基于物聯網的食堂智能餐柜的設計

蔣文鑫 張嘉贏

【摘 要】結合實際的應用背景和學生的實際需求，設計了食堂智能餐柜，以實現學生網上訂餐后自助取餐。該設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、電子鎖開關和二維碼掃描等模塊，并分析了其可行性。

【關鍵詞】物聯網；智能餐柜；設計

近幾年，隨著各高校招生規模的不斷擴大，高校在校生人數不斷攀升。大學生日常食堂就餐過程中，傳統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，給現場售餐窗口帶來較大壓力，不能保證為學生提供優質、高效、便捷的服務。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生。為此，本文設計了一種基于物聯網的高效安全可靠的食堂智能餐柜，實現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進行就餐過程中必不可少的一個環節，滿足了用餐者對一定時間和空間內取餐用餐的需求，實現一定程度上用餐自助化服務。配餐取餐環節的活動具有時間集中、量大、需求不統一等特點。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，并根據特定的需求進行實時自取，且保證餐品保溫和保鮮。從食堂服務提供方的角度，食堂工作人員根據學生在線訂餐的數據信息，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柜箱為空置狀態。如學生未能及時取餐，后臺管理端會自動向學生推送提示信息。

2.智能餐柜總體功能設計

物聯網技術是近幾年發展迅速的主流技術，它是以互聯網為基礎，通過移動數據、激光掃描、紅外線、GPS等技術將生活中的一些硬件設備按照一定的協議連接到互聯網中，以實現信息的交流、收集與處理，將各種硬件設備集中到一個網狀拓撲結構中，以使這個網狀結構中的所有設備彼此相連，運用當下先進的大數據、云計算、模式識別等信息處理技術，實現設備的檢測、跟蹤、智能識別、數據手機與管理等。食堂智能餐柜是將物聯網技術和云計算技術融合在一起而設計的系統，該系統具體由智能餐柜和后臺數據管理中心兩部分構成。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、照明系統、制熱（保溫）系統、制冷（保鮮）系統、二維碼掃描系統、驗證碼識別系統等。整個系統的核心部分就是用單片機控制的智能餐柜控制系統以及作為后臺數據處理、存儲中心的PC服務器一起構成智能餐柜系統。

3.智能餐柜功能模塊設計

3.1基本結構

本文設計的智能餐柜主要由規格統一的柜箱體和類似ATM機的交互終端組成。設計柜體高160cm，長100cm，寬60cm，每個餐柜包含左右兩排柜箱，設計每個柜箱高16cm，兩排共計16個柜箱，一次可存放16份餐，餐柜設計有制冷和制熱系統，實現餐點的保鮮和保溫功能。在之前的在線訂餐時，系統會生成與訂單對應的二維碼，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，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送由二維碼隨機生成的驗證碼和餐點對應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成驅動電路，每個柜箱都安裝有電磁鎖及干簧管檢測器，主控器通過UART接口接收來自物聯網關的柜箱號命令，通過驅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傳感器檢測柜箱門的開關狀態。

3.4整體材料

柜體采用1mm及1.2mm優質鋼板制作，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，優質五金配件及鎖具，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塑料板。內部按有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。內部安裝物體檢測系統和開關門檢測系統。

4.結語

食堂智能餐柜的設計是順應物聯網技術發展的產物，基于物聯網技術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實意義。對于降低食堂的運營成本，提高經濟效益也卓有成效。新技術的引入，創新了食堂點餐售餐新模式，提供快速、便捷、有效的用餐模式，實現時間和人力資源的有效利用和合理配置。

【參考文獻】

[1]高應波.基于C/S結構的校園食堂智能點餐系統的研究[J].湖北科技學院學報.2016（04）：150-152

[2]韓月霞，李雄偉，張陽，陳靜.基于物聯網的高效安全快遞自取系統設計與實現[J].計算機測量與控制.2017.25（02）：120-122