從智能廚房角度淺析計(jì)算機(jī)技術(shù)在廚房智能化方面的應(yīng)用

李文楷

摘 要：近年，計(jì)算機(jī)技術(shù)和和互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的快速發(fā)展，使得智能應(yīng)用不斷融入到人們的生活中，尤其是智能家居對人類的生存和生活方式產(chǎn)生了巨大的影響。其中，智能廚房是智能家居的重要部分。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是廚房智能化實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。在一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)使得廚房更加自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)廚房的一體化管理，從而使人們擺脫了繁瑣的烹飪勞作。另一方方面，智能化廚房順應(yīng)了時(shí)代的要求，計(jì)算機(jī)技術(shù)使低碳綠色環(huán)保成為智能化廚房的一項(xiàng)重要指標(biāo)，同時(shí)人們飲食也更健康。此外，應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)一步提升廚房的安全性，從而避免廚房意外事故的發(fā)生。本文以智能廚房為切入點(diǎn)，分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)在廚房智能化過程中的具體實(shí)現(xiàn)以及未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能廚房;計(jì)算機(jī)技術(shù);智能化應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0028-02

0 引言

最開始的智能化家居并不真正是一個(gè)系統(tǒng)，而僅僅停留在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，比如智能冰箱，智能爐灶，智能的系統(tǒng)概念最早是在21世紀(jì)初提出，并開始在發(fā)達(dá)城市進(jìn)行研發(fā)試營。然而當(dāng)時(shí)的硬件技術(shù)和軟件開發(fā)并不完善，家庭網(wǎng)絡(luò)也并沒有普及，相對而言開發(fā)成本較高，并沒有在普通用戶家庭廣泛實(shí)施，也使得智能系統(tǒng)的發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日趨成熟，尤其是在單片機(jī)更加集成化和小型化，通信領(lǐng)域軟件APP開發(fā)蓬勃發(fā)展的背景下，智能產(chǎn)業(yè)逐漸系統(tǒng)化和信息化，進(jìn)入到智能產(chǎn)品家電的遠(yuǎn)程管理。然而，智能系統(tǒng)并沒有受到熱捧，主要是網(wǎng)絡(luò)傳輸限制的約束。直到2010年，國內(nèi)外的主要通訊運(yùn)營商開始投資建設(shè)4G。并在2014年底，移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了全國大部分地區(qū)。4G網(wǎng)絡(luò)的健全和普及，使得任何一個(gè)小型終端都可以像一臺小型電腦一樣具備遠(yuǎn)程控制和傳輸?shù)墓δ?，為智能家居系統(tǒng)真正上線提供了可能。

而智能系統(tǒng)爆發(fā)式的發(fā)展除了得到互聯(lián)網(wǎng)的支撐外，計(jì)算機(jī)技術(shù)成為了更重要的基礎(chǔ)。搭載云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的順風(fēng)車，計(jì)算機(jī)技術(shù)不再局限在局部和本地應(yīng)用開發(fā)，而是在集成設(shè)備上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。因此計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展重心從原始電路接口等技術(shù)方面轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面。其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必然是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合體，主要功能是按照不同的網(wǎng)絡(luò)布局按照特定的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無失真?zhèn)鬏敽唾Y源分配。而數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括了數(shù)據(jù)提取，數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)解析等內(nèi)容，其主要功能是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對話。

目前，盡管計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能廚房系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，然而，何為智能？這個(gè)問題才是更重要的，關(guān)系到未來智能城市的主導(dǎo)方向。只有建立良好的導(dǎo)向，計(jì)算機(jī)技術(shù)才能有可持續(xù)的發(fā)展空間，智能系統(tǒng)才能引領(lǐng)未來健康綠色的生活。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能廚房

1.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)可以大致分為硬件集成技術(shù)，系統(tǒng)操作技術(shù)和軟件平臺技術(shù)。任何一個(gè)終端應(yīng)用都離不開這三者的結(jié)合。其中硬件集成技術(shù)是推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷革新的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有穩(wěn)定可靠的邏輯器件的運(yùn)行，一切只能是紙上談兵。系統(tǒng)操作技術(shù)是連接硬件集成電路和軟件平臺的紐帶，通過系統(tǒng)指令的執(zhí)行，控制硬件邏輯器件，并在軟件平臺進(jìn)行響應(yīng)和顯示。因此系統(tǒng)操作技術(shù)提供了人機(jī)交互的接口按鈕，此外操作系統(tǒng)能夠合理高效得利用計(jì)算機(jī)資源來最大限度得提高器件的數(shù)據(jù)吞吐容量，和數(shù)據(jù)分析效率。軟件平臺技術(shù)是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，主要功能是集成某一個(gè)或某些特定功能的程序設(shè)計(jì)，針對不同的操作系統(tǒng)，所開發(fā)的軟件平臺也略有不同。下面分別簡單介紹硬件集成技術(shù)，系統(tǒng)操作技術(shù)和軟件平臺技術(shù)的內(nèi)容。

所有的計(jì)算機(jī)技術(shù)都是以集成的單片機(jī)為基本工作單元的，而單片機(jī)是“與”“或”“非”邏輯門排列而成的部件和中央處理器結(jié)合。中央處理單元通過時(shí)序脈沖信號控制各個(gè)部件的工作方式。目前，電子元器件不斷向著小型化和集成化的方向發(fā)展，從獨(dú)立的元件到集成的大規(guī)模陣列，這種高度集成化可以將小型處理模塊嵌入到家用電器上，而不影響電器的整體架構(gòu)。系統(tǒng)操作技術(shù)一般用于智能終端，主流的操作系統(tǒng)有Android、iOS、Linux、Mac OS、Windows等等。軟件平臺技術(shù)主要針對具體應(yīng)用進(jìn)行特定的算法設(shè)計(jì)以可視化的圖形界面顯示，主要方便用戶操作。

1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在廚房智能化的切入點(diǎn)

近年，智能這一話題一度成為工程研究熱點(diǎn)，并在各個(gè)應(yīng)用中展現(xiàn)了卓越的性能。比如語音識別，人臉識別和繼電器開關(guān)模塊的綜合可以進(jìn)一步提高門禁系統(tǒng)安全性和智能性。然而并非所有的智能化設(shè)定都可以無縫銜接到智能廚房應(yīng)用中，比如給冰箱嵌入語音交互功能，但卻并不被市場消費(fèi)者買單。因?yàn)檫@些看似很高級的設(shè)計(jì)只能算作一種“偽智能”。任何一種不能實(shí)現(xiàn)使用價(jià)值的設(shè)計(jì)都沒有意義。所以更多的注意力要投入到如何讓冰箱自動(dòng)調(diào)節(jié)溫控，這樣更有利于食物保鮮，而不需要人為去設(shè)定一個(gè)定值溫度。油煙機(jī)可以根據(jù)空氣中的油煙顆粒物濃度判斷油煙機(jī)最合適的風(fēng)向和風(fēng)力大小。所以廚房智能化的設(shè)計(jì)初衷應(yīng)該建立在挖掘更多使用價(jià)值的基礎(chǔ)上，并以提高生活質(zhì)量和效率、減少人為失誤、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為宗旨，這樣才能使計(jì)算機(jī)技術(shù)以更合理的切入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)真正的廚房智能化。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在廚房智能化的具體應(yīng)用

廚房智能化的不斷推進(jìn)進(jìn)一步改變了人們的生活理念和思維方式。本文將從智能遠(yuǎn)程控制，智能安全，智能節(jié)能，智能凈化和智能健康食譜5個(gè)方面進(jìn)行闡述計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能廚房的具體應(yīng)用。

2.1 智能遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)主要有以下模塊組成，繼電器模塊，自動(dòng)化功能模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，中央處理器和智能控制終端。繼電器模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊一般都會(huì)集成在一個(gè)統(tǒng)一的小型中央處理器單片機(jī)上才能協(xié)同工作，例如STM32，89C51系列等等。繼電器模塊可以用作一個(gè)動(dòng)作開關(guān)以響應(yīng)控制終端的指令。自動(dòng)化模塊是最終功能實(shí)現(xiàn)的最后一步，比如打開或閉合窗戶，它有自己獨(dú)立的電路系統(tǒng)，只受繼電器控制。網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的關(guān)鍵，必須和控制終端配合使用，并且兩者必須工作在同一個(gè)局域網(wǎng)中。該局域網(wǎng)絡(luò)提供了兩者對話的通道，此外必須定義一套類似語法的對話協(xié)議才能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行解析?？刂平K端一般都會(huì)以集成在一個(gè)手機(jī)或pad移動(dòng)設(shè)備的APP上。實(shí)際應(yīng)用場景下，我們只需要在出門前把食材準(zhǔn)備好，然后通過手機(jī)控制APP，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)開啟電飯煲工作，同時(shí)，當(dāng)油煙機(jī)檢測到空氣中的濕度達(dá)到一定值時(shí)，開始排氣，而當(dāng)檢測空氣濕度小于一定值時(shí)，則油煙機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。通過這樣的遠(yuǎn)程控制，使得工作和煲飯同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。智能遠(yuǎn)程是智能廚房化的。

2.2 智能安全

在家居系統(tǒng)中，因?yàn)樗?，火等高危險(xiǎn)性的因素和可燃物的存在，廚房的安全一直屬于高度關(guān)注的問題。在智能廚房系統(tǒng)中，同樣是不可忽視。目前廚房中使用的主要燃料是天然氣或煤氣，眾所周知，這些可燃物一旦泄露與明火會(huì)發(fā)生爆炸，一氧化碳也會(huì)使人中毒窒息。為進(jìn)一步提高安全防范，避免意外發(fā)生。智能安全系統(tǒng)從以下幾方面著手：（1）智能檢測：在排氣扇內(nèi)置甲烷檢測儀和傳感器，移動(dòng)終端每間隔一段時(shí)間，會(huì)向中央處理器發(fā)送一次詢問指令，然后檢測儀開始測定空氣中的濃度，并把這個(gè)測定信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊發(fā)送到移動(dòng)終端顯示。當(dāng)測定濃度達(dá)到上限閾值，向終端發(fā)出預(yù)警信號，同時(shí)天然氣或煤氣的總閘自動(dòng)閉合，換氣扇自動(dòng)開啟。類似的也可以實(shí)時(shí)測定廚房的空氣溫濕度，照明度等;（2）智能限流：隨著高科技電器不斷涌入廚房，必然會(huì)使電路總線的功率不斷提高，這樣必然存在線路發(fā)熱老化的問題，因此存在著漏電的危險(xiǎn)。智能限流就是在總線上嵌入限流模塊，當(dāng)總線功率大于所承受的范圍時(shí)，向中央處理單元發(fā)送信號，從而關(guān)閉一些不重要的電器消耗或者降低某些用電器的輸出功率以保護(hù)線路安全。

2.3 智能節(jié)能

在能源消耗和浪費(fèi)日益嚴(yán)重的時(shí)代，綠色節(jié)能，低碳生活，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一種生活理念。在智能廚房系統(tǒng)中，主要從以下兩方面進(jìn)行調(diào)節(jié)。電機(jī)智能變頻裝置，普通冰箱電機(jī)處于間歇的工作模式，當(dāng)箱內(nèi)溫度高于設(shè)定是，電機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)行制冷一段時(shí)間后，電機(jī)便停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這種多次啟動(dòng)的工作模式在不僅浪費(fèi)電能而且對零部件的磨損較大。智能變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別在于，當(dāng)箱內(nèi)溫度達(dá)標(biāo)后，它不會(huì)停止工作而是處于低頻運(yùn)作狀態(tài)，采用微控制器將高電壓轉(zhuǎn)化成適合當(dāng)前負(fù)載的低壓模式，從而降低能耗并且避免頻繁啟動(dòng)出現(xiàn)的沖擊電壓對電機(jī)部件造成的損傷。此外照明系統(tǒng)同樣可以結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用壓控理論對采集的電壓進(jìn)行智能分析，在保證照明舒適度不變的情況下，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.4 智能凈化

智能凈化包括三個(gè)方面，空氣智能進(jìn)化，水智能進(jìn)化和電器的自動(dòng)除塵。廚房不可避免會(huì)受到油煙，殘留食材和排水管道衍生的細(xì)菌，人長期處于這樣的空間對健康非常不利。因此智能空氣和水凈化必不可少。一方面采用物理吸附方式去除大顆粒物，另一方面采用化學(xué)反應(yīng)去除細(xì)菌病毒等微生物。活性炭吸附和明礬膠體吸附不需要智能控制。而化學(xué)去菌過程常用的有通氯氣或次氯酸鈉，其原理是氧化除菌。首先在水中裝置細(xì)菌濃度檢測儀，比如生物電化學(xué)檢測儀，通過微生物的代謝繁衍引起電解質(zhì)液電流或電阻的變化，這些電信號被采集系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析從而判定不同類細(xì)菌的濃度和比例，接著由計(jì)算機(jī)中央處理器依據(jù)此數(shù)據(jù)投入適量的抑菌化學(xué)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)水源智能凈化。同樣，在日常餐飲中的水果蔬菜也不同程度的殘留一些有害菌，所以，智能凈化功能應(yīng)用于洗菜槽可進(jìn)一步保障食用者的健康安全。

2.5 智能健康食譜

互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的時(shí)代，人類的生活腳步也越來越快，使得快餐文化盛行，而不健康的快餐飲食習(xí)慣和生活壓力，導(dǎo)致了我國約有70%甚至更多的人處于亞健康狀態(tài)，據(jù)中商情報(bào)網(wǎng)報(bào)道亞健康已然成為人類的隱形殺手。而智能廚房的引進(jìn)既迎合了人們快速的生活步伐，又能提供健康的飲食，是未來智能化家居的必然選擇。根據(jù)不同人體的體脂率，各項(xiàng)健康指標(biāo)，搭配合理膳食。例如，對于有糖尿病史的體質(zhì)，健康食譜會(huì)依據(jù)不同食物的糖分含量，排除那些糖分高易分解吸收的食物，如紅薯和淀粉等等，而推薦一些粗糧食品，如玉米蕎麥等富含蛋白質(zhì)的食物。而這都依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠根據(jù)不同使用者建立個(gè)人數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含了個(gè)人飲食習(xí)慣，各項(xiàng)機(jī)能指標(biāo)以及病史等等，通過對個(gè)人數(shù)據(jù)庫分析創(chuàng)建個(gè)人的膳食計(jì)劃。智能健康食譜系統(tǒng)在一定程度上降低了現(xiàn)代人三高（高血壓，高血脂，高血糖）的發(fā)病率，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。

3 結(jié)語

“智能”已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代的標(biāo)簽，依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電子工程技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，廚房智能化的不斷升級，必將引領(lǐng)未來更健康便捷的生活。

參考文獻(xiàn)

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