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基于大數(shù)據(jù)背景下的食堂服務(wù)平臺研究

2020-10-09 10:16周俊豪郭龍蔡以東張迪

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)訂閱 2020年9期 收藏

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)處理大數(shù)據(jù)

周俊豪 郭龍 蔡以東 張迪

摘 要：文中以校園食堂服務(wù)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)為研究對象，基于大數(shù)據(jù)背景下的食堂服務(wù)平臺的研究展開討論。該系統(tǒng)應(yīng)用HTML5，JavaScript，MySQL，Hadoop集群數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，實現(xiàn)了在線訂餐功能并生成數(shù)據(jù)分析。實驗結(jié)果表明：該平臺方便了師生訂餐的同時也減少了食堂管理成本，解決了學(xué)生就餐難，排隊久的難題;系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析來了解消費者的需求，從而更好地提高食堂服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);線上訂餐;校園食堂;Hadoop集群;海量數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TP391.7文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）09-00-04

0 引 言

如今，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量成指數(shù)型增長，現(xiàn)今社會已經(jīng)是大數(shù)據(jù)發(fā)展的時代。然而，快速增長的數(shù)據(jù)量已超越了普通數(shù)據(jù)庫的處理能力，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫無法對TB級以上的數(shù)據(jù)進行儲存并分析，因此，我們通過Hadoop集群對海量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析處理，從中提取出有價值的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)展開分析，為用戶呈現(xiàn)數(shù)據(jù)化的技術(shù)，同時，也為以后的重要決策提供重要的依據(jù)。

食堂服務(wù)平臺主要采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，并結(jié)合云計算技術(shù)進行大量的數(shù)據(jù)分析和處理，專門針對校園食堂打飯難，排隊久，就餐環(huán)境差等問題進行研究。利用平臺收集信息，綜合處理，結(jié)合校園管理實際解決就餐問題。

1 項目背景

本項目以貴州師范學(xué)院為例來展開研究，主要目的解決學(xué)生日常生活中的就餐問題。由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可知，每年各大高校的招生人數(shù)都在不斷增加，特別是在大學(xué)，貴州所有大學(xué)人數(shù)統(tǒng)計見表1所列。

下面以貴州師范學(xué)院為例進行闡述：

（1）貴州師范學(xué)院土地資源不算豐富，占地面積狹小，對于一個大學(xué)來講，如果沒有適合的就餐管理機制，本學(xué)校的三個食堂完全無法滿足要求。

（2）貴州師范學(xué)院的招生人數(shù)逐年增加，以至于近年來師生人數(shù)近2萬人，是一個龐大的集體，于此，使得師生就餐成為一大問題。

（3）由于學(xué)校人數(shù)問題，各個學(xué)院的課程安排時間相近，導(dǎo)致下課時間相同，以至于出現(xiàn)“搶位置”“搶飯”等現(xiàn)象，這也是最主要因素。

（4）食堂內(nèi)所有窗口并不集中，每個窗口為一個商家，從而導(dǎo)致食堂衛(wèi)生（指地面的保潔、桌面收拾，桌椅保潔等）難題，甚至許多學(xué)生對就餐產(chǎn)生恐懼。

2 系統(tǒng)設(shè)計思路與架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計思路

本系統(tǒng)需要解決學(xué)生食堂就餐無法系統(tǒng)化等問題。系統(tǒng)中，學(xué)生通過平臺可以了解各校內(nèi)食堂各個商家的詳細信息，針對自己的喜好在不同商家下單點餐，方便商家進行線上線下的管理。

大量人員用餐服務(wù)平臺的最大問題是用戶數(shù)量和產(chǎn)生數(shù)據(jù)龐大，到目前為止，食堂用餐人數(shù)的數(shù)據(jù)已經(jīng)成千上萬條，采用人工處理方式很不科學(xué)，不利于食堂服務(wù)的管理。然而隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，運用更高的數(shù)據(jù)化處理技術(shù)可更好地解決這個問題。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集大量數(shù)據(jù)，并通過Hadoop集群數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行分析之后再傳回MySQL數(shù)據(jù)庫。大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)就是可儲存和分析大量數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫處理技術(shù)而言，更加有利于數(shù)據(jù)信息的采集和處理。平臺機構(gòu)示意如圖1所示。

2.2 食堂服務(wù)系統(tǒng)管理

2.2.1 前臺分類模塊

前臺分類模塊功能是將所有菜品按分類展示，目的是讓用戶按照分類名快速定位到自己所需要的菜品。由商家管理人員添加所有菜品的信息，并將菜品分類，如按照早餐、晚餐、湘菜、粵菜等分類，且對每道菜品添加詳細信息，其中包括菜品名稱、實物圖片、菜品單價等。

前臺主要部分代碼如下：

這部分代碼主要顯示菜單主頁信息，各種菜品的分類，利用HTML5和JavaScript相結(jié)合，網(wǎng)頁前端呈現(xiàn)，分類管理。

2.2.2 下單模塊

用戶選中菜品后，在訂單模塊的購物車中便會出現(xiàn)所選菜品的相關(guān)信息，并且學(xué)生還可填寫備注，例如，加辣、少鹽、原味等。生成訂單后，學(xué)生可以在訂單頁面查看自己訂單的詳細信息，包括下單時間、訂單號、金額、狀態(tài)、取餐時間等。并且在商家沒有接單前，還可以在該頁面對訂單進行取消。并可以支付相應(yīng)的費用要求商家進行配送，解決排隊難題。

2.2.3 訂單管理模塊

商家可以在后臺看到用戶的最新訂單信息。比如已確定過但還未完成的訂單、所有已完成的訂單以及用戶或后臺取消的訂單詳情，學(xué)生可以通過平臺聯(lián)系客服功能，進行線上溝通，修改相關(guān)訂餐信息包括重新選菜、預(yù)留時間、配送時間、配送地點或者取消打包等，修改時間限于訂餐后3 min。

2.2.4 意見管理模塊

學(xué)生取餐后或者吃完飯后，可以通過平臺對飯菜進行評價，比如：佐料量的多少，食物的多少，菜的烹飪熟度，菜品的味道等。后臺管理人員統(tǒng)一收取每一天顧客的意見，分類進行汲取并改良，盡量服務(wù)滿足于各個顧客的需求。

2.2.5 提問及回復(fù)模塊

本平臺設(shè)置有線上交流模塊，顧客可以通過平臺向商家咨詢問題，平臺上有專門的工作人員對顧客的提問進行解答，對于超出管理人員業(yè)務(wù)范圍的問題，其可以回避，后太管理人員會用最大程度讓學(xué)生了解商家的具體菜品、口味等是否符合自己，根據(jù)答疑，用戶可自行選擇。消息回復(fù)模式如圖2所示。

2.2.6 信息管理模塊

食堂服務(wù)管理平臺將會記錄所有用戶的信息，包括用戶名、電話號碼、所訂菜品、價錢、商家的注冊信息等，針對這些個人信息以及商家信息，平臺將會有專門的技術(shù)人員進行信息維護與信息保護，若被攻擊，平臺也會啟動備份功能，最大力度保護用戶及商家信息。商家也可以對店里所有的菜品、飲料等信息進行修改、增加、刪除等操作。系統(tǒng)將自動進行數(shù)據(jù)信息采集，統(tǒng)計每一天的就餐人數(shù)和每一道菜品的出售情況，存入MySQL數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)分析，哪一道菜品出售最火爆，哪一道菜品出售情況不好，都會在平臺上進行顯示，商家可根據(jù)顯示信息對每天的菜品進行管理。

信息管理主要代碼如下：

<%

List list = （List）request.getAttribute（“l(fā)istinfo”）;

if（list ！= null）{

int i=0;

for（TypeInfoBean typeInfo：list）{

i++;

%>

<%=i %>

<%out.print（typeInfo.getTypename（））; %>

<%=typeInfo.getTypesort（） %>

”>刪除

<%}} %>

MySQL數(shù)據(jù)庫主要連接代碼如下：

privatestatic String Driver_Name=”com.mysql.jdbc.Driver”;

privatestatic String DB_Host=”jdbc：mysql：

//localhost：3307/webdb？characterEncoding=utf8”;

privatestatic String DB_User=”root”;

privatestatic String DB_Pwd=”123456”;

/**

* 連接數(shù)據(jù)庫

* @return

*/

publicstatic Connection getConnection（） {

Connection conn=null;

try {

Class.forName（Driver_Name）;

} catch （ClassNotFoundException e） {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace（）;

}

try {

conn=DriverManager.getConnection（DB_Host， DB_User，

DB_Pwd）;

} catch （SQLException e） {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace（）;

}

returnconn;

利用信息服務(wù)模塊，在前端進行商家入住信息的入庫，學(xué)生用戶信息注冊入庫，以及商品的信息管理，并儲存在MySQL數(shù)據(jù)庫中，進行大量數(shù)據(jù)的儲存和管理;不符合要求的數(shù)據(jù)可以通過管理人員后臺修改或刪除。

2.2.7 剩菜剩飯管理模塊

對于就在食堂就餐的學(xué)生，每次使用平臺都會收到平臺的溫馨提示：“用完餐后，將餐具放回收羹處”。方便管理人員進行餐具的清理。沒有按照要求進行處理的客戶，平臺上的信譽積分將會降低，后期將承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，同時食堂內(nèi)也會貼出相應(yīng)的標(biāo)語提示。食堂內(nèi)的剩飯剩菜將會全部集中到一處，管理人員會在平臺上進行社交信息發(fā)布，向外界尋找專門收取剩飯菜的人員到校園食堂收羹。收羹處理3天1次，有需要的人員將會從平臺上查看到相應(yīng)的信息。由此，食堂的就餐環(huán)境和就餐秩序會得到極大改善。

系統(tǒng)功能示意圖如圖3所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)介紹

3.1 前端框架設(shè)計

本平臺前端采用JavaScript前端開發(fā)技術(shù)以網(wǎng)頁的形式向用戶展現(xiàn)各個服務(wù)板塊。系統(tǒng)采用HTML5進行編寫。HTML5是互聯(lián)網(wǎng)的下一代標(biāo)準(zhǔn)，是構(gòu)建以及呈現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的一種語言方式，被認為是互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，可以設(shè)計HTML5中各標(biāo)志的顯示屬性，也可以采用CSS，即層疊樣式表，使網(wǎng)頁頁面更加美觀。JavaScript是一種基于對象的客戶端腳本語言，常用于給網(wǎng)頁添加動態(tài)功能，以響應(yīng)用戶的各種操作。

3.2 服務(wù)器端

3.2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫用來存儲用戶信息、菜品詳細信息、消費信息等，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫搭建采用MySQL。MySQL是一種關(guān)聯(lián)型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在此主要用于存儲通過編寫MapReduce程序已經(jīng)處理好的管理員信息、用戶信息、菜品詳細信息、消費信息等。這個數(shù)據(jù)庫屬于外部數(shù)據(jù)倉庫，主要是為了提供這類完整信息傳輸?shù)骄W(wǎng)頁前端，進行信息的實時更新。內(nèi)部數(shù)據(jù)庫主要是將所有未處理的大量數(shù)據(jù)放在一個Hadoop大倉庫HBase中，后期通過編寫的程序上傳至Hadoop集群中，HBase數(shù)據(jù)庫更加方便Hadoop集群處理數(shù)據(jù)時提取數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)運算速度與靈活性。其中內(nèi)外兩個數(shù)據(jù)庫具有關(guān)聯(lián)性，HBase倉庫將處理好的數(shù)據(jù)傳輸至電腦主機的MySQL數(shù)據(jù)庫中進行使用。

3.2.2 信息收集和處理

每天食堂訂餐產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)已有數(shù)萬條，用傳統(tǒng)人工的方法來處理這些數(shù)據(jù)是很不科學(xué)的。而大數(shù)據(jù)時代的到來，很好解決了這個問題。大數(shù)據(jù)相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、高效、多樣等特點，其核心在于對海量數(shù)據(jù)進行存儲和分析。

本平臺采用Hadoop信息處理技術(shù)，主要用于海量數(shù)據(jù)（大于1 TB）高效的存儲、管理和分析。HDFS的高容錯性、高伸縮性等優(yōu)點讓用戶可以在價格低廉的硬件上部署Hadoop，形成分布式系統(tǒng)，是選擇處理大數(shù)據(jù)集工具的不二選擇。MapReduce讓用戶可以在不了解分布式底層細節(jié)的情況下開發(fā)分布式程序，并可以充分利用集群的威力高速運算和存儲。這結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了計算和存儲的高度耦合，十分有利于面向數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)，因此已成為大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的事實標(biāo)準(zhǔn)。

Hadoop收集每個商家的就餐人數(shù)和每一道菜品的出售情況，并用Web日志寫入HDFS;之后利用Spark，Hive，MapReduce對數(shù)據(jù)進行清洗后再進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，得出的結(jié)果存放在MySQL數(shù)據(jù)庫中再進行數(shù)據(jù)可視化。通過使用Hadoop算法中的Mahout模塊針對數(shù)據(jù)進行分析和匯總。這里主要應(yīng)用到的算法有用于關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)的Apriori Algorithm先驗算法，用于聚類的K-means聚類算法、用于分類的Na?veBayes算法等等。MapReduce計算框架如圖4所示。

核心公式：

式中：P（Y）為先驗概率（prior）;P（X|Y）為樣本為Y的前提下，X的條件概率是（likelihood）;P（X）是證據(jù)因子（evidence）;P（X|Y）是后驗概率（posteiror）。

通過由上面多種算法構(gòu)成大數(shù)據(jù)分析機制，對每條數(shù)據(jù)進行高效處理，在大量數(shù)據(jù)的支撐下，分析出相互之間的關(guān)聯(lián)性，得出合適的統(tǒng)計結(jié)果，從而得知用戶最喜歡的菜品、用戶訂菜的高峰期、哪些菜品佐料需添加多少等等，通過數(shù)據(jù)的分析結(jié)果掌握用戶的日常飲食習(xí)慣。商家再通過數(shù)據(jù)處理分析的結(jié)果針對所需的原材料進行采購，提高效率，減少賣不完浪費的情況。其次，平臺收集每一名用戶的意見和評價評分，通過Hadoop進行分析總結(jié)之后反饋給商家，商家再根據(jù)用戶的意見和評價對商品進行改良，做出符合用戶口味的菜品。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖5所示。

4 結(jié) 語

食堂服務(wù)管理系統(tǒng)也是典型的管理信息系統(tǒng)（MIS），通過數(shù)據(jù)庫后臺的建立和維護，大數(shù)據(jù)分析以及前端應(yīng)用程序的開發(fā)管理等，應(yīng)用MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、MySQL語言原理、JSP數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Hadoop集群數(shù)據(jù)處理、采用成熟的瀏覽器、服務(wù)器端結(jié)構(gòu)，根據(jù)數(shù)據(jù)的分析和討論，實現(xiàn)從以往的復(fù)雜、低效的食堂服務(wù)過渡到高效式食堂服務(wù)。本系統(tǒng)操作簡單直觀、師生訂餐方便、食堂節(jié)約人力與物力，并方便管理和掌握客戶的喜好，從而為用戶提供更好的服務(wù)，保證在校師生能夠更好地享受到食堂的服務(wù)。

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