胡瑩瑩 高曉薇

摘要：本文對電子水龍頭控制技術(shù)的相關(guān)專利申請情況進(jìn)行了研究，梳理了國內(nèi)電子水龍頭控制技術(shù)的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，同對電子水龍頭控制方式的類型予以分類，并選取了與各控制類型相關(guān)的技術(shù)分支相關(guān)的典型案例進(jìn)行分析，并給出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：水龍頭;電子;觸控;聲控;人體感應(yīng)

中圖分類號：TH 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）12-0062-03

Abstract： The related patent applications of electronic faucet control technology were studied， and the technical development of domestic electronic faucet control technology was sorted out. The types of electronic faucet control methods were classified， and the technical branches related to each control type were selected. Typical cases are analyzed and recommendations are given.

Key words： Faucet; electronics; touch; voice control; human body induction

1 引言

電子水龍頭是指通過單片機、微控制器、感應(yīng)元件等元器件以及相應(yīng)的控制程序[1]實現(xiàn)對水龍頭出水狀態(tài)和水溫的自動控制，在實現(xiàn)智能調(diào)控、簡便操作的同時防止疾病傳播、節(jié)能減排。電子水龍頭依托于控制感應(yīng)電路以及龍頭主體內(nèi)部的機械部件，根據(jù)操作方式的不同，分為觸控式和非觸控式兩大類，而非觸控式具體還可分為人體感應(yīng)式和聲控式兩種[2-3]。

2 專利分布總體情況

從電子水龍頭相關(guān)操作方式的專利技術(shù)出發(fā)，選擇中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）、德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DWPI）以及Patentics客戶端的中、外文全文數(shù)據(jù)庫檢索。并對行業(yè)內(nèi)重點申請人、行業(yè)地域分布、主要技術(shù)分支的申請情況以及技術(shù)分支演進(jìn)情況等方面進(jìn)行標(biāo)引與分析。數(shù)據(jù)截止時間為2018年12月31日。

2.1 申請量年度分布

圖1為電子水龍頭控制技術(shù)的中國、國外及全球?qū)＠暾埩磕甓确植记闆r，可以看出，國外研發(fā)始于1989年，中國于1991年起步;自2009年起，由于感應(yīng)控制技術(shù)獲得重大推廣突破并獲得階段性成果，且該技術(shù)成果快速轉(zhuǎn)化并產(chǎn)業(yè)化，故全球相關(guān)申請量出現(xiàn)大幅增長，且得益于中國龐大的用戶群體和國家對于科技創(chuàng)新的支持，中國相關(guān)專利申請量始終占據(jù)全球申請量的大部分比重。

2.2 重要申請人排名

通過檢索發(fā)現(xiàn)，中國和國外相關(guān)專利申請在申請人類別上存在較大差異，國外相關(guān)領(lǐng)域申請人均為企業(yè)申請人，從圖2可知，反觀國內(nèi)，國內(nèi)相關(guān)鄰域申請人由企業(yè)、個人和高校組成，企業(yè)申請人雖占據(jù)過半比重，但個人申請數(shù)量也占據(jù)了較大比重，達(dá)到了整體申請量的1/3。而從圖3可知，申請量排名第一的為科勒公司，作為國外知名衛(wèi)浴企業(yè)，其研發(fā)歷史悠久，在國內(nèi)也占據(jù)較大市場份額;其次為廈門建霖工業(yè)和九牧廚衛(wèi)，這兩家公司是中國品牌歷史較為悠久的廚衛(wèi)生產(chǎn)企業(yè)，均主營智能廚衛(wèi)領(lǐng)域，在電子水龍頭研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)具有一定的技術(shù)積淀，研發(fā)出了自己的原創(chuàng)技術(shù)，在國外部分國家也有專利布局，同時，國內(nèi)主要申請人中，排名第六、八、九均為個人，這也與圖2的結(jié)果互相印證，說明中國關(guān)于電子水龍頭領(lǐng)域的研發(fā)主體較為多元化，這些個人申請的專利大部分會轉(zhuǎn)讓給相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)并投入市場。

2.3 技術(shù)演進(jìn)過程

通過對電子水龍頭控制技術(shù)各個時期的專利文獻(xiàn)進(jìn)行梳理和篩選，選擇一級技術(shù)分支作為重點研究對象，以時間節(jié)點為分界線，并詳細(xì)閱讀其中部分重點專利（重點專利的選取的原則是同族數(shù)、引用頻次并結(jié)合重點申請人進(jìn)行篩選），總結(jié)出電子水龍頭控制技術(shù)的技術(shù)演進(jìn)發(fā)展階段。

第一階段：1985—2000年，這一時間段內(nèi)，電子水龍頭的三種操作方式均已出現(xiàn)，且存在一定的地域發(fā)展特點，中國和日本致力于對于水龍頭控制技術(shù)的研究方向在于擺脫常規(guī)的旋轉(zhuǎn)開閉操作模式，此階段中國專利技術(shù)采用較為簡單的單點觸控電容感應(yīng)電路（CN2091394U）;而日本在技術(shù)發(fā)展上更為領(lǐng)先，已將液晶屏觸控感應(yīng)操作方式應(yīng)用于水龍頭操作中（JPH8-296260A）;而作為恒溫龍頭技術(shù)起源國，美國對于該技術(shù)的發(fā)展理念在于擺脫與水龍頭表面的接觸，采用人體感應(yīng)和聲控方式開閉龍頭（US4520516A，US4921211A），完全避免接觸龍頭表面交叉感染的問題;而聲控方式則是使用者預(yù)先將自己的語音命令進(jìn)行輸入（US5868311A）。

第二階段：2000—2012年，這一階段專利申請量增長較快，技術(shù)層面而言，在觸控技術(shù)方面，主要從觸控感應(yīng)電路優(yōu)化、界面設(shè)置、后備電源供應(yīng)，以及加強用戶體驗方面進(jìn)行優(yōu)化發(fā)展[4]（例如WO2008057630A2，US8376313B2）;而人體感應(yīng)技術(shù)方面，其發(fā)展路線主要從單一的控制出水向多維度控制轉(zhuǎn)變（即從單一控制水流通斷向水流溫度控制、流動狀態(tài)控制轉(zhuǎn)變），這種功能需求上的變化對控制方面降低乃至消除誤操作的概率提出了更高的要求，并衍生出三個方式：一是，采用多個位置傳感器進(jìn)行感應(yīng)控制[5]（US2008/0238665A1）;二是，在感應(yīng)控制方面采用了手勢判斷的方式來降低誤操作概率（US8006712B2）;三是，人體感應(yīng)操作方式與其他兩種操作方式協(xié)同控制以提高操作準(zhǔn)確性（DE202008006405U1）;而對于聲控操作方式，由于不同用戶在語言、口音方面的不同，故其控制技術(shù)在語音識別方面還存在技術(shù)壁壘，主要發(fā)展路線是與人體感應(yīng)控制相結(jié)合的協(xié)同控制技術(shù)（WO0202879A2）。

第三階段：2012年以后，這一階段的電子水龍頭產(chǎn)品在功能上發(fā)展更為多元化。經(jīng)過前期的發(fā)展，在觸控操作技術(shù)無論在精度控制以及用戶體驗方面已經(jīng)較為成熟，其發(fā)展主流方向在于多功能、智能化方面發(fā)展，智能家居變?yōu)橹髁鳎|(zhì)檢測、溫度閉環(huán)控制，遠(yuǎn)程控制以及大數(shù)據(jù)采集等功能與觸控式操作集成（例如CN105465473A，CN106678419A），使得電子水龍頭功能更加豐富;而在人體感應(yīng)方面，其發(fā)展主路線仍以精確控制和減少誤操作為主，而實現(xiàn)精確控制的手段已從多傳感器區(qū)域感應(yīng)轉(zhuǎn)向手勢判斷，手勢判斷方式在減少誤操作方面優(yōu)于多區(qū)域感應(yīng)判斷的方式（例如US9347207B2，WO2018017780A1），但其存在技術(shù)難點，即具體的手勢研判方式，這基于對用戶操作習(xí)慣的了解以及動作判斷精確性，目前，該類型相關(guān)技術(shù)申請較少，仍有待挖掘和布局;聲控感應(yīng)方面的技術(shù)發(fā)展緩慢，2012年之后的典型申請僅體現(xiàn)在聲控感應(yīng)方式與其他功能的集成（US2016/0340207A1），其控制方式本身的難點仍未攻克。

3 結(jié)語

從操作層面來講，觸控技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，其技術(shù)路線呈多元化發(fā)展，電子水龍頭作為家居物品的一種，其發(fā)展理念與智能家居概念相吻合，并與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，未來需要攻克的技術(shù)問題主要在遠(yuǎn)程控制和多功能集成優(yōu)化上;從人體感應(yīng)控制技術(shù)的專利申請情況可知，國外在這方面的發(fā)展較為領(lǐng)先，且掌握了核心技術(shù);而在中國，人體感應(yīng)式水龍頭多應(yīng)用于公共領(lǐng)域，其操作方式較為單一，靈敏度較差，在人體感應(yīng)控制的精準(zhǔn)度方面仍有許多技術(shù)難點需要攻克，以打破國外技術(shù)壁壘，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上開創(chuàng)國有品牌;聲控式感應(yīng)控制技術(shù)的專利申請量相對較少，究其根源，語音識別技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的技術(shù)領(lǐng)域，目前仍處于快速發(fā)展階段，未誕生重大的實質(zhì)性技術(shù)成果，后期研發(fā)以及專利技術(shù)布局還有一段很長的路要走。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董奇志.恒溫控制裝置在水龍頭中的應(yīng)用及工作原理[J].電機電器技術(shù)，2002（3）：17-18.

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[3] 寧禮佳，郭婷婷，陶志明，等.流量可控式紅外線感應(yīng)水龍頭控制模塊設(shè)計[J].節(jié)能技術(shù)，2013（3）：146-150.