王瑩瑩 陸偉 李繼超 張兆明

中國家用電器研究院 北京 100178

1 引言

家用儲水式電熱水器作為家中必備，消費者對它的要求已不僅是產(chǎn)品安全，產(chǎn)品的智能化技術(shù)也越來越受到消費者的關(guān)注。所謂智能電熱水器也已不是簡單的擁有一個Wi-Fi模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制即可的產(chǎn)品，而是能夠?qū)崿F(xiàn)“智與能”的結(jié)合，能夠?qū)W習(xí)用戶使用習(xí)慣并自主實現(xiàn)相應(yīng)功能的產(chǎn)品。為此，2017年11月9日中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布了T/CAS 286-2017《家用儲水式電熱水器智能水平評價技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了家用儲水式電熱水器智能指數(shù)的評價方法。

2 智能等級評價方法

T/CAS 286-2017標(biāo)準(zhǔn)指出了安全、可靠、健康舒適、易用、節(jié)能五個智能效用，并通過對智能功能的評價確定智能效用達(dá)到的智能等級，即產(chǎn)品的智能等級。每個智能效用的智能等級可分為A級和B級，等級的具體劃分詳見表1。

智能指數(shù)可表示“mAnB”的形式（m=0，1，2，3，4，5，n≤5-m），例如“5A0B”表示5個智能效用均達(dá)到了A級水平，A級要優(yōu)于B級，A越多證明產(chǎn)品智能指數(shù)越高，通常智能指數(shù)達(dá)到3B以上才能成為智能產(chǎn)品。

3 重點智能功能評價方法

智能熱水器不僅在安全方面要求更高，而且在性能方面也有了較大的提升，方便用戶使用且更加節(jié)能。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)用戶的需求提出了多個智能功能指標(biāo)，通過對各功能指標(biāo)的評價，綜合評價產(chǎn)品的智能指數(shù)。

3.1 信息技術(shù)安全

目前市面上大部分智能熱水器都具有網(wǎng)絡(luò)功能，需要用戶聯(lián)網(wǎng)并輸入相關(guān)信息，網(wǎng)絡(luò)的使用雖然為用戶帶來了方便，但也對用戶的信息安全帶來一定的風(fēng)險。如何做到器具軟件能夠抵御攻擊并保證數(shù)據(jù)完整性、保密性及可用性成為了設(shè)計智能熱水器的基本要求。信息技術(shù)安全體現(xiàn)了產(chǎn)品的安全、可靠效用，本標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)絡(luò)智能家電信息安全保障等級由低到高分為兩個級別：B等級和A等級。標(biāo)準(zhǔn)要求器具的聯(lián)網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程控制端及遠(yuǎn)程管理模塊在信息技術(shù)安全方面至少應(yīng)達(dá)到B級要求。

3.2 器具自體檢

器具的自體檢功能是指器具能夠根據(jù)當(dāng)前運行狀態(tài)判斷器具是否運行良好或者器具是否存在故障，器具的故障包括但不限于傳感器故障、超溫故障、干燒故障、用電異常、漏電故障。若存在故障，器具應(yīng)能檢測出故障并提示用戶和售后，若存在危險，器具應(yīng)能采取可靠動作并提示用戶和售后。根據(jù)器具能夠檢測到故障的數(shù)量，檢測到故障后是否能采取相應(yīng)的動作來評價器具自體檢功能。器具自體檢功能體現(xiàn)了安全可靠的智能效用，為用戶安全提供了更高一層的保障。

表1 智能效用的智能等級劃分

3.3 水質(zhì)監(jiān)測和清潔功能

水質(zhì)監(jiān)測和清潔功能主要是監(jiān)測器具內(nèi)膽水質(zhì)，提醒用戶更換濾芯，并提示用戶手動或自動清洗內(nèi)膽，從而保持洗浴用水潔凈。標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)器具是否能夠自主監(jiān)測水質(zhì)、監(jiān)測水質(zhì)的方法以及是否能夠自動清洗器具內(nèi)膽來衡量該功能指標(biāo)。其檢測方法是通過人工模擬水質(zhì)變化和時間積累的方式實現(xiàn)。水質(zhì)監(jiān)測和清潔功能體現(xiàn)了安全、健康、易用效用。

3.4 出水恒溫調(diào)節(jié)功能

出水恒溫調(diào)節(jié)功能是器具根據(jù)用戶設(shè)置的用水溫度、出水流量等參數(shù)，自動調(diào)節(jié)器具工作參數(shù)，從而保證出水溫度的相對恒定。出水恒溫從恒溫精度和恒溫速度兩個方面考慮，恒溫精度要求器具在水溫分別設(shè)置為35℃、40℃、45℃，流量為7.2L/min，持續(xù)時間為10min條件下，水溫波動絕對值不超過1℃。標(biāo)準(zhǔn)要求的水溫、流量及持續(xù)時間的參數(shù)是模擬一位用戶的正常使用情況，保證用戶在洗浴過程中水溫不會突變。恒溫速度要求器具在水溫設(shè)置為45℃時，水流量由4L/min調(diào)整為8L/min，或由8L/min調(diào)整為4L/min時，水溫再次達(dá)到（45±1）℃的時間不大于3s，恒溫速度是用來保證用戶在使用過程中水溫能較快的達(dá)到設(shè)定溫度，從而更加節(jié)約水資源。出水恒溫調(diào)節(jié)功能體現(xiàn)了易用的智能效用，提升了產(chǎn)品性能，提高了用戶使用體驗，體現(xiàn)了洗浴舒適性。

3.5 用戶習(xí)慣學(xué)習(xí)功能

用戶習(xí)慣學(xué)習(xí)功能是熱水器智能化的一個重要體現(xiàn)，該功能要求器具能夠主動或被動學(xué)習(xí)不同用戶的使用習(xí)慣，通過學(xué)習(xí)用戶習(xí)慣，從而智能控制加熱或保溫運行，滿足用戶用水需求，實現(xiàn)資源的最有效利用。用戶習(xí)慣學(xué)習(xí)分為學(xué)習(xí)階段和行為表現(xiàn)階段。標(biāo)準(zhǔn)要求在學(xué)習(xí)階段測試人員每天早上和晚上分別調(diào)節(jié)用水溫度、用水流量、用水時長等，并記錄實際溫度、實際流量和用水時長等參數(shù)，試驗至少持續(xù)7天。在行為表現(xiàn)階段，在環(huán)境條件基本保持不變（與學(xué)習(xí)階段的設(shè)定工況相同）和環(huán)境條件發(fā)生較大改變（與學(xué)習(xí)階段的設(shè)定工況有較大變化）兩種情況下，測試人員分別每天早上和晚上分別調(diào)節(jié)用水溫度、用水流量、用水時長等，并記錄實際溫度、實際流量和用水時長等參數(shù)，試驗至少持續(xù)7天。通過數(shù)據(jù)比對，判斷器具是否能夠?qū)W習(xí)不同用戶、溫度、模式、時間等參數(shù)，器具能否在工況發(fā)生變化的時候進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。

表2 學(xué)習(xí)階段監(jiān)測數(shù)據(jù)（日期：2018年4月2日--2018年4月8日）

表3 行為表現(xiàn)階段監(jiān)測數(shù)據(jù)（環(huán)境條件基本不變）（日期：2018年4月9日--2018年4月15日）

表4 行為表現(xiàn)階段監(jiān)測數(shù)據(jù)（環(huán)境條件發(fā)生較大變化）（日期：2018年4月16日--2018年4月22日）

圖1 語音控制功能測試現(xiàn)場模擬

例如某品牌具有用戶習(xí)慣學(xué)習(xí)功能的熱水器，對其進(jìn)行三周的數(shù)據(jù)記錄，每天早晚一次記錄器具用水溫度、用水流量、用水時長等參數(shù)。表2為學(xué)習(xí)階段監(jiān)測數(shù)據(jù)，其實驗室工況條件為：實驗室環(huán)境溫度為20℃，濕度為55%RH，進(jìn)水溫度為8℃；表3為行為表現(xiàn)階段環(huán)境條件基本不變的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實驗室工況條件與學(xué)習(xí)階段相同；表4為行為表現(xiàn)階段環(huán)境條件發(fā)生較大變化的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中實驗室工況條件為：實驗室環(huán)境溫度為20℃，濕度為55%RH，進(jìn)水溫度為22℃。

由表2可以看出，在學(xué)習(xí)階段每天早上7:30和晚上20:30按照同樣的用水規(guī)律用水，讓器具學(xué)習(xí)用戶的用水習(xí)慣，其余時間是器具的保溫或加熱階段。表3為進(jìn)水溫度為8℃時用戶的用水情況，從表3可以看出經(jīng)過一周的學(xué)習(xí)之后，用戶在同樣的時間用水時，器具基本能保持用水溫度、用水習(xí)慣、用水時長與學(xué)習(xí)階段相同，我們認(rèn)為器具具有主動學(xué)習(xí)用戶習(xí)慣的功能，且能夠?qū)W習(xí)不同用戶、溫度、模式、時間這4種基本參數(shù)。從表4可以看出，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生較大變化（進(jìn)水溫度為22℃）時，用戶的用水時長變化比較大且不能自適應(yīng)的調(diào)整，因此我們認(rèn)為器具不能夠自適應(yīng)調(diào)整運行模式。

3.6 語音控制功能

語音控制功能是人機交互的一種有效手段，許多電子產(chǎn)品乃至家電產(chǎn)品也開始添加語音功能，為用戶帶來更好的使用體驗。但由于中國語言種類多，有普通話還有多種方言，所以對語音控制功能的要求也比較高。標(biāo)準(zhǔn)要求語音控制功能支持在線或離線語音識別，且在安靜環(huán)境3m內(nèi)喚醒核心詞和核心指令的識別率不低于85%，在噪聲環(huán)境3m內(nèi)喚醒核心詞和核心指令的識別率不低于80%，24小時家庭環(huán)境噪聲中誤喚醒不超過3次。試驗環(huán)境為：安靜測試環(huán)境、語音控制功能噪聲測試環(huán)境、語音控制功能混響測試環(huán)境。測試點以器具為幾何中心，分別在地面繪制半徑為1m、2m和3m的三個半圓，3m半圓上均設(shè)置7個測試點，詳見圖1。測試人員分別站在圖1所示3m半圓測試點上，進(jìn)行遠(yuǎn)場景喚醒和識別測試，記錄喚醒和識別時間及成功情況。

4 總結(jié)

智能家用儲水式電熱水器越來越受到消費者的青睞，熱水器的智能指數(shù)認(rèn)證不僅協(xié)助企業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)，為企業(yè)將產(chǎn)品推向市場提供依據(jù)；同時為消費者在選擇產(chǎn)品時提供衡量指標(biāo)，協(xié)助消費者購買的心儀的產(chǎn)品。