智能屏控冰箱的专利技术研究及展望

梁 琼

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 苏州 215163）

引言

冰箱作为现代人生活中的必需品，随着大数据、互联网、人工智能等技术在冰箱行业的渗透，已从中低端产品逐渐走向健康、智能、物联网冰箱。人们通过对智能终端屏幕（显控面板）进行控制（主要包括触摸、机械按钮），可以实时了解冰箱内部情况，语音控制、隔空多点触控、手势控制等技术实现人机交互、远程控制冰箱，还可以进行菜谱查看、影音娱乐、在线购买等，从功能应用到构建智慧家居生态，实现多终端、多场景的大数据采集和共享。

目前，智能冰箱作为智能家电终端的典型家电代表，已然成为业界关注的焦点，国内外众多知名企业均涉足智能冰箱领域，而智能冰箱通过操控智能屏幕实现人机交互等功能，不断成为研发热点，因而智能屏控冰箱技术的专利发展趋势、技术布局策略、细分领域的研究和分析具有重要意义。

由智能屏控冰箱系统结构框架图1可知，①通过智能传感识别，将数据传感采集至服务器数据库（感知层）；②冰箱开发板配置固定IP,并与服务器在同一网段，可实现服务器上数据库和客户端之间的网络通信（网络层）；③手机等接入物联网访问服务器，对手机客户端APP进行功能、性能测试，应用程序（APP）在不同界面都需要读取服务器上对应的数据，后台服务循环读取数据，客户端实现数据消息的推送等，即实现冰箱的终端管理，达到人机交互能力（应用层）[1]。

图1 智能屏控冰箱的系统结构框架图

1 全球专利技术概况

数据来源：本文选取中国专利文摘数据库（CNABS）和外文数据库（VEN）作为检索库，分别采用中英文关键词对2021年07月14日之前公开的专利文献进行检索，经手工筛选和降噪，共挖掘专利文献2289件作为研究分析样本，其中在华申请1 744件进行统计分析。

从图2可以看出，全球智能屏控冰箱专利申请量趋势主要可以分为技术萌芽期、缓慢增长期、快速增长期、发展平稳期四个阶段（图2）。

图2 全球智能屏控冰箱的专利申请量趋势图

1.1 技术萌芽期（2009年以前）

随着1999年互联网公司的逐渐兴起，智能冰箱开始出现了相应的专利申请，该行业处于萌芽期，年专利申请量变化不大。该阶段的冰箱智能化集中在变频、节能、静音、保鲜，但因开发技术、生产能力等方面因素的限制，专利产出较低，加上期间经历了2008年全球经济危机，每年平均申请量不超过10件。

1.2 缓慢增长期（2010～2012年）

这一阶段的专利申请量虽然出现小幅度增长，但增长的比较缓慢，专利申请处于慢速发展期。年均申请量开始出现了两位数增长，并到2012年申请量达到了近百余件，开始进入蓬勃发展期。

1.3 快速增长期（2013～2017年）

2014年作为中国智能冰箱“元年”，同时恰逢物联网、云计算、人工智能等技术的不断创新升级并与硬件尝试紧密结合的关键时期，专利申请量态势呈井喷之势。受中国申请量猛增的影响，全球专利申请迎来了高速发展，智能冰箱产品出现了集中爆发的现象，该阶段的专利申请量出现了突增的趋势，在2017年已达到了最高峰值414件。

1.4 发展平稳期（2018～至今）

伴随着智能冰箱技术不断朝产业化发展，其专利申请量仍会维持增长，但专利申请数量呈现逐渐平稳发展趋势，这主要是由于该领域的竞争格局基本形成、相关技术也发展成熟，行业整合转型基本完成。特别是受2020年突如其来的新型冠状病毒疫情的影响，预计未来几年内专利申请数量会受到一定的影响。

2 全球专利申请趋势分析

如图3所示的智能屏控冰箱领域，中国是专利申请大国，在全球范围的专利申请中，来自中国的专利申请量遥遥领先，达到1 421件，占全球专利申请总量的56 %；而来自美局、韩局的专利申请量位列第二、三位，分别为417 件、373件，分别占全球专利申请总量的16 %、15 % ；但根据技术来源国分析可知美局申请量中的主要申请人是韩国和日本；来自欧局、日局的专利申请量基本相当，分列第四、五位，占全球专利申请总量的比例依次为6 %、5 %左右（图3）。根据全球专利分布饼图可知中国、韩国、日本作为智能屏控冰箱技术的主要来源国家，其中韩国的技术研发靠前，技术水平处于领先地位。

图3 全球专利技术申请量占比图

3 全球主要申请人申请量分布

如图4所示前十位申请人主要来自申请量排名靠前的韩国、中国、日本，且均为企业申请居多，可见这十家公司的研发程度高，具有技术领先地位。由图4可知，排名前3的专利申请人分别是三星（SAMSUNG）、长虹（CHONGHONG）、海尔（Haier），共拥有专利429件，占世界相关专利总数的68.1 %，其中排名第一的三星（SAMSUNG）的申请量高达309件，远远高于排名第二的长虹（CHONGHONG）70件、第三的海尔（Haier）50 件。

图4 智能屏控冰箱主要申请人排名图

4 国内专利申请区域分布分析

从我国各省市的申请量排名（图5）看，排名前十的省市依次为：广东、江苏、安徽、山东、浙江、北京、四川、上海、湖南和天津。这十个省市的申请总量为 838件，占中国专利申请总量的83 %。

图5 智能屏控冰箱在中国专利申请省市区域布局

从专利地域布局分析可知，中国智能屏控冰箱专利数量主要集中在广东、江苏、安徽、山东四省，总的专利申请量占全国申请总量的57 %。这些省市分布着各大知名冰箱企业，比如广东省的华凌、云米、容声、科龙，江苏省的三星、博西家电、乐金，安徽省的美的、美菱，山东省的海尔、海信等品牌；与此同时，冰箱的研发基地也大多集中在沿海经济带 （长三角 、珠三角）以及直辖市（北京、上海）等，表明中国智能冰箱的发展现阶段以这四省为导向，进行技术领导创新，形成良好的集群效应优势。

5 智能屏控冰箱技术发展线路

通过梳理智能屏控冰箱的技术发展线路如图6可以看出，其主要研究方向集中在智能传感识别、通讯控制和终端控制屏。对于智能传感识别技术，以食品识别（信息录入 、食物保质期提醒）、温湿/除霜等功能控制（远程感温、除霜）、照明亮屏（红外传感）、安防报警（红外安防）、节能降噪（安息日节能模式、静音变频）、手势动作识别（手势控制）、健康管理（营养/热量检测）等为重点专利。

图6 智能屏控冰箱技术发展线路

对于通讯控制技术，以软件编程算法（智能开启冰箱显示屏的方法）、硬件控制（计算机访问查询冰箱、物联网冷柜、视频购物、语音控制家电、门锁控制全屋家电）、通信模式（可通过屏幕通信的家用电器）等为重点专利；

对于终端控制屏技术，智能家居物联（冰箱连入家庭网络的智能厨房系统、物联网IOT连接冰箱及其控制）、屏面板（TFT触摸屏、化妆补光照明）、交互功能（冰箱连入家庭网络的智能厨房系统 、红外安防交互）等以为重点专利。

6 智能屏控冰箱技术分支及重点专利

从图7可以看出，基于屏幕控制的智能冰箱的一级技术分支主要包括智能传感识别，通信控制系统和冰箱终端控制屏管理三个部分，并给出了具体的重点专利及具体实施方式。

图7 智能屏控冰箱技术分支及重点专利

7 技术展望

智能屏控冰箱的专利申请数量从2013年开始进入快速增长期，2014年作为中国智能冰箱“元年”，同时恰逢物联网、云计算、人工智能等技术的不断创新升级并与硬件尝试紧密结合的关键时期，专利申请量态势呈井喷之势，特别是2017年申请量更是达到了第一个高峰值。智能冰箱将为中国人民带来一场生活方式的革命，特别是2020年突如其来的新型冠状病毒疫情催生了“宅经济”，智能冰箱的无接触式交互方法，无疑将为后疫情时代的人们带来便捷舒适而又安全智能的生活体验。

随着物联网（IoT）生态系统建设、中国5G商用等技术的发展带动互联网智能家电不断升级，国内相关冰箱家电企业应制定更为适合的知识产权战略，提高专利质量，增强专利的海外布局以及风险防控，在崭新的跨技术领域发展中整合形成标准化专利技术，提高市场竞争力。