具有除农残功能的抽屉结构、除农残控制方法及冰箱

摘要

本发明公开了具有除农残功能的抽屉结构、除农残控制方法及冰箱，抽屉结构包括：抽屉内胆，其用于放置果蔬；雾化装置，其用于向抽屉内胆喷洒液体；图像采集装置，其用于拍摄抽屉内胆中的图像；控制器，其根据图像采集装置拍摄到的图像分析果蔬表面积和/或果蔬位置，并控制雾化装置的工作状态。本发明可以控制雾化装置的喷雾量，使喷雾可以精准地喷洒于果蔬表面，并通过湿度传感器对抽屉中的湿度进行实时监控，控制抽屉内胆的湿度处于合适的范围内，避免了抽屉内湿度过饱和而增加果蔬浸水腐烂的风险。

说明书

技术领域

本发明涉及冰箱技术领域，特别是涉及具有除农残功能的抽屉结构、除农残控制方法及冰箱。

背景技术

在当前各种降解残留农药的方法及技术手段中，利用氧化剂的氧化作用，促进农药分子结构发生改变，是降解残留农药的有效手段。常用的氧化剂主要有臭氧、过氧化氢、次氯酸盐、高锰酸钾等。

其中臭氧是一种有特殊气味的不稳定气体，具有较强的氧化、杀菌功能；但是臭氧气体不稳定，容易自发降解成羟自由基或者其它自由基，与表面物质发生氧化还原反应。臭氧的高活性、高渗透性和无毒降解产物的特点使其在食品工业上具有巨大的应用潜力，尤其是在农残降解上的应用。

公开号为CN111365921A的发明专利公开了一种臭氧结合超声清洗果蔬农残的抽屉, 产生的臭氧通过输送管道融入水中，并对水进行杀菌、去农残处理，超声则有助于果蔬表面异物的快速掉落。由于该方案是在抽屉放置定量的去离子水，果蔬浸泡在液体中会增加果蔬浸烂腐烂的风险，而且抽屉中的去离子水容量大，不仅浪费臭氧及水资源，去农残处理之后的废液量更大，处理起来更困难。

因此，如何设计可以根据果蔬量来进行适量雾化的抽屉结构及冰箱是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出具有除农残功能的抽屉结构、除农残控制方法及冰箱，通过设计雾化装置和图像采集装置，利用图像分析技术智能化控制雾化量，水雾均匀喷洒于果蔬的表面，充分溶解果蔬的表面农残，避免喷洒过量使抽屉湿度过饱和而导致果蔬浸水腐烂。

本发明提供的技术方案是，设计具有除农残功能的抽屉结构，包括：

抽屉内胆，其用于放置果蔬；

雾化装置，其用于向抽屉内胆喷洒液体；

图像采集装置，其用于拍摄抽屉内胆中的图像；

控制器，其根据图像采集装置拍摄到的图像分析果蔬表面积和/或果蔬位置，并控制雾化装置的工作状态。

优选的，控制器根据果蔬表面积从预设的果蔬表面积与雾化时间对应关系中获取对应的雾化时间，控制雾化装置开启喷雾至达到雾化时间。

优选的，抽屉结构还包括：与控制器连接的湿度传感器，湿度传感器检测抽屉内胆中的湿度，控制器在抽屉内胆中的湿度达到设定湿度时关闭雾化装置。

在一实施例中，雾化装置包括：排布在抽屉内胆上方的多个喷嘴，每个喷嘴均设有其对应的喷雾范围，控制器根据果蔬位置选择开启喷嘴，使得已开启的所有喷嘴的喷雾范围覆盖果蔬位置。

在另一实施例中，雾化装置包括：安装在抽屉内胆上方且可调节喷雾角度的单个喷嘴，控制器根据果蔬表面积的几何中心点调节喷嘴的喷雾角度，使喷嘴对准几何中心点。

优选的，雾化装置通过水流管道连接储液箱。

进一步的，抽屉结构还包括：给水流管道和/或储液箱中的液体提供臭氧的臭氧发生器。

优选的，控制器同步关闭雾化装置和臭氧发生器。

优选的，抽屉结构还包括：抽屉外胆，抽屉内胆可抽拉地放置于抽屉外胆中，雾化装置、图像采集装置和控制器均安装在抽屉外胆上。

本发明还提供了上述抽屉结构的除农残控制方法，包括：

拍摄抽屉内胆中的图像；

分析图像得到果蔬表面积和/或果蔬位置；

根据果蔬表面积和/或果蔬位置控制雾化装置的工作状态。

优选的，分析所述图像得到果蔬表面积包括：将图像中的三维彩色图像与背景色进行分割，将三维彩图转化为二维的灰度图形，跟踪确定灰色图形的边界点，得出需要计算表面积的几何外形，通过图像边缘拟合曲线圈定灰度图形并根据其所占像素点计算得到果蔬表面积。

其中，果蔬表面积的计算方式为：

S=6.45×β÷α

其中，S为果蔬表面积，β为圈定的需计算表面积的灰度图形的所占像素点数，α为图像采集装置像素。

优选的，通过图像边缘拟合曲线圈定灰度图形之后，根据灰度图形计算果蔬表面积的几何中心点。

优选的，分析所述图像得到果蔬位置包括：将图像中的三维彩色图像与背景色进行分割，根据三维彩色图像的像素点确定果蔬位置。

优选的，根据果蔬表面积和/或果蔬位置控制雾化装置的工作状态包括：

根据果蔬表面积从预设的果蔬表面积与雾化时间对应关系中获取对应的雾化时间，开启雾化装置；

判断雾化装置的开启时间是否达到雾化时间，若是则关闭雾化装置。

优选的，开启雾化装置之前，根据果蔬位置开启雾化装置中相应位置的喷嘴，使得已开启的所有喷嘴的喷雾范围覆盖果蔬位置，或者根据果蔬表面积的几何中心点调节雾化装置中喷嘴的喷雾角度，使喷嘴对准几何中心点。

优选的，根据果蔬表面积和/或果蔬位置控制雾化装置的工作状态包括：

开启雾化装置之后，检测抽屉内胆中的湿度；

判断所述湿度是否大于或等于设定湿度，若是则关闭雾化装置。

本发明还提出了具有上述抽屉结构的冰箱。

与现有技术比较，本发明可以根据果蔬表面积和/或果蔬位置控制雾化装置的喷雾量，使喷雾适宜的喷洒于果蔬表面，产生的废液少且不会出现抽屉中液体过多而导致果蔬浸水腐烂。进一步的，通过湿度传感器对抽屉内胆中的湿度进行实时监控，控制抽屉内胆的湿度处于合适的范围内，避免抽屉内胆的湿度过饱和而增加果蔬腐烂的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中抽屉外胆的内部结构示意图；

图2为本发明实施例中抽屉内胆的结构示意图；

图3是本发明实施例中控制方法的流程示意图；

图4是本发明实施例中图像分析的流程示意图；

附图标记说明：1、抽屉外胆；2、抽屉内胆；3、图像采集装置；4、雾化装置；5、储液箱；6、湿度传感器；7、控制器；8、臭氧发生器；9、水流管道。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

如图1、2所示，本发明的具体实施例提供了具有除农残功能的抽屉结构，该抽屉结构包含抽屉内胆2、雾化装置4、图像采集装置3和控制器7等，抽屉内胆2可抽拉地放置于抽屉外胆1中，抽屉外胆1的底部设置有导轨（图中未示出），使抽屉内胆2可以沿着导轨移动并收容于抽屉外胆1内，抽屉内胆2通过导轨实现从抽屉外胆1中抽出及推入，果蔬放置于抽屉内胆2内。

雾化装置4、图像采集装置3和控制器7均安装在抽屉外胆1上，雾化装置4的作用是向抽屉内胆2喷洒液体，该液体可以是清水或者除农残液等。在优选实施例中，雾化装置4通过水流管道9连接储液箱5，抽屉外胆1上还安装有臭氧发生器8，臭氧发生器8产生的臭氧通过一输出管送入储液箱5中，输出管的一端连接于臭氧发生器8、另一端连接于储液箱5，即从臭氧发生器8产生的臭氧通过输出管进入储液箱5中形成臭氧水，臭氧水通过水流管道9输送至雾化装置4形成臭氧喷雾。臭氧发生器8的输出管还可以连接于水流管道9，臭氧气体在水流管道9中溶于水形成臭氧水，臭氧水通过水流管道9输送至雾化装置4形成臭氧喷雾。

臭氧是一种强氧化剂，果蔬上残留的农药为有机化合物，臭氧通过强氧化破坏有机农药的化学键，使其失去药性，同时还能杀灭果树表面的各种细菌及病毒，可以达到去农残的目的，大大降低农残导致的严重后果，有效保护使用者的食品安全。臭氧发生器8产生臭氧，在水流管道9溶于来自储液箱5的水，然后继续通过水流管道9在雾化装置4的作用下进行喷洒臭氧水。为了节省电能，控制器7关闭雾化装置4时同步关闭臭氧发生器8，臭氧发生器8的打开时间与雾化装置4相同或者相近。

抽屉外胆1的顶部及侧面均安装有图像采集装置3，图像采集装置3包括光源、摄像头，光源安装于抽屉外胆1的顶部，用于为整个抽屉结构提供照明光，光源仅在摄像头拍摄时被打开，摄像头安装于抽屉外胆1顶部和四周胆壁上，用于获取抽屉内胆2中所放置果蔬的果蔬图像信息。控制器7与雾化装置4和图像采集装置3连接，根据图像采集装置3拍摄到的图像分析果蔬表面积和/或果蔬位置，并控制雾化装置4的工作状态，雾化装置4对果蔬喷出臭氧喷雾，使果蔬上残余的农药可被高效降解。

此处需要说明的是，控制器7可以仅根据图像分析果蔬表面积，再根据果蔬表面积控制雾化装置4的工作状态，此种控制方式中雾化装置4全部开启或关闭，且喷嘴角度不需要变化。或者，控制器7也可以仅根据图像分析果蔬位置，再根据果蔬表面积控制雾化装置4的工作状态，此种方式中可定时控制雾化装置4的开关时间。再或者，在优选实施例中，控制器7根据图像分析果蔬表面积和果蔬位置，再根据果蔬表面积和果蔬位置控制雾化装置4的工作状态。

如图3、4所示，控制器7根据果蔬表面积控制雾化装置的工作状态，以调节向抽屉中喷洒的喷雾量，具体过程如下。

首先分析图像得到果蔬表面积，分析方法是将图像中的三维彩色图像与背景色进行分割，通过透视图获取果蔬尺寸坐标，建立数学模型，将三维彩图转化为二维的灰度图形，跟踪确定灰色图形的边界点，得出需要计算表面积的几何外形，通过图像边缘拟合曲线圈定灰度图形并根据其所占像素点计算得到果蔬表面积。

其中，果蔬表面积的计算方式为：

S=6.45×β÷α

其中，S为果蔬表面积，单位为cm

β为圈定的需计算表面积的灰度图形的所占像素点数；

α为图像采集装置像素，α的单位为每英寸像素，而1平方英寸=6.45平方厘米，果蔬表面积计算公式中6.45的计算意义是将像素转换为表面积单位。

控制器7分析得到果蔬表面积之后，从预设的果蔬表面积与雾化时间对照表中获取该果蔬表面积对应的雾化时间，然后控制雾化装置4开启喷雾直至达到雾化时间后，关闭雾化装置4。该果蔬表面积与雾化时间对应关系可以是对照表的形式，对照表可以通过多次实验统计得到，将果蔬表面积按照大小划分为不同的表面积范围，每个表面积范围均设置有其对应的雾化时间。

臭氧在水中浓度一定（0.5~10mg/L），在雾化流量（雾化流量为v L/min）一定的情况下，不同的果蔬表面积对应不用的雾化时间，如表1所示：

表1. 不同果蔬表面积对应的雾化时间

上表中的雾化时间为选值区间，实际应用时可在选值区间选择具体的雾化时间与不同的表面积范围对应，也可以将表面积范围细化，不同表面积范围对应一个雾化时间，甚至可以将表面积与雾化时间进行数据拟合，形成函数关系，根据表面积计算得到雾化时间。其中，需要说明的是，当果蔬表面积为零时，雾化时间也为零，即抽屉内胆中无果蔬时，雾化装置处于关闭状态。

如图3、4所示，控制器7根据果蔬位置或者果蔬表面积控制雾化装置4的工作状态，以使雾化装置4喷雾更准确，具体过程如下。

雾化装置4有两种可行实施例，在优选实施例中，首先分析图像得到果蔬位置，分析方法是将图像中的三维彩色图像与背景色进行分割，根据三维彩色图像的像素点确定果蔬位置。雾化装置4包括：排布在抽屉内胆2上方的多个喷嘴，每个喷嘴均设有其对应的喷雾范围，控制器根据果蔬位置选择开启喷嘴，使得已开启的所有喷嘴的喷雾范围覆盖果蔬位置。此处需要说明的是，控制器7根据果蔬位置选择开启喷嘴的逻辑是判断每个喷嘴的喷雾范围是否与果蔬位置重叠或者部分重叠，若是则选择开启该喷嘴，按照该逻辑选择开启喷嘴，可以保证已开启的所有喷嘴的喷雾范围覆盖果蔬位置。

在另一可行实施例中，首先分析图像得到果蔬表面积，计算果蔬表面积的几何中心点，即计算果蔬表面积所在的灰色图像的几何中心点。雾化装置4包括：安装在抽屉内胆2上方且可调节喷雾角度的单个喷嘴，控制器7根据几何中心点的位置调节喷嘴的喷雾角度，使喷嘴的开口对准该几何中心点。

进一步的，抽屉结构设计有湿度传感器6，湿度传感器6与控制器7连接，用于实时检测抽屉内胆2中的湿度，控制器7在抽屉内胆2中的湿度达到设定湿度时关闭雾化装置4，避免水雾喷洒过量使抽屉内胆2的湿度过饱和而导致果蔬浸水腐烂。一般果蔬在湿度为95%时可以有效保持水分，减少失重，超过95%则对于某些高水分的果蔬易腐烂，因此该设定湿度优选为95%。

如图3所示，本发明还提供了上述抽屉结构的除农残控制方法，包括：

拍摄抽屉内胆2中的图像；

分析图像得到果蔬表面积和/或果蔬位置；

根据果蔬表面积或者果蔬位置调节雾化装置4的喷嘴，在优选实施例中为根据果蔬位置开启相应位置的喷嘴，在可行实施例中为根据果蔬表面积的几何中心点调节喷嘴的喷雾角度；

根据果蔬表面积从预设的果蔬表面积与雾化时间对照表中获取对应的雾化时间，开启雾化装置4和臭氧发生器8；

开启雾化装置4时从零开始计时雾化装置4的开启时间，判断雾化装置4的开启时间是否达到雾化时间，若是则关闭雾化装置4和臭氧发生器8；开启雾化装置4之后，同时检测抽屉内胆2中的湿度，判断所述湿度是否大于或等于设定湿度，若是则关闭雾化装置4和臭氧发生器8。

本发明还提出了具有上述抽屉结构的冰箱，可以利用图像分析技术获取抽屉内胆2中果蔬的表面积并控制雾化装置4的雾化流量，再通过获取果蔬的位置数据，从而根据果蔬的存放位置有选择地开启雾化装置4中的喷嘴，从而解决臭氧水雾喷洒不均匀、水雾喷洒位置及方向不对导致降解农残效果差的弊端。再通过设置湿度传感器6，可实时监测和控制抽屉的环境湿度，避免臭氧水雾喷洒过量使抽屉内胆2的湿度过饱和而导致果蔬浸水腐烂。

为了避免现有冰箱内的雾化装置4不能根据果蔬量进行适量的雾化，不够智能化的问题，本发明通过在控制器中加载图像分析技术获取抽屉中果蔬的位置和表面积，同时通过湿度传感器6监控抽屉内的湿度，当湿度＞95%时，控制器7停止除农残模式，即控制雾化装置4和臭氧发生器8关闭。在相对密封的抽屉环境下, 臭氧水雾可以均匀扩散，达到全方位、快速、高效的除农残的目的。且臭氧可直接与果蔬中的细菌等微生物作用，破坏微生物膜的结构使其新陈代谢受到破坏，从而使微生物的失活率变高，进而起到杀菌作用。臭氧还可以降解采后果蔬中释放的乙烯等有害气体，降低果蔬的生理代谢。另外当贮藏环境湿度太低时，果蔬组织内水解酶活性就加强。大分子物质被水解成糖，为呼吸作用提供了更多的基质，故会加强果蔬的呼吸强度。但若环境湿度过高，会导致果蔬的腐坏率增高，故对果蔬储藏环境湿度的控制对果蔬的保存至关重要。通过喷雾补充果蔬因呼吸作用或蒸发失去的水分，并且通过湿度控制器将湿度控制在一定范围防止果蔬腐烂。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。