基于物联网的食堂智能餐柜的设计

蒋文鑫 张嘉赢

【摘 要】结合实际的应用背景和学生的实际需求，设计了食堂智能餐柜，以实现学生网上订餐后自助取餐。该设计包括以单片机为核心的控制主板、信息推送、餐点存取、开门照明、电子锁开关和二维码扫描等模块，并分析了其可行性。

【关键词】物联网；智能餐柜；设计

近几年，随着各高校招生规模的不断扩大，高校在校生人数不断攀升。大学生日常食堂就餐过程中，传统的窗口售餐模式也随之凸显出各种各样的问题。如学生就餐时间同步，人员集中，给现场售餐窗口带来较大压力，不能保证为学生提供优质、高效、便捷的服务。同时，因人多或食堂工作人员疏忽导致算错价格的情况时有发生。为此，本文设计了一种基于物联网的高效安全可靠的食堂智能餐柜，实现食堂工作人员开锁存餐，短信自动通知学生，学生扫码或输入验证码自主取餐等功能，同时兼具保温和制冷的功能，有效提高了学生就餐和食堂售餐的效率，降低了不必要的人员成本，增加了食堂的效益，可广泛投放于各高校食堂，具有十分广阔的市场应用价值。

1.食堂就餐过程需求分析

自助取餐是通过使用食堂自助订餐系统进行就餐过程中必不可少的一个环节，满足了用餐者对一定时间和空间内取餐用餐的需求，实现一定程度上用餐自助化服务。配餐取餐环节的活动具有时间集中、量大、需求不统一等特点。在用餐学生方面，除对及时性和便捷性需求外，还希望食堂能提供个性化的自助取餐服务，并根据特定的需求进行实时自取，且保证餐品保温和保鲜。从食堂服务提供方的角度，食堂工作人员根据学生在线订餐的数据信息，按需求准备定量的餐品放置于智能餐柜中，当已订餐学生取走餐品后，食堂后台管理端自动显示对应柜箱为空置状态。如学生未能及时取餐，后台管理端会自动向学生推送提示信息。

2.智能餐柜总体功能设计

物联网技术是近几年发展迅速的主流技术，它是以互联网為基础，通过移动数据、激光扫描、红外线、GPS等技术将生活中的一些硬件设备按照一定的协议连接到互联网中，以实现信息的交流、收集与处理，将各种硬件设备集中到一个网状拓扑结构中，以使这个网状结构中的所有设备彼此相连，运用当下先进的大数据、云计算、模式识别等信息处理技术，实现设备的检测、跟踪、智能识别、数据手机与管理等。食堂智能餐柜是将物联网技术和云计算技术融合在一起而设计的系统，该系统具体由智能餐柜和后台数据管理中心两部分构成。智能餐柜由图1所示的多个功能模块组成，主要包括食堂工作人员开锁放餐、电子锁开关、照明系统、制热（保温）系统、制冷（保鲜）系统、二维码扫描系统、验证码识别系统等。整个系统的核心部分就是用单片机控制的智能餐柜控制系统以及作为后台数据处理、存储中心的PC服务器一起构成智能餐柜系统。

3.智能餐柜功能模块设计

3.1基本结构

本文设计的智能餐柜主要由规格统一的柜箱体和类似ATM机的交互终端组成。设计柜体高160cm，长100cm，宽60cm，每个餐柜包含左右两排柜箱，设计每个柜箱高16cm，两排共计16个柜箱，一次可存放16份餐，餐柜设计有制冷和制热系统，实现餐点的保鲜和保温功能。在之前的在线订餐时，系统会生成与订单对应的二维码，食堂工作人员将准备好的餐点放入指定的箱柜，并选择制冷或制热开关，柜箱门自动上锁；已订餐学生在交互终端处可通过扫描二维码或输入验证码打开柜箱，取出已订餐点。

3.2存餐流程

食堂工作人员按照学生在线订餐生成的柜箱号，将已订餐点送至指定柜箱，工作人员输入密码，系统自动对食堂工作人员的身份进行核实检验。核验无误后，箱柜自动打开，工作人员将餐点放入柜箱并用控制锁自动锁上，然后利用单片机控制TC35模块给已订餐学生发送由二维码随机生成的验证码和餐点对应的存放柜箱号的短信，以提示订餐学生存餐成功，可到指定柜箱取餐。

3.3取餐流程

订餐学生在可用餐时间到达食堂餐柜前，或扫描之前订餐生成的二维码或直接输入短信中的验证码，对应的柜箱即可自动打开，便可取出已订餐点。柜箱体控制模块以单片机为主控器，由三极管放大电路和继电器构成驱动电路，每个柜箱都安装有电磁锁及干簧管检测器，主控器通过UART接口接收来自物联网关的柜箱号命令，通过驱动电路控制指定编号的柜箱电磁锁打开，并通过安放在柜门闭合处的开关传感器检测柜箱门的开关状态。

3.4整体材料

柜体采用1mm及1.2mm优质钢板制作，表面具有一层保护膜，光洁度高、抗蚀能力强，钢板表面经过酸洗、碱洗、脱磷脂化处理，防腐、防锈能力强，烘干后在工件表面形成一层致密坚固的皮层膜，优质五金配件及锁具，有多种颜色可供选择，也可多种颜色搭配定做。柜门采用亚克力透明硬质塑料板。内部按有UPS电源供电，可以为智能餐柜不间断提供电源，防止因为掉电导致的信息丢失。内部安装物体检测系统和开关门检测系统。

4.结语

食堂智能餐柜的设计是顺应物联网技术发展的产物，基于物联网技术的食堂管理信息化意义重大，极大地满足了在校大学生对高效便捷的校园生活的追求。它的出现解决了食堂就餐不便的问题，一定程度上缓解了食堂就餐拥挤问题，使得学生就餐与食堂售餐之间的交互变得更加便利、快捷和智能化，对于解决因食堂备餐估算不准而造成的饭菜浪费问题有积极的现实意义。对于降低食堂的运营成本，提高经济效益也卓有成效。新技术的引入，创新了食堂点餐售餐新模式，提供快速、便捷、有效的用餐模式，实现时间和人力资源的有效利用和合理配置。

【参考文献】

[1]高应波.基于C/S结构的校园食堂智能点餐系统的研究[J].湖北科技学院学报.2016（04）：150-152

[2]韩月霞，李雄伟，张阳，陈静.基于物联网的高效安全快递自取系统设计与实现[J].计算机测量与控制.2017.25（02）：120-122