摘要：厨房用具智能化已经成为当前厨房电器产业现代化建设的客观需求与必然趋势。智能化的厨房用具设计可有效提升其使用性能，助力厨房用具可持续竞争发展。本文以工商业燃气炉具为例，基于人工智能技术、传感技术等现代科学技术的结合应用，就其智能化设计进行了简要分析，以期获得优质、高效、节能、环保、安全、智慧的燃气用具，更好服务人们生活。
关键词：智能化；燃气灶具；厨房电器
引言
《中国厨房电器产业技术路线图》明确指出：厨具智能化是厨具未来发展的主要方向与必然趋势。在以科技驱动创新的背景下，厨房用具的智能化发展将由“单品智能设计”逐渐发展为“物联智能设计”、“生态智能设计”。目前，厨房用具的智能化发展仍处于初级阶段，智能厨电产品设计尚不能满足消费者实际需求。对此，从消费者立场出发，加强智能化燃气灶具设计具有重要现实意义。
1智能化燃气炉具设计总思路
燃气灶具是一种以天然气、煤气、液化石油气为主要燃烧燃料，实现直火加热的厨房器具，是城镇居民烹饪不可或缺的工具。在燃气灶具使用过程中，燃料燃烧程度（燃烧效率）与燃料燃烧热量利用程度（燃烧热利用率）是影响燃气灶具热效率的关键因素[1]。因此，在进行燃气灶具设计时，可通过有效控制燃气灶具热效率影响因素，实现节能、减排、环保、高质等目的。因此，在面向酒店，商业厨房服务的工商业燃气炉具智能化设计过程中，主要从智能化控制器入手，以提高工商业燃气炉具的燃烧效率，减少能源浪费，提高市场满意度。
首先，智能控制器的决策系统能够根据燃气灶具火力大小的情况，由控制中心根据火力大小，控制风机转速的自动化调整，精准匹配燃烧供氧；其次，智能控制器的决策系统能够根据燃气灶具上厨具的使用情况，进行燃气阀门的自动控制，如当厨具移开灶台时压力传感器将检测到的结果传递给控制中心，由控制中心进行电子阀门开启与闭合，同时自动调整风机转速，改善燃气消耗问题；再次，火焰传感器实现燃气燃烧情况的自动化检测，并在自动报警系统作用下，与燃气报警器合作，当厨房燃气浓度达到一定标准时，进行自动熄火并发出告警信号；此外，基于系统自动检测技术、人体感应技术、触屏控制技术等技术的结合应用，进一步提升燃气灶具使用的安全水平，加强燃气事故的防范与管控[2]。
2智能化燃气炉具的硬件设计
工商业燃气炉具智能化控制系统（如图1）主要由电子点火系统、电子阀门控制系统、风机调速控制系统、人体感应系统、故障自检系统、无线通信系统、触屏控制系统、故障预警系统等共同组成[3]。
图1 智能化燃气灶具控制系统硬件结构
由于STC12C5A60S2单片机具备抗干扰能力强、功耗低、环境适用性强、电路可自动转换等优势。因此，在工商业燃气炉具智能化设计过程中，选用STC12C5A60S2为控制系统中的核心电路器。以便在保证电路器满足系统功能需求的同时，简化系统电路结构，降低燃气灶具的成本投入。
当燃气管道接通，用户使用炉具进行烹饪时，STC12C5A60S2单片机向控制开关的振荡电路发出点火指令，促使电路产生高频交流电触动二极管进行击穿放电，在振荡电路中逐渐形成电弧，达到电子打火、点火目的。与此同时，电子阀门进行燃气的自动化配送，当火焰传感器检测到点火处存在火焰后，电子点火停止工作。在此过程中，为保证燃气配送安全，降低燃气泄漏故障的产生，设计电子点火一次时长在六秒以内，如果在规定时间范围内火焰传感器没有检测到火焰则自动停止燃气的配送。与此同时，燃气灶具在使用过程中，为提升燃气灶具热效率，控制器能够根据实际情况进行风机调速控制，确保氧气供应的适量与适度，使燃气能够得到充分燃烧与利用。在此过程中，设计通过对双向可控硅进行控制实现风机调速自动化调节，进行氧气配送量的智能管控。即STC12C5A60S2单片机能够根据炉具火力大小，向双向可控硅控制系统发动控制信号，进行可控硅中导通控制角的调整，并以此控制风机的供电电压。通常情况下，控制角越大（小），风机供电电压有效值越小（大），风机转速越慢（快），供应燃气灶燃烧的氧气越少（多）。值得注意的是，在工商业炉具智能化设计过程中，为保证风机使用可靠性、安全性与耐久性，针对风机转速频繁调整现象，在控制电路中配置过零检测电路，只有风机供电电压有效值接近零电压时，才能够进行双向可控硅导通中可控角的调控，从而实现风机转速的准确调节。此外，智能化设计中配置了漏电检测电路，以实现控制系统运行过程中故障的自动化检测，及时发现并处理存在的安全隐患。在此过程中，漏电检测电路能够准确判断系统运行过程中是否存在漏电情况，当检测到漏电现象时向控制系统发送漏电信息，启动安全防护措施，实现炉具的及时熄火与断电。
3智能化燃气炉具的软件设计
软件系统是保证系统功能有效实现的关键所在，在软件系统设计过程中，基于智能化炉具设计要求，控制系统在初始化之后：一是，对系统进行自动化漏电测试，在保证漏电检测电路正常工作下进入后续操作环节。在此过程中，当漏电检测电路不能正常运行时，系统会通过无线通信系统发出预警信号，并切断电源，实现炉具漏电故障自动化管控。二是，触屏控制系统启动，炉具使用者通过触屏操作进行烹饪程序个性化选择与设置。在此过程中，系统会依据“配送氧气风机启动——电子点火装置启动——电子阀门燃气释放——各检测系统检测”的程序进行智能化控制。通常情况下，基于编程技术的科学应用，火焰检测器在持续六秒内没有检测到点火火焰时，将自动关闭电子阀门，并在三秒后关闭送氧风机，以保证系统运行的稳定与安全；燃气浓度检测器应用于炉具的使用时，厨房燃气浓度进行自动检测，当厨房燃气浓度达到一定程度后，关闭电器阀门与送氧风机，同时通过无线通信系统进行报警信号发送，切断炉具控制系统的供电电源；大火状态下，人体感应技术的应用能够感应人体与炉具之间的距离，当人体远离炉具时，炉具通过自动控火，确保使用安全。
4智能化燃气炉具的使用效益
对智能化燃气炉具使用效益进行分析，发现某酒店使用该燃气灶具比使用传统燃气炉具，节约了百分之二十以上的燃气燃料，一般酒店如果一天需要100kg燃料，智能化燃气炉具一年可节省约7300kg燃料，如果每公斤燃料需要6元，使用智能炉具可减少43800元的能源费用，且还相应减少烟气排放，有利于资源和环境保护及人体健康。由此可见，工商业燃气炉智能化设计与应用经济效益、环保效益显著，具备较为广阔的发展前景。
结论
综上所述，采用智能环保型控制器设计的智能化燃气炉具相对传统燃气炉具而言，经济性、实用性、安全性更强，市场发展空间更为广阔。面对新时期人们人们对家居生活的高要求、高期望，厨具企业应明确认知与掌握智能化厨具设计的重要性，并立足厨具特征与消费者需求，进行智能化设计，以更好丰富厨具使用性能，提升厨具使用安全水平，满足人们对高品质、高效率生活的需求。
参考文献
[1]李曾婷.AWE2018产品趋势观察 不止打“感情牌”,厨房电器带来全新智慧生活[J].电器,2018(04):54-55.
[2]尚海龙.厨房电器智能化:系统整合阶段开启[J].电器,2017(06):20-21.
[3]黄晓林,余晓超.一种智能型节能环保燃气灶控制器的设计[J].电子制作,2016(13):33-35.
论文作者:严世敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：炉具论文; 燃气论文; 风机论文; 过程中论文; 控制系统论文; 电路论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第11期论文;