智能廚房飲食系統的開發應用

鄒君武

摘要：隨著中國經濟的發展，人們對于生活質量也提出了更高的要求，而廚房作為家庭生活中關鍵的一部分，智能廚房也成為未來家居中的關鍵。當前各個廚房電器品牌開始向著智能化方向發展，可以看出，廚房智能化已經成為當前社會的一項共識，但是每一個品牌都各自為戰，建設自有品牌的智能系統，控制協議不相同，有時甚至存在排斥的情況，而家電之間未實現互通也導致智能廚房飲食系統無法實現。

關鍵詞：智能廚房;飲食系統;系統開發應用

一、智能廚房現狀

廚房系統作為智能家居中的一個重要部分，其與智能家居的發展存在一定程度上的相似。智能單品→系統集成→社區服務的三部曲對于智能廚房系統的發展造成一定程度上的影響。

當前智能家居類產品主要有google的nest、亞馬遜的Echo等智能控制中心，另外還有蘋果公司以HomeKit為入口的智能控制中心，這一平臺通過利用開放平臺的形式給開發者接入以形成性生態系統。

而微處理器與傳感器的置入，使白電產品可以實現良好的自動化目的，讓白電產品的智能化、自動化以及人性化等方面擁有了更多的可能性，自動化以及簡單化卻逐漸帶來了一些繁雜的不必要功能，智能化不再僅僅局限在屏幕+APP軟件應用。

二、智能廚房飲食系統的整體框架設計

2.1智能廚房系統的總體框架圖拓撲設計

本系統是由廚房設備、云端服務器平臺、中央處理單元以及微信端webapp所組合而成。該系統的拓撲關系如圖1所示。

2.2智能廚房飲食系統的各功能部件

2.2.1云端服務器平臺

云端服務器平臺功能部件主要承擔了整個系統的數據中心、設備、業務中心、邏輯控制中心、用戶以及場景等數據的處理與加工工作。采用nginx反向代理及均衡負載在云端的入口進行處理并將其作為系統橫向擴展配置中心。使用nodejs+ko2可以實現邏輯功能模塊，采用非關系數據庫mongodb可以有效地應對以后智能廚房飲食系統的新增產品、業務的多元數據結構需求。

2.2.2微信端webapp

微信端webapp功能是設備中央處理單元的一種移動版本。可以為用戶提供人機交互界面，使用戶可以更加及時地了解廚房智能設備的運行狀態，并隨時隨地地修改設備的協作關系場景，對設備實施遠程控制，同時還可以接收來自于中央處理單元的消息。

2.2.3設備中央處理單元

設備中央處理可以為用戶提供人際交互界面，方便用戶在廚房中對于設備與各種設備之間的協作進行管理。中央處理單元會統一收集連接器設備的設備狀態，并對于已經定義場景的多個設備場景化事件驅動的邏輯控制。而該功能部件不僅需要承擔設備的控制管理，還需要負責與上層云端系統之間實現連接。

2.2.4廚房設備

由廚房中的監測設備、照明設備、通風設備、各功能電氣設備、能源煤氣開關控制設備、水路開關設備等所組成的一種設備集合就是廚房設備。各個設備會利用CSRmesh自組網技術方式來互相連接。內置BLE基帶SOC的MCU設備可以將工作狀態自動上報。

三、中央處理單元

3.1中央處理單元管理功能設計

設備管理功能主要可以分為刪除、添加、查詢、操作、用戶與設備的綁定的功能。但是要想將設備管理的各種功能一一實現，需要將中央處理單元與設備之間的互聯問題處理好。基于廚房設備設計的廚房設備端網絡架構拓撲可以得知，要想與廚房設備之間實現數據交互，需要依賴于設備的mesh自組網絡。但是因為中央處理單元與其他的廚房設備不同，不能成為mesh節點，所以僅可以借助某一設備的CSRmeshBridgeDevice的橋接功能，并將其連接到mesh網絡中，以此來與mesh網絡節點之間開展數據交互。

3.2中央處理單元場景聯動設計

3.2.1場景聯動

廚房設備場景化聯動指在某一個特定的場景條件下，感知類設備將自身所收集到的時間或環境數據向中央處理單元傳遞，而中央處理單元在對數據處理后會根據場景定義的預設動作對執行類設備實施命令控制。在這一環節中，并不需要人為因素的干預，是設備與中央處理器根據監測數據進行自判斷與自動作，以此來實現場景事件驅動下的設備邏輯運作。

3.2.2場景聯動設計

要想實現場景化聯動的目的，需要對設備進行屬性歸類。而監測傳感球類設備與接受具體命令執行的功能類設備才可以應用到場景聯動中。

設備屬性歸類流程中，嵌入式軟件中內嵌帶有設備屬性的UUID碼。中央處理單元將在設備連接mesh網絡的初步階段，對于其屬性的UUID唯一碼進行讀取，然后使用服務器API接口將UUID作為參數，以此來獲取設備屬性在服務器數據庫中的數據。如果設備屬性是感知類設備，需要將其納入到本地感知設備列表中，并為其配備數據源設備，如果該設備是執行設備，需要將其列入本地執行設備列表，并為其配置執行目標。設備在網絡連接的初期將會進行設備的歸類，這一流程可以為后續的設備場景定義提供有效的場景條件數據驅動源、功能執行目標。設備場景需要按照用戶的實際需求采取手動添加的方式。

3.3中央處理單元界面設計

3.3.1啟動及導航界面設計實現

導航界面在智能廚房飲食系統中用于用戶初始打開中央處理單元的時候所呈現出的界面，而該界面在后續的使用過程中會根據用戶的行為數據來推送完全不同的行為數據。在用戶啟動飲食系統之后，系統會根據本地是否有有效的用戶登錄數據為用戶呈現出不同的導航界面。在系統已存在有效用戶的情況下，則會通過socket向服務器發起https協議的GETapi請求，并獲取現有用戶的推送導航界面，并且該界面則是系統對用戶以往的行為習慣進行分析之后所實現的精準推送，因為系統已經存在用戶以往的登錄數據，所以會在該界面短暫停留之后直接跳轉至橋接設備的連接界面。如果用戶以往并未直接登錄過，則會直接呈現默認界面，短暫停留后，直接跳轉到注冊界面。

3.3.2菜譜界面設計實現

菜譜界面除了與當前所廣泛存在的主流菜譜內容運營商的菜譜同樣具備圖文形式的菜譜烹飪步驟教程之外，還增加了智能菜譜。而智能菜譜的存在則是設備控制與設備聯動模塊所在系統中的菜譜驅動上的一種高級應用。智能菜譜可以通過與廚房的烹飪設備之間進行良好的協調，使烹飪設備根據菜譜的步驟定義廚房的烹飪模式，從而以菜譜步驟實現場景方面的聯動。

因為智能菜譜十分多樣，所以需要使用到的設備非常多。因此，在智能菜譜開始烹飪之前，需要匹配菜譜設備，一般可以分為手動和自動匹配兩種模式。自動匹配模式下，只需要點擊菜譜就能夠直接進行烹飪，手動模式則需用戶在設備選擇界面自行匹配相關設備。

四、總結

綜上所述，通過對當前的智能廚房現狀進行研究，并基于廚房場景化聯動需求的激增、用戶對設備遠程控制、廚房設備的多樣性等情況，提出廚房飲食系統一整套由服務器平臺、設備功能模塊、微信webapp以及中央處理單元所組成的智能廚房飲食系統。

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