食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)構(gòu)建

植柯霖，李 明

(廣州城建職業(yè)學(xué)院 信息工程學(xué)院，廣東 廣州 510925)

0 引言

當(dāng)前居民對(duì)個(gè)人飲食營(yíng)養(yǎng)的了解僅限于電視健康養(yǎng)生節(jié)目、科普書籍雜志等形式，獲取到的信息往往是關(guān)于食材營(yíng)養(yǎng)知識(shí)的定性知識(shí)，缺乏關(guān)于食材營(yíng)養(yǎng)的定量數(shù)據(jù)。為了讓居民了解食材營(yíng)養(yǎng)的準(zhǔn)確營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)，已有不少學(xué)者和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了不同的食材營(yíng)養(yǎng)查詢系統(tǒng)。董曉威等[1]設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)基于VB編程技術(shù)與Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的營(yíng)養(yǎng)膳食咨詢系統(tǒng)，該查詢系統(tǒng)是Windows應(yīng)用程序查詢系統(tǒng)，在功能和查詢速度上，都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，但缺乏隨時(shí)隨地查詢的便利性；吳晨曦等[2]基于單片機(jī)與傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一套稱量計(jì)算食材營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使用硬件和算法通過(guò)傳感器識(shí)別食材營(yíng)養(yǎng)的成分和參考數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了較高的智能化，但設(shè)備移動(dòng)性差，只能用在食堂、餐廳等固定場(chǎng)所；熊國(guó)紅[3]基于B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)營(yíng)養(yǎng)信息共享系統(tǒng)，采用了網(wǎng)頁(yè)式的查詢方式，在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上可以隨時(shí)隨地查詢，但在查詢之前需要先搜索該查詢系統(tǒng)或輸入網(wǎng)址或在瀏覽器中找到該網(wǎng)頁(yè)書簽，這些操作上的麻煩都可能導(dǎo)致用戶放棄查詢，導(dǎo)致該查詢系統(tǒng)缺乏用戶黏性。基于查詢便利性和用戶黏性的考慮，本系統(tǒng)采用目前非常流行的微信小程序架構(gòu)，微信小程序輕巧靈活[4]，具有非常友好的交互體驗(yàn)[5-6]，依托微信手機(jī)應(yīng)用程序的用戶黏性，小程序在用戶中具有較高的持續(xù)使用意愿[7]，可隨時(shí)用手機(jī)進(jìn)行移動(dòng)端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。目前類似的查詢系統(tǒng)也較多[8-10]，具有較好的用戶基礎(chǔ)。

1 查詢數(shù)據(jù)收集

查詢系統(tǒng)最重要的部分是提供充足和準(zhǔn)確的查詢數(shù)據(jù)，《中國(guó)食物成分表》[12-13]是目前我國(guó)關(guān)于食材成分?jǐn)?shù)據(jù)最專業(yè)的參考書，現(xiàn)已更新至第6版，在食物分類、成分命名、數(shù)據(jù)表達(dá)等方面基本與國(guó)際組織INFOODS[13]的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一致，共收錄1 100多條關(guān)于植物性原料的食物的一般營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)，3 600多條關(guān)于動(dòng)物性原料和以食品為主的食物成分?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)充足權(quán)威。本查詢系統(tǒng)以《中國(guó)食物成分表》作為重要參考數(shù)據(jù)，同時(shí)適時(shí)增加有價(jià)值的網(wǎng)絡(luò)參考數(shù)據(jù)。為提供更有價(jià)值且清晰的數(shù)據(jù)，在建立數(shù)據(jù)庫(kù)前，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸類標(biāo)記，所有的食材數(shù)據(jù)分為12個(gè)大類，55個(gè)小類。

2 查詢系統(tǒng)構(gòu)建

本食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)是基于微信小程序的云開發(fā)框架。系統(tǒng)的查詢數(shù)據(jù)通過(guò)云開發(fā)的后臺(tái)導(dǎo)入，每種食材建立一條記錄，每一條記錄中包含ID、食材圖片、營(yíng)養(yǎng)信息、食材名稱、食材類型等數(shù)據(jù)字段，具體數(shù)據(jù)類型如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)字段設(shè)置

目前該系統(tǒng)有兩種查詢模式，一種是基于文本關(guān)鍵字的查詢，該查詢模式基于正則表達(dá)式進(jìn)行匹配，根據(jù)查詢字條的相關(guān)度進(jìn)行降序排列顯示；另一種是基于圖片目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別的方式識(shí)別查詢體，通過(guò)返回的識(shí)別關(guān)鍵字，按第一種方式查詢。查詢程序流程如圖1所示。

圖1 食材營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)查詢流程

本系統(tǒng)采用目前非常流行的微信小程序架構(gòu)，涉及WXML，WXS，JavaScript和Json等技術(shù)。其中WXML是在微信程序框架下的標(biāo)簽語(yǔ)言，它結(jié)合了微信頁(yè)面中的基礎(chǔ)組件、事件響應(yīng)系統(tǒng)，可以建構(gòu)出各種布局形式的展示頁(yè)面；WXS是微信小程序的腳本語(yǔ)言，對(duì)WXML定義的基礎(chǔ)組件的布局、樣式進(jìn)行描述；JavaScript是微信小程序運(yùn)行控制邏輯的程序語(yǔ)言，能有效組織相關(guān)的數(shù)據(jù)操作和人機(jī)交互請(qǐng)求；Json則是微信小程序重要的數(shù)據(jù)組織形式。本食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)的功能如圖2所示。本食材營(yíng)養(yǎng)成分查詢系統(tǒng)分成兩大部分，一部分是小程序查詢申請(qǐng)的前端部分，負(fù)責(zé)接收用戶的文本查詢輸入和拍照輸入與上傳，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求的連接，接入第三方的智能目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別出食材用于查詢的控制邏輯；另一部分是云端數(shù)據(jù)處理部分，負(fù)責(zé)食材數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作和為前端提供查詢結(jié)果。

圖2 食材營(yíng)養(yǎng)成分查詢系統(tǒng)功能

移動(dòng)終端小程序包括3個(gè)主要功能，一是架設(shè)人機(jī)交互的界面，用戶可通過(guò)輸入食材文本名稱或提交上傳食材圖片兩種方式實(shí)現(xiàn)查詢；二是管理用戶個(gè)人登錄信息和其他收藏、評(píng)論等功能，用戶可對(duì)自己關(guān)注的食材進(jìn)行收藏和注釋評(píng)論；三是查詢請(qǐng)求處理和響應(yīng)數(shù)據(jù)展示處理以及不同交互界面的管理。

云端數(shù)據(jù)處理主要分3部分?jǐn)?shù)據(jù)處理。一是針對(duì)關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)檢索查詢；二是對(duì)檢索的結(jié)果進(jìn)行反饋和客戶端響應(yīng)；三是針對(duì)用戶提交的圖片進(jìn)行人工智能目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別，將識(shí)別的結(jié)果反饋至小程序端，進(jìn)行下一步文本關(guān)鍵字的檢索與查詢。目前，針對(duì)圖片的檢索需要借助第三方圖像目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別云端接口技術(shù)，同時(shí)保留自主開發(fā)食材目標(biāo)圖片檢索識(shí)別的接口。

3 系統(tǒng)測(cè)試與應(yīng)用

目前，食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)已發(fā)布一個(gè)試用版本給測(cè)試群體試用，根據(jù)用戶的評(píng)價(jià)與反饋意見進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，收集用戶想增加的應(yīng)用功能。現(xiàn)收集到用戶的反饋的內(nèi)容如表2所示。

表2 用戶反饋功能需求

通過(guò)用戶反饋的功能需求意見，已了解到本食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)具有較大的實(shí)用價(jià)值，用戶在選擇日常食材時(shí)，可隨時(shí)打開小程序進(jìn)行查詢，根據(jù)查詢數(shù)據(jù)，用戶可以合理搭配食材，保證食材營(yíng)養(yǎng)總體平衡。針對(duì)用戶的具體功能需求，可基于現(xiàn)有查詢系統(tǒng)進(jìn)一步開發(fā)，在增強(qiáng)系統(tǒng)功能集成的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)智能化食材管理和膳食菜式管理。針對(duì)營(yíng)養(yǎng)食材搭配、菜式推薦等功能，涉及較多的智能推薦算法開發(fā)，這是智能營(yíng)養(yǎng)菜式推薦系統(tǒng)后續(xù)開發(fā)需要研究的課題。本食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)如圖3所示，通過(guò)檢索文本關(guān)鍵字或食材圖片，小程序可快速檢索出所查詢的食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)，包括食材的圖片和食材的各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分含量數(shù)據(jù)。用戶使用本查詢系統(tǒng)生成的查詢數(shù)據(jù)信息，可以用于商業(yè)運(yùn)營(yíng)。本查詢系統(tǒng)可記錄用戶對(duì)查詢食材的關(guān)注信息、評(píng)論信息等運(yùn)維數(shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)的挖掘和分析，生成有價(jià)值的運(yùn)維數(shù)據(jù)報(bào)表和可視化數(shù)據(jù)信息。針對(duì)餐飲行業(yè)，可為商家對(duì)接用戶關(guān)于健康餐食的需求，餐飲商家可根據(jù)用戶對(duì)不同食材的關(guān)注度，為消費(fèi)者提供健康、可口的餐食，提高客戶用餐的滿意度，從而增加創(chuàng)收。

圖3 食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)

4 結(jié)語(yǔ)

本文給出了食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方法，為小程序設(shè)計(jì)查詢系統(tǒng)開發(fā)提供重要參考。同時(shí)，本食材營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)智慧查詢系統(tǒng)能夠幫助居民了解食材當(dāng)中的營(yíng)養(yǎng)成分信息，特別是對(duì)有慢性疾病困擾或食物過(guò)敏的人[14]，能起到重要的規(guī)避預(yù)防；同時(shí)該查詢系統(tǒng)提供的查詢信息也有科普意義，能夠幫助居民提高健康知識(shí)水平，了解健康的食材，改善日常飲食營(yíng)養(yǎng)平衡，提高人體免疫水平。