智能家电参考文献,气体传感器在智能家电中的应用正在进行中

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熊明洲张谦侯晓东王成成石磊


珠海楚电器有限公司


概括


抽象的


传感器是实现家电智能化的重要传感器件。气体传感器作为成熟的传感器器件,目前仅应用于空气净化器、空气净化器等家电领域的简单应用。随着传感器阵列和智能算法的引入,气体传感器在家电领域有了更多潜在的应用场景。首先,我们简单介绍了气体传感器的原理和识别算法,然后讨论了气体传感器和阵列在家电领域的养护、烹饪、健康监测等智能场景中的潜在应用。我们提出了消费电子应用中遇到的气体传感器的一致性题。最后,我们对未来的发展进行了展望,并提出了促进应用发展的建议。加强气体传感器阵列研究,加强传感器企业间的合作开发。增强家电应用场景的数据积累。


关键词


关键词


气体传感器;智能家电;


DOI:1019784/jcnkiissn1672-0172202301017


0简介


随着国内经济水平的快速提高,消费者对智能电器产品的需求日益强烈。如何让家电变得更智能、更健康、更有趣,成为众多家电企业关注的焦点。传感器作为家电走向智能化的重要传感器件,在此过程中发挥着非常重要的作用。气体传感器是检测异味的关键部件,用于检测空气净化器、空气净化器等产品中的甲醛和TVOC,并逐渐在其他家电产品中得到使用和发展。相比于决策结果被提前“固化”的非智能家电[1],气体传感器随着传感器智能算法的引入,可以应用在更多家电中。本文概述了气体传感器和阵列在家电领域的发展,提出了气体传感器在家电领域应用时面临的挑战,展望了未来的发展,并提出了促进应用发展的建议。


1气体传感器概述


11气体传感器分类


早在20世纪60年代,就有学者开始对气体传感器的基本原理和初步应用进行研究。1962年,Seiyama等人首次使用金属氧化物半导体薄膜来检测气体成分。1982年,Persaud等人首先构建了由三个半导体气体传感器组成的气体传感器阵列,并利用模式识别方法定性区分玫瑰油、丁香油等各种挥发性气体成分。


目前,气体传感器根据其工作原理、气敏材料类型和制造工艺的不同可分为多种类型。根据其工作原理的不同,大致可分为五类半导体气体型、电化学型、催化燃烧型、红外气体传感器、PID光电传感器。据统计,2020年电化学气体传感器占据最大份额,为5288个,其次是红外气体传感器,份额为2406个,其次是催化燃烧型、半导体型和PID光电型,分别占据1104个、817个和385个。市场份额。]。不同类型的气体传感器主要检测不同的气体,其性能也有一定的差异。不同类型传感器的工作原理、优缺点如表1所示。


表1不同类型气体传感器的比较


12个气体传感器阵列


单一气体传感器根据气体响应的不同而具有不同的灵敏度,但气体传感器的宽光谱响应会带来特异性低、当多种气体同时存在时容易受到干扰等题。实施单个气体传感器来识别气体种类的成分。例如,特定传感器可能对10ppm甲醛和10ppm乙醇有不同的响应,但对6ppm甲醛和10ppm乙醇的响应表现出相同的变化,从而很难判断传感器是哪种气体。当两种或多种气体混合时,单个气体传感器无法识别这种复杂的情况。


采用多个气体传感器组成阵列可以有效解决传感器的宽光谱响应题。传感器阵列扩大了气体检测的规模,获取更多的信号可以估计更多的参数,提高判断和识别能力。


由于现实场景中存在许多不同类型的气体,因此提高传感器识别特定气体的能力通常需要构建具有尽可能多的差异化传感器的阵列。然而,随着气体传感器阵列中使用的传感器数量的增加,后续的数据处理变得更加复杂并且系统成本增加。因此,优化传感器阵列以平衡传感器的数量、类型和识别能力就显得尤为必要。传感器阵列优化可以通过减少阵列中使用的气体传感器的数量来降低传感器阵列的使用成本,避免后续数据处理带来的复杂性[5]。常用的传感器阵列优化方法包括基于相关系数的方法和聚类分析方法[6]。


2气体识别算法


气体传感器阵列识别算法的理论基础是模式识别。所谓模式识别是一种利用基于样本特征已知的特定数据的计算方法将其映射到特定模式类别的技术[7]。模式识别一般由信息获取、预处理、特征提取与选择、分类模型选择四部分组成[8]。


数据预处理包括信号去噪、基线校正、均值中心化、归一化等操作。预处理可以滤除信号采集过程中出现的干扰或噪声。此外,数据在预处理过程中通常会进行某种程度的转换。常用的变换方法,例如数据归一化,可以通过将特征线性映射到[0,1],使得所有特征具有相同的大小,从而为分类模型提供合适的数据。


特征选择是指直接从原始特征集中选择最具代表性的特征[9]。特征选择可以保持数据的原始特征,最终的降维数据实际上是原始数据集的子集。通常提取的特征值包括响应曲线的平均值、积分值、最大斜率、最大变化量和最大值[10]。特征提取是指通过数据转换或数据映射将原始特征转化为新特征[11]。新特征源自原始特征,但新数据集与原始数据集之间的关系可能不可见。特征选择和提取是从提取的特征中寻找最优特征子集的过程。这使您可以去除冗余特征,减少不相关特征的数量,简化学习复杂性,加速模型训练并提高泛化能力。特征选择主要通过单特征对齐方法、多特征对齐方法、特征缩减去除方法等进行[12]。


气体传感器阵列中使用的分类模型主要包括主成析、线性判别分析、逻辑回归、决策树、随机森林和人工神经网络。其中PCA和ANN应用最为广泛。关于气体传感器阵列算法的文献相当多,这里不再赘述。


3气体传感器在家电相关智能场景中的应用


GB/T28219-2018《智能家电通用技术要求》强调了智能家电的感知和学习能力[13]。气体传感器是家电中重要的检测器件,长期应用于空气净化器、空调[14]等产品中,用于检测甲醛、TVOC等气体,但大多数应用只是单一传感器的简单应用。传感器与智能还相去甚远,智能上还存在一定差距,尚未达到《智能家电通用技术要求》所要求的学习能力。随着信息技术的不断发展和人工智能算法的成熟,利用传感器阵列和人工嗅觉系统的智能家电研究日益普遍。本节综述列出了文献中在一些新的应用场景中使用气体传感器或气体传感器阵列结合人工智能算法的示例,其中一些场景尚未探索。实际上,这尚未实施。我们希望文献中的例子能够启发人们对智能应用场景的进一步探索。


31应用气体传感器保鲜


食品在保存过程中,由于食品本身的呼吸、酶反应或外界微生物的作用,食品中的大分子逐渐分解,释放出难以接受的气味。因此,利用气体传感器来监测食品储存的新鲜度越来越受到冰箱制造商的关注。


表2总结了常见食品在新鲜和变质时产生的特征气体成分[15]。从表2可以看出,酒精和胺类是食品腐败产生的主要物质,目前商品化的气体传感器可以在一定程度上对其做出响应。


表2各类食品特征气体成分表


对于冰箱应用场景来说,当不同数量的食物、不同种类的食物混合在一起时,气体的变化会影响食物新鲜度的判断。另外,冰箱实际使用场景的复杂性,如用户开关门、压缩机启停、内部空气循环等,也会影响传感器的判断。胡海梅[16]研究了冰箱使用过程中的各种影响因素对冰箱内气体传感器阵列监测食品新鲜度的影响。测试结果表明,冰箱断电时间、被测房间门打开时间、被测房间温度等因素都会影响气味传感器的信号采集。这说明,与实验室的理想环境不同,即使将气体传感器应用到冰箱上,用户实际使用时仍然存在显着的困难。


中卫[17]选择了适合应用于冰箱的金属氧化物传感器BME680,并用挥发性硫化物和臭氧测试了BME680老化后的灵敏度,发现BME680即使老化后也适合使用。监测气味浓度变化的冰箱。


为了监测冰箱中猪肉、菠萝、韭菜、豆腐的新鲜度,韩爱林[18]根据腐败过程中释放的特征气体,选择了TGS2602、TGS2603和TGS2620组成传感器阵列。在本研究中,模型是使用阈值方法而不是使用复杂的模式识别方法来构建的。阈值以及两者之间的所有值均低于阈值范围。结果表明,该方法对变质食品的识别准确率可以达到100,对新鲜食品的识别准确率可以达到818,但对不新鲜食品的识别准确率有待提高,优于现有的方法。阈值的实际应用值。方法。


为了区分冰箱冷冻环境下肉类和蔬菜的新鲜度,陈辰兴等人[19]设计了由六个MOS传感器MQ2、MS1100、MQ135、TGS2620、MQ138和TGS2602组成的气体传感器阵列,方法对猪肉和的新鲜度进行分类,并利用主成析来区分猪肉和的类型。


刘伟等人设计了一种使用气体传感器阵列的气味检测系统。对于该气体传感器阵列,选取了TGS2600、TGS2602、TGS2603、TGS26204个传感器,选取响应明确的最大值、平均值和中值作为特征值,采用K近邻聚类算法用于苹果和食用油。冰箱等监测食物腐败情况。作者对12个不同样本进行测试表明,检测准确率可以达到917。


王敏[21]等人利用气体传感器阵列检测冰箱中存放的猪肉、韭菜、香蕉的新鲜度。针对氨气、硫化氢、乙醇等特征气体成分,采用TGS2602、TGS2603、TGS2620组成气体传感器阵列。选取三个传感器的响应基线、响应峰值和响应时间作为本研究使用的特征值,并采用线性判别分析来区分上述三个成分的新鲜度。测试结果表明,传感器阵列可以初步确定单个食品在冰箱中储存时的新鲜度。


金胜坤等人[22]等人采用基于遗传径向的功能神经网络算法对冰箱内食品成分进行智能识别和新鲜度判定。本研究利用遗传算子对RBF神经网络进行优化,优化特征值,选取传感器峰值向量作为特征向量,优化群体规模和训练样本数量,优化遗传组合网络参数和识别率。你得到您最多可以拥有95个肉类样品。然而,所使用的传感器阵列的配置并未公开。


基于以上发现,这些尝试,无论是单一传感器监测气味浓度,还是气体传感器阵列结合模式识别方法判断食品新鲜度,都取得了良好的识别效果。然而,这些研究大多只能实现单一食品成分

一、智能开关的含义是什么?

的储存。


智能开关是指利用控制面板和电子元件的组合和编程来实现电路智能开关控制的装置。开关控制也称为BANG-BANG控制。由于这种控制方法简单且易于实现,因此被用来控制许多家用电器和照明灯具。然而传统的开关控制很难满足进一步提高控制精度和节能的要求。


现有的开关控制方式,控制周期内只有两种状态ON,控制量为固定常数值;OFF,控制量为0。这些固定控制方式缺乏手动开关的特性。控制,在手动过渡控制过程中,人们必须根据误差和误差变化趋势,选择不同的过渡控制策略。例如,在控制周期T内,可以根据需要调整控制量输出时间。


这种基于人类知识和经验,根据实际误差变化规律以及被控对象的惯性、纯滞环和扰动特性,根据特定模式选择不同控制策略的开关控制称为智能开关控制。与机械墙壁开关相比,它功能更多,使用更安全,造型美观。这打破了传统墙壁开关单一的开关功能,使开关在功能创新之外还具有装饰效果。


智能开关广泛应用于家庭智能化改造、办公智能化改造、工业智能化改造、农林渔牧智能化改造等多个领域,大大节省能源,提高发电效率,降低运营成本。它真正是为了实现全智能出行。随着智能移动终端的普及,智能开关的含义也在不断演变,逐渐扩展到智能家居中的能耗监测和节点策略,作为维护远程控制开关的基础。来自云服务后台的推荐等复杂场景增值服务模式。


如需了解更多信息,建议您咨询专家或参考相关书籍和文献。


二、BT1512028是什么元件,数据是多少?

BT1512028是一款三端晶闸管组件,数据为200V/12A。由于BT1512028是典型的三端晶闸管,因此可以通过控制控制电极的电压或电流来控制阳极和阴极之间的电流。该器件最大耐压200V,最大可控电流12A,广泛应用于交流控制领域。另外,双向可控硅是一种用于控制交流电的半导体器件,它的结构相对简单,电压降小,与其他元件相比具有很多优点。


中文单词“MOTORS”的意思是“马达”或“发动机”,具体取决于上下文和所涉及的领域。


当安装在汽车、飞机等交通工具上时,MOTORS一般指发动机。这是因为这些车辆需要发动机才能运行。


在工业生产线、机器人等机械设备中,MOTORS用来指电机,因为它们通常由电力驱动。


在电子产品中,有时会使用MOTORS,这里指的是电机。简而言之,中文单词“MOTORS”的意思是“马达”或“发动机”,具体取决于领域和上下文。


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