科技创新与应用》2014年31期