新技術下的冰箱食品保鮮定時器

李晨夕 王勇祺 高亞麗 李政 劉猛

摘要：冰箱食品保鮮定時器的主要載體為冰箱，通過該產品可以使家用普通冰箱實現智能化。該產品由STM32控制、通過電容屏實現觸屏顯示與控制，結合時鐘模塊、語音播放模塊、WIFI模塊、機器視覺OpenCV技術實現該產品的控制，然后通過APP Inventor在Java環境下制作了一個APP，通過WIFI將數據同步到手機當中，使家用普通冰箱實現了互聯網+與人工智能的功能。

關鍵詞：保鮮定時器；STM32控制；機器視覺OpenCV；APP；互聯網+；人工智能

前言

隨著居民們越來越高的飲食需求和客觀氣候原因，冰箱已經成為人們日常生活中不可或缺的一部分。但是，我們經常會遇見如下情況，我們時常會將食物放在冰箱的保鮮層以后，忘記了是什么時候放進去的，然后將該食物遺忘在冰箱里面，當我們再回想起它的時候，該食物已經變質或者口味已經發生了極大的變化，從而導致食品浪費或者人們不慎食入該變質的食物造成身體上的巨大傷害。

更為嚴重的是，如果我們還未想起該變質食物而仍繼續將它放置在冰箱當中，則會滋生很多細菌，該細菌會適應冰箱保鮮層的溫度，從而不斷滋生繁殖。此時，冰箱中的各類食物則會成為細菌的養分，而我們的冰箱則會成為細菌們的天堂！

1.市場現狀

目前的智能冰箱實現保鮮的辦法是根據所存放食品所需的最佳溫度、濕度，最佳光照，異味及微生物的控制水平值來利用溫度傳感器和壓縮機控制食品保鮮的溫度及降溫速度、利用濕度傳感器和控濕裝置調節食品保鮮環境的濕度，利用氣味傳感器和凈味裝置降低食品保鮮環境的異味濃度，利用除菌裝置控制食品保鮮環境的微生物水平，以及利用光合保鮮裝置控制食品保鮮的光照保鮮。但是冰箱里一般放的食品多而雜，每類食品要達到最佳保鮮水平顯然不可能，那么唯一的辦法就是折中處理，即將條件調到所存食品的加權平均值，但這顯然又不夠保鮮。另一方面，該智能冰箱成本較高，不適宜普通家庭的使用，很難普及。同時，此類冰箱沒有將該食物的剩余保鮮周期具體的顯示在人們的視野之中，從而用戶沒有對該食物剩余保鮮期限有一個明確的了解。

基于此嚴峻的現實問題，我們在想可不可以制作一個產品，既可以以一種更加新穎的方式，將該食物的保鮮周期如同計時時鐘那樣非常具體的顯示在人們的視野之中，又可以極大地消減成本，使該技術可以通過對家用普通冰箱進行新的賦能，實現普通冰箱的智能化。產品操作簡單易行，可以讓不同年齡段的人們快速使用，讓人們買得起的同時又可以真切的感受到智能技術帶給人們的便利。

2.市場調查

我們抽取一千多名社會上各個年齡段的人們，通過對該項目設置的具體問題，準確的驗證了該產品的市場前景和用戶需求性。如下為對該數據的具體分析：首先，人們是否經常將食物遺忘在冰箱而使食物變質進行分析得出76.5%的人們都存在該情況，然后對該問題是否對人們的日常生活造成一定程度的困擾進行調查得出該問題對80.34%人們造成了一定程度的困擾，隨之基于該問題我們設計了該冰箱食品保鮮定時器，得到了84.13%的支持率，最后人們通過對我們產品的價格預算，實用性，方便性，可操作性等多方面考慮，最終有82.04%的人們覺得該冰箱食品保鮮定時器的市場前景是非常可觀的。通過分析該市場調研的數據，也進一步論證了該項目的可行性，同時也較為客觀的論證了該產品的潛在價值和市場前景。

3.可行性分析

3.1方案實施

本裝置主要用到設計STM32單片機、三維制圖軟件、機器視覺OpenCV和APP制作方面的知識。STM32單片機作為控制模塊主要負責整個裝置的運行過程，包括時鐘模塊來對保鮮時間計時，顯示屏的運行，與APP的無線連接，語音模塊的使用，以及與圖像識別裝置進行數據傳輸等；三維制圖軟件主要來進行該裝置的結構設計；OpenCV攝像頭識別主要負責對食品的圖像識別來獲取相應參數；同時通過APP Inventor制作出來一個APP，通過互聯網技術，實現用戶與產品的無線數據傳輸。

該冰箱食品保鮮定時器的作用對象是家用普通冰箱，通過磁吸附可以附著在冰箱上面，該產品外觀較為精致，體積與正常平板電腦一個大小，在冰箱上面可以作為一個小的裝飾品，不會影響冰箱的正常使用和外觀。該產品主要的功能是在將食品放入冰箱前在攝像頭前掃描，獲取此食品當前信息并與已存放在在大數據中的相應數據參數比對，獲取保鮮周期，并將食物的保鮮周期和剩余保鮮時間顯示在裝置的顯示屏中，然后通過 APP，將數據同步在手機當中方便遠程監控。當該食物的保鮮時間只剩一半時，該顯示屏中會出現剩余保鮮時間不足，請盡快食用的提醒；當保鮮時間已過，屏幕上會顯示該食物已經變質，同時該數據同步傳輸到手機當中。各類食物的保鮮周期我們已經通過數據查詢和統計（見附錄），可以準確的計算出來，同時已經將數據輸入到該裝置當中。用戶只需將食物放到冰箱即可，不需要額外的做一些動作。

3.2產品圖紙

3.3創新點分析

①利用圖像識別技術實現了該產品的全自動操作。通過利用機器視覺OpenCV技術，在用戶將該食物放在冰箱的同時，該裝置自動識別食物類別和剩余保鮮周期，然后將該食物的信息從大數據中調取到顯示屏上。

②制作了一個APP實現該產品的智能互聯。通過APP Inventor制作一個了AP，通過WI-FI傳輸、藍牙傳輸，實現了手機與產品的數據傳輸和控制，食品信息會呈現在設計的APP上，用戶能夠通過手機了解食品保鮮狀態，使食品保鮮器更加智能化，實現了智能互聯的意義所在。

③使家用普通冰箱實現智能化。通過在普通冰箱上附著該產品，從而使普通冰箱有了新型智能冰箱才擁有的技術，而用戶所付出的成本更低。

4.結束語

目前智能冰箱發展已經進入生態2.0時代，從云管家、云操控、云影音、云社區、云超市五維實現智能生態。就像智能電視一樣，未來智能冰箱很大可能通過生鮮、影音、菜譜等內容商民合作或者是以內容為主的垂直整合硬件開發模式來運營用戶，就像現在的小米、樂視一樣，生態圈模式將會在未來以水箱為核心的主流廚房經濟。企業更加注重保鮮技術。經歷了風冷和變頻的普及，今年冰箱的技術升級又回歸到了保鮮的本質。該產品除了可以實現保鮮定時的功能外，還運用智能互聯技術實現了手機與產品的數據傳輸和控制，更為重要的是此產品是在現有普通冰箱上的一個功能實現，成本較低，能真正的深入千家百戶，方便人們的生活。

參考文獻：

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[2]毛星云等 OpenCV3編程入門 電子工業出版社 2015.02

[3]張洋等 原子教你玩STM32（第二版）北京航空航天大學出版社 2015.11

[4]瞿紹軍 APP Iventor移動應用開發 人民郵電出版社 2016.08