智能厨房烹调系统的制作方法

本发明涉及一种通过蓝牙技术实现厨房烹调厨具与智能控制单元无线通信控制的智能厨房烹调系统。。

背景技术：

烹调是指将可食性的各种食材或半成品进行粗细加工、热处理及科学地投放调味品等烹制菜肴的过程。传统食物加热方式主要通过可燃物燃烧的化学反应产生热量给装食物容器加热，再传导给容器中食物。古代食物加热器具有鼎，还有各种锅，后来发展出各种炉灶，以柴火、焦炭、煤球等作为各种火源，这些方式生火需要由人工控制添柴方式来控制火量大小。现代家庭厨房以燃气灶替代传统明火火源，可通过对燃气通道大小控制更精准实现对制作食物时火力大小控制。随着电子电力技术发展，大量以电转化热物理方式产生热量的各种新型厨房家电被广泛应用，使用更方便、卫生和安全。同时随着信息技术发展，大量智能技术应用到这些厨房家电中，产品不断创新升级，深刻改变厨房烹调手段和方法。现市场上已有些采用WIFI技术具备连接互联网功能的智能烹调家电产品，但都是单个发展的，小厨房家电本身操作面板不大，只能完成简单和数量有限的常用菜肴烹调程序设定，因此不能完成复杂菜肴烹调，如用料数量变化也可能导致口味不稳定；也有产品采用复杂设计，具有触摸显示屏能实现联网操作和更精确烹调程序运行，但成本高昂，并且烹调家电一般都具有加热功能，工作环境温度较恶劣，也影响产品使用寿命、可靠性和安全。此外由于WIFI通信范围较广，一定距离内（一般一栋楼）里都可以探测到，同时必须通过无线路由网关与其他设备和互联网连接，如果附近他家厨房也采用较多同类设备，容易受到相互间干扰，可能会导致烹调家电程序运行异常或被他人恶意侵入捣乱。

传统烹调菜肴时厨师根据菜谱人工操纵厨具或设定厨房家电模式来进行。智能厨房家电则可通过网络搜寻电子菜谱、数字菜谱和烹调程序，并能自行运行设定的烹调程序完成菜肴制作工作。

菜谱：菜谱是烹调厨师利用各种烹饪原料、通过各种烹调技法创作出的某一菜肴品的烧菜方法。传统的菜谱可以记录在纸张上供他人传承学习。

电子菜谱：以电子文档方式记录和展示烧菜配方和方法，可以是TXT、WORD、PDF等文本形式，也可以是音频或视频多媒体形式。

数字菜谱：将菜谱中记录的食材品种数量、调料、加工工艺、时间和流程采用数字量化，便与定量控制，作出预期口味的菜肴。

烹调程序：厨房家电根据数字菜谱量化工艺、时间参数和流程要求以及自身的火力输出方式和能力具体执行指令和动作，完成相关菜肴制作的流程。。

技术实现要素：

菜肴制作的关键除了食材和调味料选用，再就是烹调过程。以往取决于厨师的手艺和选用烹调器具，即所谓的火候，就是指菜肴加工时用火量大小和时间的把握。不同食材、数量、烹调火候把握最终都会影响菜肴的色、香、味（口味、气味以及形状和颜色）质量，对烹饪厨师来说需要非常专业和熟练的技能，此外专职厨师对体能也有一定要求。本发明专利涉及的智能厨房烹调系统采用最新信息技术，电子技术可高质量完成专业、稳定的各种烹饪。

本发明专利采用技术方案是：采用蓝牙无线通信技术在厨房中将各个智能厨房烹调家电与一个厨房专用平板电脑（厨房PAD）为智能控制单元建立短距离的星状无线网络；由厨房PAD通过WIFI或LAN与路由网关建立通信连接完成与INTERNET的网络互联，并在厨房PAD上完成电子菜谱浏览，数字菜谱下载和烹调程序操作，同时厨房PAD作为智能厨房烹调系统的控制中心根据烹调程序通过蓝牙向厨房内被控制的智能厨房家电发出控制指令，并接收其采集的反馈信息用于烹调程序判别和控制；智能厨房家电通过蓝牙接收厨房PAD控制指令，执行相应动作，对厨房烹调家电来说主要是加热系统启动和火力大小及时间控制，并采集有关传感器和自身工作状态信息通过蓝牙反馈给厨房PAD。智能厨房家电包括智能燃气灶系统、智能电饭煲、智能微波炉、智能烤箱、智能电磁炉、智能食品加工机、智能厨房电子秤、智能冰箱等。

厨房PAD采用带触摸屏的7-12寸平板电脑，可运行windows、Android或IOS多任务操作系统，带有蓝牙、WIFI、RJ45以太网接口并配备前置相机镜头和音频输入输出。使用厨房PAD可用浏览器或专用厨房APP下载和浏览电子菜谱，下载和编辑数字菜谱和烹调程序，在厨房PAD上操控和监测烹调过程。此外还可以借助电脑强大数据处理功能配合自带相机进行条码和二维码扫描冷藏品结合互联网识别或在ＰＡＤ界面上手动输入冷藏品的品种、数量、生产和保质日期等信息，并显示和提示各冷藏品信息，从而实现冰箱冷藏管理；可通过ＰＡＤ直接登录电商网站网购食材和调料；通过音频输入功能监听厨房中发声水壶烧水开时啸叫声，通过无线通信手段通知用户手机及时处理；甚至在烹调过程中可通过厨房PAD提供视频和音频娱乐。

智能燃气灶系统包括智能油烟机和智能燃气灶。智能油烟机带有红外温度传感器和光敏传感器，可自动监测被燃气灶加热锅内食物的温度来控制油烟机工作，监测厨房环境光照来控制油烟机照明，并通过蓝牙将监测温度信息反馈厨房PAD，厨房PAD根据烹调程序和油烟机监测锅内食物温度状况，获得智能燃气灶火力输出控制策略，并通过蓝牙向智能燃气灶发出火量大小控制指令。智能燃气灶的燃气通路中安装可调电磁气阀，其蓝牙控制模块根据厨房PAD的指令控制可调电磁气阀来控制燃气进入燃烧室的量，从而实现对燃气灶火力大小控制。

烹调时可采用多种不同食物加热工艺，可分为炒、蒸、煮、烤、焖等，对应不同的厨房家电产品如燃气灶、电饭煲、烤箱、微波炉、电磁炉等。智能厨房家电是在这些常用的厨房家电控制电路中增加蓝牙模块，可接受蓝牙通信指令对家电控制指令，控制电热功率大小，完成烹调加热控制。在智能厨房烹调系统中通信指令由厨房PAD发出，而在一般厨房场合可通过厨房家电自带操控面板手动操作或在智能手机和其他平板电脑上运行专用APP程序通过蓝牙接口操控。

智能厨房电子秤是在普通电子台秤基础上增加蓝牙模块，可将电子秤称得的用于当次烹调食材重量通过蓝牙接口发送厨房PAD，厨房PAD获得各种是食材重量，根据数字菜谱中食材比例调整烹调程序，从而使烹调更精准，口味更佳更稳定。

本发明专利涉及智能厨房烹调系统将现有厨房烹调家电围绕烹调程序通过网络与互联网结合起来以菜谱为烹饪中心，极大提升厨房家电烹调功能和作用，在烹调菜肴品种和复杂度及加工精确度上有质的提高。只要能精确记录名师烹调手艺和火候，生成的数字菜谱就有机会即使在家中也能低成本的品尝大师级别高档酒店菜品。本智能厨房烹调系统采用蓝牙技术作为各家电与控制器之间通信手段，充分利用蓝牙通信距离在６－７米，节点在１０个左右，非常适合家庭厨房面积小于１０平米，所有智能厨房电器间距离不大于5米，且常用厨房家电品种在５－６种现状。通信距离适中即可满足实际使用需要，又可减少外部干扰，同时采用蓝牙模块相对其他短距离无线通信技术也更节能省电。对智能烹调家电来说，只增加了蓝牙模块设计方案，比起将显示和操控面板与烹调家电一体化设计相比，无论是硬件还是软件设计都简化，成本更低，同时烹调家电在为食物加热同时自身温度也会升高，对电路也会有影响，特别是显示面板对温度更敏感。因此简化硬件设计，同时还能提高产品可靠性和使用寿命。虽然理论上采用带蓝牙接口的移动便携电子产品如智能手机和便携平板电脑安装相应ＡＰＰ程序也能完成对各个智能厨房家电控制进行烹调工作，而本发明专利系统方案中采用一个专用厨房ＰＡＤ实现连接互联网和烹调控制功能。一方面如厨房中使用较多品种智能家电，各种菜谱和程序会占用较多资源影响移动便携产品使用，另一方面正在进行烹调控制的移动便携产品随主人离开厨房时，有可能导致烹调控制失控，而专用厨房ＰＡＤ只执行厨房中任务，因此没必要随人离开厨房，可随时且不间断地完成厨房烹调的控制任务。此外功能强大的厨房ＰＡＤ除可以用于烹调程序控制外还能实现其他智能处理任务诸如冰箱存储管理、水开监控提醒等，甚至提供音频和视频播放服务，活跃和丰富烹调工作环境。综上所述，本智能厨房烹调系统是一种相对现有设计比较优化的方案，采用技术也比较成熟，成本较低，易于实行推广。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

图1 是智能厨房烹调系统组成说明图。

图2 是厨房智能控制单元（厨房ＰＡＤ）内部功能示意图。

图3 智能燃气灶系统内部电路功能模块示意图。

图4 智能厨房家电内部电路功能示意图。

图1中 1.厨房PAD，2.智能电子秤，3.智能冰箱，4.智能电磁炉，5.智能电饭煲，6.智能微波炉，7.智能燃气灶系统，8. 以太网，9.INTERNET互联网，10.无线路由器，11. WIFI无线网络。

图2中 12.嵌入式控制模块，13.电源模块，14.内部IO总线，15.通信模块电路，16.USB接口电路，17.蓝牙接口电路，18.LAN以太网接口电路，19. WIFI无线网络接口电路，20.触摸显示屏模块，21.摄像头，22. 音频输入输出模块。

图3中 23.智能油烟机，24.电源模块，25.带蓝牙接口的控制模块，26.光敏传感器，27.红外温度传感器，28.油烟机照明灯，29.被倍加热食物，30.燃气灶，31.无线蓝牙信号，32.燃气管道，33.电源模块，34.电磁阀驱动电路，35. 带蓝牙接口的控制模块，36.可调电磁气阀，37.智能燃气灶，38.厨房PAD，39.风机驱动模块，40.油烟机风机。

图4中 41.加热组件，42.加热驱动电路，43.带蓝牙接口嵌入式控制模块，44.无线蓝牙信号，45.厨房PAD，46.智能厨房家电，47.电源模块，48.传感器模块，49.移动便携电子设备。

具体实现方式

以蓝牙无线方式构建的智能厨房烹调系统如图1由厨房PAD（1）为智能控制单元和智能电子秤（2）、智能冰箱（3）、智能电磁炉（4）、.智能电饭煲（5）、智能微波炉(6)、智能燃气灶系统(7)等智能厨房家电组成。

在图2中厨房专用平板电脑厨房PAD内部嵌入式控制模块（12）采用常用的ARM或X86硬件系统运行在Android/windows或IOS软件环境中，通过内部IO总线（14）完成与各接口和功能模块内部指令控制和数据交换。电源模块（13）产生内部各功能模块电路工作所需各档电源及锂电池的充放电管理；触摸显示屏模块(20)采用7-12寸触摸液晶显示屏用于平板电脑界面显示和虚拟按键的触摸显示控制；摄像头(21)用于PAD中照相录像相关程序图像和视频输入，也可以在专用APP程序控制下完成条码、二维码扫描识别；音频输入输出模块(22) 用于PAD音乐播放或为烹调程序中部分流程提供提示音，音频输入还可以作为语音输入方便操作，也可以在专用APP程序下对对水开音频监测和识别，并通过音频或无线通信手段实现报警提示；厨房PAD的通信模块电路（15）含多样接口电路类型，其中蓝牙接口电路（17）提供与厨房内各智能家电无线蓝牙信号（31）通信，完成烹调指令控制和状态信息采集；USB接口电路（16）提供的USB接口可用于键盘、鼠标等外接人体输入设备接入，也可外接U盘等存储介质用于电子菜谱、数字菜谱和烹调程序等电子文档和程序交换。LAN以太网接口电路（18）和WIFI无线网络接口电路（19）提供有线以太网（8）和无线WIFI无线网络（11）的基于TCP/IP协议与无线路由器（10）通信链路，再由无线路由器（10）连接到INTERNET互联网（9）。

通过燃气灶用明火进行烹调虽然比较传统，但仍是当下家庭厨房最主要的烹调手段。与其他厨房家用烹调电器通过电力加热不同，目前使用的燃气灶都是通过人工手动调节燃气进气通道大小来控制燃气灶火力，只是打火采用电子高压脉冲方式替代更传统的火柴或打火机生成火源。因此燃气灶的智能化改造需要通过以电控方式改造燃气进气通道控制，此外由于明火原因，以及被加热食物与燃气灶还隔着盛放食物的锅，因此食物加热效果（温度变化速率）和温度以及保持时间都难以直接测得，所以直接通过燃气灶获得火力输出策略非常困难。本发明专利中智能燃气灶系统参见图3，由智能油烟机（23）、智能燃气灶（37）和厨房PAD（38）组成。其中智能油烟机（23）内部电源模块（24）为智能油烟机（23）内部功能电路供电；带蓝牙接口的控制模块（25）通过光敏传感器（26）监测厨房室内光亮情况，控制油烟机照明灯（28）开关；通过红外温度传感器（27）监测被加热食物（29）温度，给出风机控制策略，向风机驱动模块（39）发出控制指令，风机驱动模块（39）根据控制指令，放大输出功率驱动油烟机风机（40）工作。智能燃气灶（37）内部电源模块（33）为智能燃气灶（37）内部功能电路提供各档工作电源；带蓝牙接口的控制模块（35）根据厨房PAD（38）通过无线蓝牙信号（31）发送火力控制指令控制电磁阀驱动电路（34）输出调节串在燃气管道（32）可调电磁气阀（36）位置变化，从而控制进入燃气灶（30）的燃气量数量最终决定燃气灶火力输出大小。在智能燃气灶系统中，厨房PAD（38）根据烹调程序通过蓝牙信号控制智能燃气灶（37）对食物的加热，同时通过蓝牙信号获得智能油烟机（23）用红外温度传感器（27）监测被加热食物实时温度，来判别烹调进程，并调整智能燃气灶（37）火力输出策略从而实现智能烹调。

智能厨房家电(46)内部功能电路参见图４，包括用于烹调的智能厨房家电和参与智能烹调的家电。两者内部都有电源模块（47）为内部功能电路提供各档工作电源；带蓝牙接口嵌入式控制模块（43）接受来自厨房PAD（45）或其他移动便携设备的无线蓝牙信号（44）。区别在于前者带蓝牙接口嵌入式控制模块（43）根据厨房PAD（45）加热指令控制内部加热驱动电路（42）给加热组件（41）供电使其工作，包括智能电磁炉（4）、智能电饭煲（5）、智能微波炉(6)等智能厨房烹调家电；后者带蓝牙接口嵌入式控制模块（43）采集传感器模块（48）采集信号通过无线蓝牙信号（44）发送厨房PAD（45），作为烹调程序控制输入和参考，主要包括智能电子秤（2）、智能冰箱（3）等家电。

上述常用智能厨房家电中智能电磁炉（4）是通过电能转化为磁能，再由磁能对盛食物金属锅产生热能原理进行工作的。智能电饭煲（5）则直接电能通过电阻产生热能原理工作。而智能微波炉(6)则是将电能转化为高频电磁波，再由电磁波参透被加热食品时造成食品内部分子振动产生热量，如电磁波波长特别短，进入可见光，则高强度光照直接照射食物表面被食物吸收，也能给食物加热。本发明专利涉及智能厨房烹调家电蓝牙通信协议只要一些加热功率输出参数指令即可，因此智能家电端软件设计非常简单。控制端则可由厨房PAD（45）或安装专用ＡＰＰ程序的移动便携电子设备（4９）通过过无线蓝牙信号（44）发送控制指令。智能电子秤（2）主要通过压力传感器获得被称食物重量，智能冰箱（3）则通过温度传感器监测各存储室的温度并通过无线蓝牙信号（44）将这些参数反馈给厨房PAD（45）或安装专用ＡＰＰ程序的移动便携设备（4９）。

采用智能厨房烹调系统进行菜肴加工时，可以通过厨房PAD（45）的浏览器或专用ＡＰＰ程序在ＩＮＴＥＲＮＥＴ上浏览和搜索获得相应电子菜谱和数字菜谱，厨师可以直接浏览电子菜谱，并根据菜谱指导人工操纵各厨房家电进行菜肴制作。在进行智能烹调时，可采用多种灵活方式进行：

1.直接采用数字菜谱：如果食材和配料用量与数字菜谱相近时，可将准备食材和配料放入智能烹调家电中，启动智能工作模式，再在厨房PAD（45）上启动相应程序，导入网上下载或已保存的数字菜谱和烹调程序，直接运行直至自动提示完成即可；

2.人工编辑菜谱和烹调程序：如果厨师想根据经验调整和创新菜谱，可在厨房PAD（45）已启动程序操作界面上编辑打开的数字菜谱和烹调程序，再运行新编辑的程序。如本次改动和创新成功：口味适中、火候到位，可保存该菜谱和程序用于下次烹调，甚至可以上载到ＩＮＴＥＲＮＥＴ上用于分享。

3.根据加工量来调整烹调程序：如果食材和配料用量与数字菜谱相差太远时，采用标准程序来控制加热量和时间会导致加工出来的菜火候不到或过，影响菜肴口味。因此需在明确加工量情况下再调整烹调程序。如食材原包装上有明确的重量标识，可在厨房PAD（45）的操作界面上直接输入该品种食材的数量，如食材数量不明确，可将食材置智能电子秤（２）上，再由厨房PAD（45）通过无线蓝牙信号（44）获得智能电子秤（２）称重结果自动填入烹调ＡＰＰ程序相关输入项，再由该ＡＰＰ程序根据数字菜单和实际烹调食材量以及专用算法自动生成新的烹调程序，通过无线蓝牙信号（44）控制相关智能烹调家电完成烹调任务。

4.每个厨房配一个厨房PAD（45），通过一个人操作可同时运行一个或多个烹调程序控制相应智能厨房家电(46)完成各自烹调任务。

冰箱是以低温方式延长物品存储时间，在家中主要用于食物冷藏和冷冻储存。随着制冷技术发展和社会对生活品质追求，市场上冰箱容量更大，冷藏温度也多样，同时不同食物生产日期和保质、冷藏要求也不相同，因此对冰箱存储管理也有一定需求。在本发明专利中可充分利用厨房PAD（45）的计算存储功能方便实现对冰箱存储管理功能。食物在进冰箱前，可在厨房PAD（45）的冰箱存储管理ＡＰＰ程序界面上根据食品外包装信息输入存储食物的品种、名称、品牌、数量、生产日期和到期日期（可由生产日期与保质期合计获得）等信息以及记录存储在冰箱位置信息，如包装上有二维码或条码，可由厨房PAD（45）的摄像头扫描并通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ网直接从厂商或经销商处获得上述信息。该程序能自动统计上述信息，并显示各项记录，包括品种数量等信息，以及提示哪些在保质期内，哪些临近保质期，又哪些是已过期不宜食用的。如食物存储前数量不明确的，也可以由厨房PAD（45）通过无线蓝牙信号（44）从智能电子秤（２）上获得该信息。使用该程序进行冰箱存储管理时，如从冰箱中取出存储物时，也应启动该程序，对对应记录作相应减法，数量不明确时同样可从智能电子秤（２）上获得。这样无论对入库还是出库都作认真记录，就可以完全清晰地完成对冰箱存储管理。

从卫生角度考虑，日常喝饮用水最好为开水即被烧沸腾过的水。自来水通过水壶加热从常温至沸腾需要一段时间，水烧开后会变水蒸气蒸发，水开时间太长，水分蒸发太多遗留矿物质浓度过高，饮用不利人体健康，同时也浪费能源。如水开时间过长，还可能造成水壶水分蒸发完毕而空烧，轻则烧坏水壶，重则可能引起火灾。现在水壶都在水壶壶口设计一个叫哨，利用水开时产生水蒸气形成气流通过叫哨时产生独特的叫啸声提醒人水已烧开。如果水开时厨房内有人可以及时处理，但人走开，又有可能造成上述不希望结果出现。在智能厨房系统中，烧水的人开始烧水时，可以在厨房PAD（45）上启动水开提醒APP程序，设定需提醒人手机号码，同时手机上也打开相应APP水开提醒程序。该APP程序可以通过厨房PAD（45）的音频输入模块监听厨房中声音，如捕捉到与水开独特音频，代表水壶重水已被烧沸腾，即可通过WIFI与被提醒人手机建立通信联系，发出水开警示，使被提醒人即使远离厨房也能及时获得信息而处理。

本发明专利请求保护的专利权利范围包括：市场上尚未出现和未在本专利申请提交前被专利申请保护的采用蓝牙无线通信技术在厨房内建立无线通信网络的智能烹调系统技术方案和产品；采用厨房专用PAD为厨房智能控制单元并通过其LAN或WIFI接口与家庭无线路由网关连接而连接Internet互联网并以共享网络数字菜谱和烹调程序进行智能定量烹调设想和具体实施方案；智能厨房烹调家电通过只增加蓝牙通信模块和简单控制指令协议就能实现与厨房PAD或带蓝牙的移动便携产品通信完成烹调控制的技术方案和产品；以蓝牙通信连接的智能油烟机、智能燃气灶和厨房PAD组成的智能燃气灶烹饪系统；此外借用智能PAD实现冰箱存储管理和水开提醒作为智能厨房信息系统应用设想也应在本发明专利权利保护中。