智能屏控冰箱的專利技術研究及展望

梁 瓊

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心 蘇州 215163）

引言

冰箱作為現代人生活中的必需品，隨著大數據、互聯網、人工智能等技術在冰箱行業的滲透，已從中低端產品逐漸走向健康、智能、物聯網冰箱。人們通過對智能終端屏幕（顯控面板）進行控制（主要包括觸摸、機械按鈕），可以實時了解冰箱內部情況，語音控制、隔空多點觸控、手勢控制等技術實現人機交互、遠程控制冰箱，還可以進行菜譜查看、影音娛樂、在線購買等，從功能應用到構建智慧家居生態，實現多終端、多場景的大數據采集和共享。

目前，智能冰箱作為智能家電終端的典型家電代表，已然成為業界關注的焦點，國內外眾多知名企業均涉足智能冰箱領域，而智能冰箱通過操控智能屏幕實現人機交互等功能，不斷成為研發熱點，因而智能屏控冰箱技術的專利發展趨勢、技術布局策略、細分領域的研究和分析具有重要意義。

由智能屏控冰箱系統結構框架圖1可知，①通過智能傳感識別，將數據傳感采集至服務器數據庫（感知層）；②冰箱開發板配置固定IP,并與服務器在同一網段，可實現服務器上數據庫和客戶端之間的網絡通信（網絡層）；③手機等接入物聯網訪問服務器，對手機客戶端APP進行功能、性能測試，應用程序（APP）在不同界面都需要讀取服務器上對應的數據，后臺服務循環讀取數據，客戶端實現數據消息的推送等，即實現冰箱的終端管理，達到人機交互能力（應用層）[1]。

圖1 智能屏控冰箱的系統結構框架圖

1 全球專利技術概況

數據來源：本文選取中國專利文摘數據庫（CNABS）和外文數據庫（VEN）作為檢索庫，分別采用中英文關鍵詞對2021年07月14日之前公開的專利文獻進行檢索，經手工篩選和降噪，共挖掘專利文獻2289件作為研究分析樣本，其中在華申請1 744件進行統計分析。

從圖2可以看出，全球智能屏控冰箱專利申請量趨勢主要可以分為技術萌芽期、緩慢增長期、快速增長期、發展平穩期四個階段（圖2）。

圖2 全球智能屏控冰箱的專利申請量趨勢圖

1.1 技術萌芽期（2009年以前）

隨著1999年互聯網公司的逐漸興起，智能冰箱開始出現了相應的專利申請，該行業處于萌芽期，年專利申請量變化不大。該階段的冰箱智能化集中在變頻、節能、靜音、保鮮，但因開發技術、生產能力等方面因素的限制，專利產出較低，加上期間經歷了2008年全球經濟危機，每年平均申請量不超過10件。

1.2 緩慢增長期（2010～2012年）

這一階段的專利申請量雖然出現小幅度增長，但增長的比較緩慢，專利申請處于慢速發展期。年均申請量開始出現了兩位數增長，并到2012年申請量達到了近百余件，開始進入蓬勃發展期。

1.3 快速增長期（2013～2017年）

2014年作為中國智能冰箱“元年”，同時恰逢物聯網、云計算、人工智能等技術的不斷創新升級并與硬件嘗試緊密結合的關鍵時期，專利申請量態勢呈井噴之勢。受中國申請量猛增的影響，全球專利申請迎來了高速發展，智能冰箱產品出現了集中爆發的現象，該階段的專利申請量出現了突增的趨勢，在2017年已達到了最高峰值414件。

1.4 發展平穩期（2018～至今）

伴隨著智能冰箱技術不斷朝產業化發展，其專利申請量仍會維持增長，但專利申請數量呈現逐漸平穩發展趨勢，這主要是由于該領域的競爭格局基本形成、相關技術也發展成熟，行業整合轉型基本完成。特別是受2020年突如其來的新型冠狀病毒疫情的影響，預計未來幾年內專利申請數量會受到一定的影響。

2 全球專利申請趨勢分析

如圖3所示的智能屏控冰箱領域，中國是專利申請大國，在全球范圍的專利申請中，來自中國的專利申請量遙遙領先，達到1 421件，占全球專利申請總量的56 %；而來自美局、韓局的專利申請量位列第二、三位，分別為417 件、373件，分別占全球專利申請總量的16 %、15 % ；但根據技術來源國分析可知美局申請量中的主要申請人是韓國和日本；來自歐局、日局的專利申請量基本相當，分列第四、五位，占全球專利申請總量的比例依次為6 %、5 %左右（圖3）。根據全球專利分布餅圖可知中國、韓國、日本作為智能屏控冰箱技術的主要來源國家，其中韓國的技術研發靠前，技術水平處于領先地位。

圖3 全球專利技術申請量占比圖

3 全球主要申請人申請量分布

如圖4所示前十位申請人主要來自申請量排名靠前的韓國、中國、日本，且均為企業申請居多，可見這十家公司的研發程度高，具有技術領先地位。由圖4可知，排名前3的專利申請人分別是三星（SAMSUNG）、長虹（CHONGHONG）、海爾（Haier），共擁有專利429件，占世界相關專利總數的68.1 %，其中排名第一的三星（SAMSUNG）的申請量高達309件，遠遠高于排名第二的長虹（CHONGHONG）70件、第三的海爾（Haier）50 件。

圖4 智能屏控冰箱主要申請人排名圖

4 國內專利申請區域分布分析

從我國各省市的申請量排名（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。這十個省市的申請總量為 838件，占中國專利申請總量的83 %。

圖5 智能屏控冰箱在中國專利申請省市區域布局

從專利地域布局分析可知，中國智能屏控冰箱專利數量主要集中在廣東、江蘇、安徽、山東四省，總的專利申請量占全國申請總量的57 %。這些省市分布著各大知名冰箱企業，比如廣東省的華凌、云米、容聲、科龍，江蘇省的三星、博西家電、樂金，安徽省的美的、美菱，山東省的海爾、海信等品牌；與此同時，冰箱的研發基地也大多集中在沿海經濟帶 （長三角 、珠三角）以及直轄市（北京、上海）等，表明中國智能冰箱的發展現階段以這四省為導向，進行技術領導創新，形成良好的集群效應優勢。

5 智能屏控冰箱技術發展線路

通過梳理智能屏控冰箱的技術發展線路如圖6可以看出，其主要研究方向集中在智能傳感識別、通訊控制和終端控制屏。對于智能傳感識別技術，以食品識別（信息錄入 、食物保質期提醒）、溫濕/除霜等功能控制（遠程感溫、除霜）、照明亮屏（紅外傳感）、安防報警（紅外安防）、節能降噪（安息日節能模式、靜音變頻）、手勢動作識別（手勢控制）、健康管理（營養/熱量檢測）等為重點專利。

圖6 智能屏控冰箱技術發展線路

對于通訊控制技術，以軟件編程算法（智能開啟冰箱顯示屏的方法）、硬件控制（計算機訪問查詢冰箱、物聯網冷柜、視頻購物、語音控制家電、門鎖控制全屋家電）、通信模式（可通過屏幕通信的家用電器）等為重點專利；

對于終端控制屏技術，智能家居物聯（冰箱連入家庭網絡的智能廚房系統、物聯網IOT連接冰箱及其控制）、屏面板（TFT觸摸屏、化妝補光照明）、交互功能（冰箱連入家庭網絡的智能廚房系統 、紅外安防交互）等以為重點專利。

6 智能屏控冰箱技術分支及重點專利

從圖7可以看出，基于屏幕控制的智能冰箱的一級技術分支主要包括智能傳感識別，通信控制系統和冰箱終端控制屏管理三個部分，并給出了具體的重點專利及具體實施方式。

圖7 智能屏控冰箱技術分支及重點專利

7 技術展望

智能屏控冰箱的專利申請數量從2013年開始進入快速增長期，2014年作為中國智能冰箱“元年”，同時恰逢物聯網、云計算、人工智能等技術的不斷創新升級并與硬件嘗試緊密結合的關鍵時期，專利申請量態勢呈井噴之勢，特別是2017年申請量更是達到了第一個高峰值。智能冰箱將為中國人民帶來一場生活方式的革命，特別是2020年突如其來的新型冠狀病毒疫情催生了“宅經濟”，智能冰箱的無接觸式交互方法，無疑將為后疫情時代的人們帶來便捷舒適而又安全智能的生活體驗。

隨著物聯網（IoT）生態系統建設、中國5G商用等技術的發展帶動互聯網智能家電不斷升級，國內相關冰箱家電企業應制定更為適合的知識產權戰略，提高專利質量，增強專利的海外布局以及風險防控，在嶄新的跨技術領域發展中整合形成標準化專利技術，提高市場競爭力。