基于物聯網的餐廳智能就餐系統

郭立淥+馬騰+劉俊峰+楊丹琪

摘 要：智慧餐廳是基于物聯網和云計算技術為餐飲店量身打造的智能管理系統，通過客人自主點餐系統、服務呼叫系統、后廚互動系統、前臺收銀系統、預定排號系統以及信息管理系統等功能顯著節約用工數量、降低經營成本、提升管理績效。作品以目前比較流行的物聯網方便生活為設計理念，通過融合Android、Web及Linux平臺下的QT/Embedded等關鍵技術，并利用標準HTTP協議使得手機終端，柜員機，網站及服務器三種不同系統平臺實現相互通信，將物聯網技術成功運用到餐飲領域。同時利用STC89C52單片機、ISD1700系列語音芯片并通過MAX232芯片與條碼掃描槍實現串口電路通信，并借住EAN-8條碼小票、微型打印機、LCD液晶屏設計開發了一套自動叫號系統，結合RFID讀卡器完成刷卡扣費，通過這些技術實現餐廳無人智能化操作，改進傳統的餐廳運營模式，讓就餐環境變得更加舒適便捷。

關鍵詞：就餐系統；Web服務器；嵌入式設備；語音播報

1 作品詳細介紹

1.1 手機客戶端點餐

手機客戶端點餐，迎合年輕人的需求。該App實現菜單瀏覽、購物車管理、訂單號獲取、意見反饋、查看當前餐廳等待人數、餐廳實時視頻顯示等功能。實時就餐圖片如圖1所示。

1.2 網頁點餐

網頁點餐，方便電腦辦公族。Wap方式實現菜單瀏覽、購物車管理、訂單號獲取、意見反饋、查看當前餐廳等待人數、餐廳實時視頻顯示功能。圖2所示為就餐實時視頻顯示畫面。

1.3 柜臺機點餐

柜臺機點餐，提供一站式點餐服務。可實現菜單瀏覽、購物車管理、訂單號獲取、刷卡付費、條碼小票打印、語音提示功能。圖3所示是其條碼小票打印圖。

1.4 打卡機

打卡機，完成已定餐用戶付費。實現查詢已訂餐信息、訂單號模糊匹配查詢、刷卡付費、條碼小票打印、語音提示功能。打卡顯示如圖4所示。

1.5 服務器

服務器后臺可處理業務及數據存儲，包含三張數據表和近5 k行代碼，如圖5所示。

2 后廚叫號系統

本模塊為自主研發專利方案，可通過掃描槍掃描小票條碼，實現自動語音叫號通知、大廳LCD液晶屏信息顯示。此模塊不依賴任何操作系統和存儲系統，成本低，可方便地移植到各種兒童語音玩具中。如圖6所示。（備注：1.單片機最小系統； 2.串口通信電路； 3.液晶屏顯示電路； 4.語音組合發音電路； 5.激光掃描搶）

3 工作原理

本系統由三大系統模塊構成，如圖7所示。圖8為其系統流程圖。

本系統打卡機可打印條碼，一式兩份，一份留在用戶手中作為取餐憑證，另一份送至后廚供廚師參考。

3.1 數據通信

本系統的數據傳輸主要應用了兩種傳輸方式：一種是串口傳輸，另外一種是網絡文件傳輸。本系統中組件間的傳輸主要存在以下四種：

（1）報號系統：RS 232數據（掃描槍數據）---> TTL電平（電路板芯片內傳輸）。

（2）客戶端與服務器：HTTP協議。

（3）柜臺機與服務器：HTTP協議。

（4）網頁與服務器：HTTP協議，具體如下：

單片機與PC：藍牙；

掃描槍與PC：RS 232接口；

MCU與發音電路：SPI總線；

視頻服務器與終端：Socket通信。

3.2 外圍功能器件及電路

外圍功能器件及電路包含RFID標簽、讀卡器、激光掃描槍、藍牙模塊、LCD模塊、數碼管、ARM11、電阻屏、功放電路、微型打印機、攝像頭、智能手機、IC芯片（ISD1700、MAX232、HC-06、STC89C52RC、TDA7052）。

3.3 關鍵技術

關鍵技術包含Qt/Embedded、J2EE、數據通信與解析、SPI總線、EAN8條碼、SQL模糊匹配查詢、Linux下Mplayer、Tomcat、MJpeg-streamer等開源軟件及嵌入式編程。圖9所示是其硬件結構圖。

4 作品創新點、難點

4.1 創新點

針對用戶量大、服務集中的擁擠就餐環境，如學生食堂、員工餐廳、快餐店等實現了一套智能化就餐解決方案，作為一個完整系統，從訂餐開始到取餐驗證結束，給餐廳運營商提供了一套完整的解決方案。

充分挖掘年輕人，特別是學生群體的用戶需求，開發多終端訂餐，讓訂餐更加人性化。同時讓訂餐也變得時尚和有趣。

條形碼具有簡單方便、信息量大的特點，經過對條形碼掃描儀的研究，開發了一套切實好用的語音報號系統。通過對點餐小票的條形碼信息的讀取識別出客戶的點餐訂餐信息，通過LCD屏幕顯示該信息，并實現語音提示播報。

基于ARM/ Linux硬件處理平臺，利用Qt/Embedded開發工具，開發了柜臺機一體化終端，即集訂餐、付費于一體的綜合性智能終端，可提供方便快捷的一站式點餐服務。

4.2 難點

對跨平臺HTTP標準通信協議進行了深入研究，并設計實現了基于HTTP標準通信協議的多平臺融合同步通信（ARM/Linux平臺下Qt環境、移動設備上Android系統環境以及服務器端平臺的Web應用服務器）。

對基于單片機的多段語音組合錄放系統進行了研究，并完成語音報號硬件電路的設計制作，在此基礎上完成所有代碼的設計，包括對ISD語音芯片內部語音尋址，LCD液晶電路，串口通信電路的研究及單片機控制代碼的編寫等。

對Web網絡編程進行詳細研究，基于優秀的開源軟件Tomcat及MySQL數據庫搭建了后臺Web服務器，并完成所有服務器端代碼的編寫，系統代碼總量超過8 k行。

5 市場前景

該系統能夠有效解決學生食堂中存在的擁擠、無序、等待時間過長等問題，它的優勢體在以下幾點：

（1）多種訂餐終端，使得就餐更加便捷、人性化；

（2）實現前臺自動無人化操作，節省員工人力開支；

（3）就餐流程數字化管理，有助于數據的統計和分析，提高工作效率。

相信隨著該方案的不斷成熟和完善，智慧餐廳將會得到更加廣泛的推廣。

6 比賽團隊獲獎風采照