一種校園智能餐廳的整體設(shè)計

周瑩+張漢成+劉滟+唐強+韓留

摘 要：隨著科技的不斷進步和發(fā)展，“智能化”已漸漸融入到生活的方方面面。本文提出了一種校園智能餐廳的整體設(shè)計方案，將自動化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入校園餐廳中，解決食堂吃飯擁擠、需要長時間排隊，工作人員勞動強度大等一系列問題，讓就餐者享受科技所帶來的便利。

關(guān)鍵詞：校園餐廳；智能化；自動化

1 引言

食堂是學(xué)生學(xué)校生活必不可少的一個部分，但學(xué)校食堂就餐高峰期，打飯擁擠、排隊時間長，隨意插隊，與打飯師傅發(fā)生爭執(zhí)等問題經(jīng)常發(fā)生，一個整齊、有秩序的就餐環(huán)境，是每一位就餐人的心聲。同時，由于食堂就餐人數(shù)多，食堂工作人員的勞動強度也非常大，不僅需要炒菜、盛菜，還需要收集、清洗使用過的餐具。因此，本文提出了一種校園智能餐廳的整體設(shè)計方案，通過智能化控制，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就餐人員只要點好菜，坐在餐桌前，等待系統(tǒng)處理，飯菜就會通過自動輸送系統(tǒng)，快速送到就餐者的面前。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文所設(shè)計的校園智能餐廳由就餐區(qū)域、配菜區(qū)域、輸送系統(tǒng)、餐具清洗分揀系統(tǒng)、點餐系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。該校園智能餐廳的整體布局如圖1所示。

本設(shè)計的具體工作原理是：就餐者通過點餐系統(tǒng)選擇需要的飯菜品種，到達就餐區(qū)域選好位置后，控制系統(tǒng)在接收到就餐信息后，將座位號及點菜信息反饋給配菜人員，配菜人員根據(jù)信息進行配菜，完成配菜后，將餐盤放置在輸送系統(tǒng)的傳送帶上，每一個餐盤都配有信息條，輸送系統(tǒng)將每個餐盤送到指定的就餐位置，通過機械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上，就餐完成后，餐盤通過傳送帶，經(jīng)升降機構(gòu)，輸送至餐具清洗分揀系統(tǒng)，完成清洗分揀后，自動運送至配菜區(qū)域。

2.1 點餐系統(tǒng)

點餐系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用App軟件，通過后臺服務(wù)器處理，完成點餐過程。就餐者使用手機App軟件，登陸賬號后，進入點餐界面進行點餐，并進行網(wǎng)上支付，到達餐廳后，隨意坐下，掃一下桌面上的二維碼，確認就餐，點餐系統(tǒng)接受信息后，發(fā)送配送菜信息至控制系統(tǒng)。

2.2 就餐區(qū)域

為方便餐具輸送，提高輸送效率和空間利用率，就餐區(qū)域的座位采用條狀布置，每一個座位都有一個固定的編號，以方便餐盤的定點配送，所有的輸送機構(gòu)都布置在桌子內(nèi)部及走道的暗槽內(nèi)，實現(xiàn)人機分離，保證人員的就餐安全。

2.3 配菜區(qū)域

在配菜區(qū)域，工作人員根據(jù)控制系統(tǒng)反饋的配菜信息，將每一位就餐者選擇的菜品進行裝盤，每一個餐盤都配有信息條，用于餐盤識別。配菜區(qū)域空間采用封閉恒溫布置，以保證食物的干凈衛(wèi)生。

2.4 餐具清洗分揀系統(tǒng)

該系統(tǒng)由碗盤分離、殘渣收集、綜合清洗、烘干消毒、循環(huán)使用五大機構(gòu)組成。其中殘渣收集機構(gòu)采用螺旋式進給裝置，利用重力原理收集殘渣；綜合清洗機構(gòu)分為初洗、精洗、噴淋，最后自動運送裝置將碗盤回送至配菜區(qū)域供循環(huán)使用。

2.5 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)用于聯(lián)系配菜區(qū)域、就餐區(qū)域以及餐具清洗分揀系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)由機架、傳送帶、換向機構(gòu)、餐盤托舉機構(gòu)、餐盤回收升降機構(gòu)等組成。

換向機構(gòu)用于餐盤運送過程中的轉(zhuǎn)向，在到達轉(zhuǎn)向節(jié)點時，通過掃描餐盤上的信息條，確定目標(biāo)桌位后，啟動平行四桿式換向機構(gòu)，平穩(wěn)換向到目標(biāo)桌位；餐盤托舉機構(gòu)通過機械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上；餐盤回收升降機構(gòu)則是在就餐結(jié)束后餐盤經(jīng)傳送帶，運送到鏈條式升降機構(gòu)，通過智能感應(yīng)啟動托臂機構(gòu)托住餐盤，同時鏈條式升降機構(gòu)下降，托臂機構(gòu)打開，利用滾軸機構(gòu)有序進入清潔分揀系統(tǒng)。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計

為了實現(xiàn)從點餐、配菜、傳送至指定餐桌、餐盤自動回收清洗分揀、餐盤回送至配菜區(qū)的整個工作流程的自動化運行，本系統(tǒng)使用了可編程控制器PLC作為控制部件，它具有功能強、體積小、性價比高的優(yōu)點。該控制系統(tǒng)配有后臺服務(wù)器，用于處理手機App的信息，并將處理后的信息反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的信息進行相應(yīng)的部件控制，該系統(tǒng)的控制流程見圖2。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

點餐系統(tǒng)采用互聯(lián)網(wǎng)手機App軟件點餐系統(tǒng)，需要配置一臺服務(wù)器用于處理點餐軟件的信息及費用支付；配菜區(qū)域，需要通過顯示器實時顯示每一位就餐者的菜單內(nèi)容，對餐盤進行掃碼，需要配置觸摸屏及掃碼器；餐具清洗分揀系統(tǒng)涉及到分揀、清洗、烘干、傳送功能，需要配置電機、清洗水泵、加熱器、鼓風(fēng)機等；輸送系統(tǒng)涉及到直線輸送、轉(zhuǎn)彎、抬升動作以及定位、掃碼功能，需要配置電機、氣動元件、位置傳感器、掃碼器等。

3.3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計

以PLC為核心，根據(jù)接受的信息，驅(qū)動執(zhí)行元件動作，完成智能餐廳的整個工作過程。根據(jù)該工作過程，設(shè)計了系統(tǒng)的工作流程，如圖3所示。

4 結(jié)語

本文基于工業(yè)4.0的理念設(shè)計了一種校園智能餐廳，集自動化與智能化于一體，同時結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以為就餐者提供一個整潔、有序、舒適、方便、快捷的就餐環(huán)境，降低工作人員的勞動強度，提高工作效率，是未來發(fā)展的一個趨勢。由于所設(shè)計的智能餐廳是單元化的，模塊化的，因此該種智能餐廳同樣適用于大中小型就餐場。