智能厨房饮食系统的开发应用

邹君武

摘要：随着中国经济的发展，人们对于生活质量也提出了更高的要求，而厨房作为家庭生活中关键的一部分，智能厨房也成为未来家居中的关键。当前各个厨房电器品牌开始向着智能化方向发展，可以看出，厨房智能化已经成为当前社会的一项共识，但是每一个品牌都各自为战，建设自有品牌的智能系统，控制协议不相同，有时甚至存在排斥的情况，而家电之间未实现互通也导致智能厨房饮食系统无法实现。

关键词：智能厨房;饮食系统;系统开发应用

一、智能厨房现状

厨房系统作为智能家居中的一个重要部分，其与智能家居的发展存在一定程度上的相似。智能单品→系统集成→社区服务的三部曲对于智能厨房系统的发展造成一定程度上的影响。

当前智能家居类产品主要有google的nest、亚马逊的Echo等智能控制中心，另外还有苹果公司以HomeKit为入口的智能控制中心，这一平台通过利用开放平台的形式给开发者接入以形成性生态系统。

而微处理器与传感器的置入，使白电产品可以实现良好的自动化目的，让白电产品的智能化、自动化以及人性化等方面拥有了更多的可能性，自动化以及简单化却逐渐带来了一些繁杂的不必要功能，智能化不再仅仅局限在屏幕+APP软件应用。

二、智能厨房饮食系统的整体框架设计

2.1智能厨房系统的总体框架图拓扑设计

本系统是由厨房设备、云端服务器平台、中央处理单元以及微信端webapp所组合而成。该系统的拓扑关系如图1所示。

2.2智能厨房饮食系统的各功能部件

2.2.1云端服务器平台

云端服务器平台功能部件主要承担了整个系统的数据中心、设备、业务中心、逻辑控制中心、用户以及场景等数据的处理与加工工作。采用nginx反向代理及均衡负载在云端的入口进行处理并将其作为系统横向扩展配置中心。使用nodejs+ko2可以实现逻辑功能模块，采用非关系数据库mongodb可以有效地应对以后智能厨房饮食系统的新增产品、业务的多元数据结构需求。

2.2.2微信端webapp

微信端webapp功能是设备中央处理单元的一种移动版本。可以为用户提供人机交互界面，使用户可以更加及时地了解厨房智能设备的运行状态，并随时随地地修改设备的协作关系场景，对设备实施远程控制，同时还可以接收来自于中央处理单元的消息。

2.2.3设备中央处理单元

设备中央处理可以为用户提供人际交互界面，方便用户在厨房中对于设备与各种设备之间的协作进行管理。中央处理单元会统一收集连接器设备的设备状态，并对于已经定义场景的多个设备场景化事件驱动的逻辑控制。而该功能部件不仅需要承担设备的控制管理，还需要负责与上层云端系统之间实现连接。

2.2.4厨房设备

由厨房中的监测设备、照明设备、通风设备、各功能电气设备、能源煤气开关控制设备、水路开关设备等所组成的一种设备集合就是厨房设备。各个设备会利用CSRmesh自组网技术方式来互相连接。内置BLE基带SOC的MCU设备可以将工作状态自动上报。

三、中央处理单元

3.1中央处理单元管理功能设计

设备管理功能主要可以分为删除、添加、查询、操作、用户与设备的绑定的功能。但是要想将设备管理的各种功能一一实现，需要将中央处理单元与设备之间的互联问题处理好。基于厨房设备设计的厨房设备端网络架构拓扑可以得知，要想与厨房设备之间实现数据交互，需要依赖于设备的mesh自组网络。但是因为中央处理单元与其他的厨房设备不同，不能成为mesh节点，所以仅可以借助某一设备的CSRmeshBridgeDevice的桥接功能，并将其连接到mesh网络中，以此来与mesh网络节点之间开展数据交互。

3.2中央处理单元场景联动设计

3.2.1场景联动

厨房设备场景化联动指在某一个特定的场景条件下，感知类设备将自身所收集到的时间或环境数据向中央处理单元传递，而中央处理单元在对数据处理后会根据场景定义的预设动作对执行类设备实施命令控制。在这一环节中，并不需要人为因素的干预，是设备与中央处理器根据监测数据进行自判断与自动作，以此来实现场景事件驱动下的设备逻辑运作。

3.2.2场景联动设计

要想实现场景化联动的目的，需要对设备进行属性归类。而监测传感球类设备与接受具体命令执行的功能类设备才可以应用到场景联动中。

设备属性归类流程中，嵌入式软件中内嵌带有设备属性的UUID码。中央处理单元将在设备连接mesh网络的初步阶段，对于其属性的UUID唯一码进行读取，然后使用服务器API接口将UUID作为参数，以此来获取设备属性在服务器数据库中的数据。如果设备属性是感知类设备，需要将其纳入到本地感知设备列表中，并为其配备数据源设备，如果该设备是执行设备，需要将其列入本地执行设备列表，并为其配置执行目标。设备在网络连接的初期将会进行设备的归类，这一流程可以为后续的设备场景定义提供有效的场景条件数据驱动源、功能执行目标。设备场景需要按照用户的实际需求采取手动添加的方式。

3.3中央处理单元界面设计

3.3.1启动及导航界面设计实现

导航界面在智能厨房饮食系统中用于用户初始打开中央处理单元的时候所呈现出的界面，而该界面在后续的使用过程中会根据用户的行为数据来推送完全不同的行为数据。在用户启动饮食系统之后，系统会根据本地是否有有效的用户登录数据为用户呈现出不同的导航界面。在系统已存在有效用户的情况下，则会通过socket向服务器发起https协议的GETapi请求，并获取现有用户的推送导航界面，并且该界面则是系统对用户以往的行为习惯进行分析之后所实现的精准推送，因为系统已经存在用户以往的登录数据，所以会在该界面短暂停留之后直接跳转至桥接设备的连接界面。如果用户以往并未直接登录过，则会直接呈现默认界面，短暂停留后，直接跳转到注册界面。

3.3.2菜谱界面设计实现

菜谱界面除了与当前所广泛存在的主流菜谱内容运营商的菜谱同样具备图文形式的菜谱烹饪步骤教程之外，还增加了智能菜谱。而智能菜谱的存在则是设备控制与设备联动模块所在系统中的菜谱驱动上的一种高级应用。智能菜谱可以通过与厨房的烹饪设备之间进行良好的协调，使烹饪设备根据菜谱的步骤定义厨房的烹饪模式，从而以菜谱步骤实现场景方面的联动。

因为智能菜谱十分多样，所以需要使用到的设备非常多。因此，在智能菜谱开始烹饪之前，需要匹配菜谱设备，一般可以分为手动和自动匹配两种模式。自动匹配模式下，只需要点击菜谱就能够直接进行烹饪，手动模式则需用户在设备选择界面自行匹配相关设备。

四、总结

综上所述，通过对当前的智能厨房现状进行研究，并基于厨房场景化联动需求的激增、用户对设备远程控制、厨房设备的多样性等情况，提出厨房饮食系统一整套由服务器平台、设备功能模块、微信webapp以及中央处理单元所组成的智能厨房饮食系統。

参考文献：

[1]朱东梅.厨房电器的智能更强化体验感[J].现代家电，2019（8）：52-54.

[2]王晓慧，黄刚，刘昊东，等.智能安全厨房系统设计[J].电子制作，2019（1）：27-28，34.

[3]刘柏良，叶根军，熊传鹏.智能厨房饮食系统研究与设计[J].设计，2016（13）：100-101.