一款可增加食客黏合度的中学食堂免手机点餐取餐统餐系统

刘云熔 陈乙铭 吴宁欣

摘 要：传统的中学食堂出现排队点餐费事，饭菜供需不平衡等问题。目前中学校园普遍禁止学生携带使用智能手机，外界的点餐系统不适用于中学校园，研发一款刷脸点餐取餐、增加食客黏合度的统餐系统非常有意义。该系统具有人脸识别功能、数据统计分析、预定点餐取餐、结账等功能，提高效率，避免浪费。

关键词：人脸识别；点餐取餐系统；食客黏合度

1 研究背景

现在中学通常都不允许学生携带和使用智能手机，因此大部分中学食堂都无法引进市面的点餐取餐系统，而食堂传统的排队点餐方式又严重影响学生课后学习时间，有些中学食堂的饭菜还容易出现供需不平衡。根据问卷调查分析，47.1%的学生不愿意去学校食堂用餐主要原因是因为菜品不符合口味，或者去迟了热门菜系早已卖完，剩下的许多菜都不喜欢；64.4%的学生是因为食堂人多，排队点餐和取餐耗费大量时间。通过走访调查研究表明，食堂方表示食客的流失、食材浪费确实是当下他们正在解决的问题。基于此，笔者研发一款刷脸点餐取餐、增加食客黏合度的统餐系统。

2 项目创新点

2.1 提早订餐工作，按需备餐，减少食材浪费

商家能通过该系统提早上架第二日的菜品，學生通过系统完成菜品、菜量的预定，食堂可以根据需求备餐，减少食材浪费。

2.2 自动统计点菜费用，免手机刷脸支付

系统自动统计每位学生所点菜品的费用，刷脸完成支付，并将订单数据并入后台数据库，避免智能手机的操作。

2.3 扫描储餐柜表面的二维码及餐盒表面的二维码，匹配记录备餐完毕的餐盒存储位置，学生只需刷脸自动开门取餐

食堂每完成一份订单就将自动生成的该生个人信息与点餐情况的二维码贴于餐盒上，工作人员在将餐盒放入储餐柜时进行餐盒表面的二维码与储餐柜门表面的二维码，匹配扫描后记录该餐盒的存储位置，学生取餐时刷脸即可自动打开相应柜门。

2.4 定时对食客订单进行数据分析，增强食堂用户的黏度

定时对食客的订单进行数据分析，分析每个菜品的点菜数量和食客的口味爱好，并给出下一日菜单调整的方案及开发新菜品的方向，提高食堂的用户黏度。

3 研究过程

3.1 项目整体硬件连接

本项目采用树莓派为主控，通过链接若个组继电器来控制取餐柜锁的开启。

3.2 相关硬件设计介绍

（1）树莓派：它是一款卡片式电脑，具备所有PC的基本功能。本项目以树莓派为主控，通过链接若个继电器来控制取餐柜锁的开启，并且连接有线扫描枪，通过扫描学生校园卡信息获得开柜密码。

（2）继电器：在电路中能够起着调节、保护、转换电路等作用。

本项目继电器与树莓派和取餐柜进行链接，通过继电器控制每个取餐柜，可使取餐柜达到通电即开。并且可以单独检验柜子是否异常。

（3）电磁锁：电磁锁是运用电生磁的原理，当电流通过硅钢片时，电磁锁会产生强大的吸力紧紧的吸住铁板从而起到锁门的效果。本项目利用电磁锁对取餐柜进行锁柜。

（4）摄像头：摄像头在该项目中用于采集学生人脸信息，采集到的学生人脸信息将上传到云数据库进行保存。

（5）红外扫描枪：扫描枪作为光学、电子、机械、软件应用等技术相互结合的高科技产品，是继键盘以及鼠标之后主要的电脑输入设备。扫描枪可将图片、照片、以及各类图纸图形或文稿资料都可以用扫描枪输入到电脑中，从而实现对这些图像信息的存储、处理、管理、使用或输出。项目采用红外扫描枪用于扫描分餐完毕的学生餐盒表面的二维码及餐盒存放的储餐柜柜门上的二维码完成匹配工作，存入数据库，使得学生取餐时只需刷脸就可以打开正确的柜门。

（6）储餐柜：储餐柜面对学生一面带有柜门带有电磁锁，面对食堂工作人员为空格，柜门内侧——面对食堂工作人员的一面贴有二维码食堂工作人员从自己这面能够很好地观察储餐柜哪个格子的餐被取走，能继续往相应空格存放餐盒。

3.3 软件设计流程

（1）总体工作流程。以学生正式用餐的那一天为D日：

D-1日的白天，食堂管理员就通过系统推荐编写并上传好D日全天的菜谱；

D-1日晚上，学生就可以通过学校教室的多媒体，及校园内的公用电脑等进行D日的菜谱浏览，并进行点餐操作，然后刷脸完成订单确认和支付。

①D日早上，食堂方就可以根据系统统计的前一晚的订餐汇总结果进行相关菜的购买和制作；

②食材制作完毕后根据系统提供的订单进行分餐，每完成一份订单的分餐就会自动打印一张二维码用于贴在餐盒的表面；

③分餐完毕，食堂管理员将餐盒一个个码放到取餐柜，每放入一个餐盒就用红外扫描枪扫描一下餐盒表面的二维码及储餐柜柜门上的二维码，系统就将记录餐盒所存储的位置；

④学生下课后到达取餐柜通过刷脸的方式系统自动查询该生的餐盒位置，将相应的储餐柜门打开。

（2）备餐工作流程。食堂管理员在凌晨或早晨查看后台程序的菜单总数，并进行统计。食堂工作人员按照这些数据统计，到市场进行食材的购买，备餐，并按顺序进行配餐。

（3）上架流程。食堂将装好的饭盒放到柜子里每放入一个餐盒就要扫描餐盒表面的二维码及柜门上的二维码完成匹配，系统记录下餐盒的所放位置。

（4）取餐流程图。学生只需要站在取餐柜的刷脸系统前，系统自动识别学生，将其相应餐盒存储的柜门打开，取走饭盒。

3.4 软件技术点解析

（1）软件一共分为三个端口：

学生端——用于点菜；

食堂管理端——用于上架、修改菜单，统计采购的原料，分析食客点餐数据，打印订单二维码；

储餐柜端——用于人脸识别自动打开柜门取餐。

（2）系统编译环境及软件。系统使用Python进行编译，Python是脚本语言，由解释器解释执行，但是因为演示及之后部署所用的机器，要一个个配置环境较为繁琐，因此采用pyinstaller打包成可执行文件exe在终端使用。

另外制作该系统还使用到的软件有：

①notepad++用于文本编辑；

②python3.6提供一个解释器即运行环境

③pyqt用于制作界面框架；

④pyserial——python的一个第三方库，用于操作串口，通过一个串口设备来控制储餐柜门解锁和检验柜门是否关上。pyinstaller用于打包exe可执行文件。

（3）人脸识别技术。人脸识别技术依附于公开免费的百度API。预先使用摄像头收集学生的人脸信息，并上传到相应的云数据库进行保存。每一次人脸识别都首先通过电脑摄像头拍照，然后进行base64编码，用POST方法给对应的免费API发HTTP请求，然后解析返回的json即完成识别工作。

（4）二维码扫描匹配技术。扫码器其实就相当于一个键盘，将扫描到的二维码实识别出来，通过USB给电脑发送按键指令，以回车键结束。本系統将扫描枪扫描到的储餐柜门及餐盒表面的两组二维码数据同时记录到数据库中相应点餐学生的记录条中完成匹配工作。学生取餐时，通过人脸识别程序查询到该生相应的数据，完成打开柜门的工作。

（5）数据清空。当学生取走相应储餐柜内的餐盒后，系统会自动清除服务器上的关联信息，空出的储餐柜又能再次存放新的餐盒。

4 总结

一款可增加食客黏合度的中学食堂免手机点餐取餐统餐系统能够实现：

（1）商家通过系统上架第二日的菜品，学生通过系统完成菜品、菜量的预定，食堂可以根据需求备餐，减少食材浪费；

（2）系统自动统计每位学生所点菜品的费用，刷脸完成支付并将订单数据并入后台数据库，避免智能手机的操作；

（3）食堂每完成一份订单就将自动生成的该生个人信息与点餐情况的二维码贴于餐盒上，工作人员在将餐盒放入储餐柜时进行二维码扫描记录该餐盒的存储位置，学生取餐时刷脸即可自动打开相应柜门；

（4）定时对食客的订单进行数据分析，分析每个菜品的点菜数量和食客的口味爱好，并给出下一日菜单调整的方案及开发新菜品的方向，提高食堂的用户黏度。

目前本项目已通过教育部科技查新工作站的查新，提交了国家知识产权局发明专利，通过泉州市一鸣交通电器有限公司的安全技术检测，并与该公司签订了开发协议。

参考文献：

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