基于物聯(lián)網(wǎng)的食堂智能餐柜的設(shè)計

蔣文鑫 張嘉贏

【摘 要】結(jié)合實際的應(yīng)用背景和學生的實際需求，設(shè)計了食堂智能餐柜，以實現(xiàn)學生網(wǎng)上訂餐后自助取餐。該設(shè)計包括以單片機為核心的控制主板、信息推送、餐點存取、開門照明、電子鎖開關(guān)和二維碼掃描等模塊，并分析了其可行性。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；智能餐柜；設(shè)計

近幾年，隨著各高校招生規(guī)模的不斷擴大，高校在校生人數(shù)不斷攀升。大學生日常食堂就餐過程中，傳統(tǒng)的窗口售餐模式也隨之凸顯出各種各樣的問題。如學生就餐時間同步，人員集中，給現(xiàn)場售餐窗口帶來較大壓力，不能保證為學生提供優(yōu)質(zhì)、高效、便捷的服務(wù)。同時，因人多或食堂工作人員疏忽導致算錯價格的情況時有發(fā)生。為此，本文設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的高效安全可靠的食堂智能餐柜，實現(xiàn)食堂工作人員開鎖存餐，短信自動通知學生，學生掃碼或輸入驗證碼自主取餐等功能，同時兼具保溫和制冷的功能，有效提高了學生就餐和食堂售餐的效率，降低了不必要的人員成本，增加了食堂的效益，可廣泛投放于各高校食堂，具有十分廣闊的市場應(yīng)用價值。

1.食堂就餐過程需求分析

自助取餐是通過使用食堂自助訂餐系統(tǒng)進行就餐過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，滿足了用餐者對一定時間和空間內(nèi)取餐用餐的需求，實現(xiàn)一定程度上用餐自助化服務(wù)。配餐取餐環(huán)節(jié)的活動具有時間集中、量大、需求不統(tǒng)一等特點。在用餐學生方面，除對及時性和便捷性需求外，還希望食堂能提供個性化的自助取餐服務(wù)，并根據(jù)特定的需求進行實時自取，且保證餐品保溫和保鮮。從食堂服務(wù)提供方的角度，食堂工作人員根據(jù)學生在線訂餐的數(shù)據(jù)信息，按需求準備定量的餐品放置于智能餐柜中，當已訂餐學生取走餐品后，食堂后臺管理端自動顯示對應(yīng)柜箱為空置狀態(tài)。如學生未能及時取餐，后臺管理端會自動向?qū)W生推送提示信息。

2.智能餐柜總體功能設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近幾年發(fā)展迅速的主流技術(shù)，它是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過移動數(shù)據(jù)、激光掃描、紅外線、GPS等技術(shù)將生活中的一些硬件設(shè)備按照一定的協(xié)議連接到互聯(lián)網(wǎng)中，以實現(xiàn)信息的交流、收集與處理，將各種硬件設(shè)備集中到一個網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中，以使這個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的所有設(shè)備彼此相連，運用當下先進的大數(shù)據(jù)、云計算、模式識別等信息處理技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的檢測、跟蹤、智能識別、數(shù)據(jù)手機與管理等。食堂智能餐柜是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)融合在一起而設(shè)計的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體由智能餐柜和后臺數(shù)據(jù)管理中心兩部分構(gòu)成。智能餐柜由圖1所示的多個功能模塊組成，主要包括食堂工作人員開鎖放餐、電子鎖開關(guān)、照明系統(tǒng)、制熱（保溫）系統(tǒng)、制冷（保鮮）系統(tǒng)、二維碼掃描系統(tǒng)、驗證碼識別系統(tǒng)等。整個系統(tǒng)的核心部分就是用單片機控制的智能餐柜控制系統(tǒng)以及作為后臺數(shù)據(jù)處理、存儲中心的PC服務(wù)器一起構(gòu)成智能餐柜系統(tǒng)。

3.智能餐柜功能模塊設(shè)計

3.1基本結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的智能餐柜主要由規(guī)格統(tǒng)一的柜箱體和類似ATM機的交互終端組成。設(shè)計柜體高160cm，長100cm，寬60cm，每個餐柜包含左右兩排柜箱，設(shè)計每個柜箱高16cm，兩排共計16個柜箱，一次可存放16份餐，餐柜設(shè)計有制冷和制熱系統(tǒng)，實現(xiàn)餐點的保鮮和保溫功能。在之前的在線訂餐時，系統(tǒng)會生成與訂單對應(yīng)的二維碼，食堂工作人員將準備好的餐點放入指定的箱柜，并選擇制冷或制熱開關(guān)，柜箱門自動上鎖；已訂餐學生在交互終端處可通過掃描二維碼或輸入驗證碼打開柜箱，取出已訂餐點。

3.2存餐流程

食堂工作人員按照學生在線訂餐生成的柜箱號，將已訂餐點送至指定柜箱，工作人員輸入密碼，系統(tǒng)自動對食堂工作人員的身份進行核實檢驗。核驗無誤后，箱柜自動打開，工作人員將餐點放入柜箱并用控制鎖自動鎖上，然后利用單片機控制TC35模塊給已訂餐學生發(fā)送由二維碼隨機生成的驗證碼和餐點對應(yīng)的存放柜箱號的短信，以提示訂餐學生存餐成功，可到指定柜箱取餐。

3.3取餐流程

訂餐學生在可用餐時間到達食堂餐柜前，或掃描之前訂餐生成的二維碼或直接輸入短信中的驗證碼，對應(yīng)的柜箱即可自動打開，便可取出已訂餐點。柜箱體控制模塊以單片機為主控器，由三極管放大電路和繼電器構(gòu)成驅(qū)動電路，每個柜箱都安裝有電磁鎖及干簧管檢測器，主控器通過UART接口接收來自物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的柜箱號命令，通過驅(qū)動電路控制指定編號的柜箱電磁鎖打開，并通過安放在柜門閉合處的開關(guān)傳感器檢測柜箱門的開關(guān)狀態(tài)。

3.4整體材料

柜體采用1mm及1.2mm優(yōu)質(zhì)鋼板制作，表面具有一層保護膜，光潔度高、抗蝕能力強，鋼板表面經(jīng)過酸洗、堿洗、脫磷脂化處理，防腐、防銹能力強，烘干后在工件表面形成一層致密堅固的皮層膜，優(yōu)質(zhì)五金配件及鎖具，有多種顏色可供選擇，也可多種顏色搭配定做。柜門采用亞克力透明硬質(zhì)塑料板。內(nèi)部按有UPS電源供電，可以為智能餐柜不間斷提供電源，防止因為掉電導致的信息丟失。內(nèi)部安裝物體檢測系統(tǒng)和開關(guān)門檢測系統(tǒng)。

4.結(jié)語

食堂智能餐柜的設(shè)計是順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的食堂管理信息化意義重大，極大地滿足了在校大學生對高效便捷的校園生活的追求。它的出現(xiàn)解決了食堂就餐不便的問題，一定程度上緩解了食堂就餐擁擠問題，使得學生就餐與食堂售餐之間的交互變得更加便利、快捷和智能化，對于解決因食堂備餐估算不準而造成的飯菜浪費問題有積極的現(xiàn)實意義。對于降低食堂的運營成本，提高經(jīng)濟效益也卓有成效。新技術(shù)的引入，創(chuàng)新了食堂點餐售餐新模式，提供快速、便捷、有效的用餐模式，實現(xiàn)時間和人力資源的有效利用和合理配置。

【參考文獻】

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