沈穎　翁益磊　葉楓　李曉蕾

摘? 要：針對當(dāng)今咖啡烘焙行業(yè)中烘焙操作門檻高、過程性數(shù)據(jù)缺乏記錄關(guān)聯(lián)、口感持續(xù)改進困難以及綜合交流平臺匱乏等痛點，該產(chǎn)品聚焦咖啡烘焙機智能化需求，基于Android平臺配合智能監(jiān)控模塊提供了360°咖啡烘焙服務(wù)。該軟件依托烘焙過程數(shù)據(jù)為用戶提供了生豆信息管理、烘焙曲線監(jiān)控、一鍵烘焙復(fù)刻、專業(yè)杯測記錄、多元豆圈應(yīng)用五大核心功能。

關(guān)鍵詞：Android平臺? 咖啡烘焙? 智能監(jiān)控

中圖分類號：TP31 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0014-02

中國咖啡市場正在經(jīng)歷現(xiàn)磨咖啡逐漸普及的階段，現(xiàn)磨咖啡需求量不斷上升、實體咖啡店數(shù)量增加、銷售形式趨于多樣化。咖啡烘焙機作為加工現(xiàn)磨咖啡原材料的主要工具仍高度依賴人工手動進行控制，依靠烘焙師的經(jīng)驗判斷烘焙狀態(tài)，智能化程度低。烘焙過程產(chǎn)生的大量烘焙信息和數(shù)據(jù)缺少記錄以及關(guān)聯(lián)手段，難以形成完整的記錄體系。除此之外，咖啡行業(yè)鏈條長、環(huán)節(jié)多、渠道分散且各環(huán)節(jié)專業(yè)化程度較高的特點使得咖啡產(chǎn)業(yè)鏈上下游各司其職，目前尚未完成產(chǎn)業(yè)鏈布局。

針對以上問題，此文聚焦咖啡烘焙機智能化需求，提出了一套全方位咖啡烘焙方案。此方案中APP端使用藍牙接收智能監(jiān)測模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實現(xiàn)集原料管理、烘焙監(jiān)測、智能反控、綜合評價、多維互動為一體的360°咖啡烘焙服務(wù)，為用戶提供專業(yè)的咖啡豆烘焙狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控和實現(xiàn)基于優(yōu)質(zhì)溫控曲線的傻瓜式烘焙過程復(fù)刻。

1? 系統(tǒng)總體方案

該產(chǎn)品采用智能咖啡烘焙機+APP端+Server端的物理架構(gòu)模式進行開發(fā)[1]，其中智能硬件為烘焙監(jiān)控模塊，用于采集咖啡豆烘焙過程的一系列數(shù)據(jù)，結(jié)合PID算法反控咖啡烘焙機;APP基于Android平臺開發(fā)，依托烘焙過程數(shù)據(jù)為用戶提供豆柜管理、烘焙監(jiān)測、一鍵反控、評測記錄、豆圈應(yīng)用等多維度一體化咖啡烘焙服務(wù)[2];Server端實時同步烘焙數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、解析、轉(zhuǎn)發(fā)處理。

2? APP總體設(shè)計

該軟件通過面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行設(shè)計，采用C/S架構(gòu)部署服務(wù)器，主要用到的技術(shù)工具有Tomcat7.0應(yīng)用服務(wù)器，MySql數(shù)據(jù)庫，使用Java語言開發(fā)。

2.1 系統(tǒng)核心功能

APP端提供了生豆信息管理、烘焙曲線監(jiān)控、一鍵烘焙復(fù)刻、專業(yè)杯測記錄、多元豆圈應(yīng)用5大核心功能。

（1）生豆信息管理。記錄生豆庫存信息，利用多種篩選條件為用戶提供個性化的原材料管理功能。

（2）烘焙曲線監(jiān)控。APP通過智能監(jiān)測設(shè)備實時采集多路溫度數(shù)據(jù)，并采用直觀烘焙曲線、數(shù)據(jù)列表兩種方式呈現(xiàn)。烘焙結(jié)束時，生成烘焙報告。同時，將數(shù)據(jù)同步到服務(wù)端進行存儲。

（3）一鍵烘焙復(fù)刻。根據(jù)選擇的參考烘焙曲線解析出溫度數(shù)據(jù)，通過藍牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至硬件終端調(diào)節(jié)烘焙溫度[3]。

（4）專業(yè)杯測記錄。依據(jù)SCAA標準制定包括口感，瑕疵等14個評價指，并根據(jù)指標數(shù)據(jù)分析評價結(jié)果供用戶隨時查閱。

（5）多元豆圈應(yīng)用。圍繞咖啡文化設(shè)計具有多種增值功能的互動應(yīng)用平臺，為生豆及附屬品供應(yīng)商、咖啡烘焙師及愛好者們架起溝通橋梁。

2.2 實現(xiàn)過程

實現(xiàn)智能咖啡烘焙監(jiān)測系統(tǒng)需利用AndroidSDK結(jié)合Java代碼，通過apkbuilder生成apk文件，即Android應(yīng)用程序。

此產(chǎn)品采用BLE4.0協(xié)議實現(xiàn)APP與智能咖啡烘焙控制模塊之間的數(shù)據(jù)交互，通過發(fā)送不同的指令來獲取相對應(yīng)的數(shù)據(jù)[5]。為了提高烘焙品質(zhì)，我們自主研發(fā)了基于傅里葉級數(shù)的PID算法，并不斷優(yōu)化算法，將其從1.0版本更新到4.0版本以實現(xiàn)精準溫控[4]。

2.2.1 建立靜態(tài)UI

首先，為了實現(xiàn)多個功能所需的多個頁面，需新建多個xml布局文件，分別加載各個功能頁面。其次，新建多個Java文件繼承APPCompatActivity分別對應(yīng)每個xml布局文件，通過編碼實現(xiàn)組件的動態(tài)更新與顯示。

2.2.2 實現(xiàn)藍牙連接與數(shù)據(jù)傳輸

首先，為了使APP可以使用藍牙的相關(guān)功能，需在AndroidManifest.xml文件中添加藍牙相關(guān)權(quán)限。其次，在打開APP時，通過Android平臺提供的BLE4.0API功能，掃描附近可連接設(shè)備（如果沒有開啟藍牙功能會自動開啟），選擇智能檢測模塊設(shè)備進行連接（如果是第二次連接，BLE會根據(jù)上一次連接的MAC地址查詢當(dāng)前藍牙列表是否存在該設(shè)備）。

搜索藍牙時將會根據(jù)智能監(jiān)測模塊的MAC地址進行連接，第一次連接之后會將該設(shè)備的MAC地址存入本地文件中，下次連接時將會自動連接。連接成功后，APP通過藍牙服務(wù)讀取智能監(jiān)控模塊記錄的豆溫、進風(fēng)溫、出風(fēng)溫和環(huán)境溫，并在APP首頁形成溫度曲線;用戶可以通過選擇自動烘焙模式啟用烘焙曲線，APP根據(jù)選擇的曲線解析數(shù)據(jù)，通過藍牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至硬件終端，烘焙監(jiān)控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)反控咖啡烘焙機。

2.2.3 更新UI

當(dāng)接收到服務(wù)器或者智能監(jiān)控模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)時調(diào)用Handler的sendEmptyMessage方法更新相關(guān)的UI。

2.2.4 后臺完成耗時操作

在收發(fā)服務(wù)器和智能監(jiān)控模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)時會消耗一些時間，為了避免用戶在使用該軟件時遇到卡頓等現(xiàn)象，這里啟動了兩個新的線程，分別用于服務(wù)器和智能監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

3? 研究結(jié)果與分析

在該文中，我們介紹了一個基于BLE4.0和Android應(yīng)用程序的藍牙通信軟件以及用于監(jiān)控的智能設(shè)備的全方位咖啡烘焙方案。該方案實現(xiàn)方式簡單，BLE4.0是當(dāng)今智能手機的標準配置，并且無線網(wǎng)絡(luò)幾乎無處不在，在使用上不會存在任何問題。該軟件使用了小米MIX 2S、華為P20和vivoNEX進行了測試，兼容性良好。

4? 結(jié)語

該軟件實現(xiàn)了集原料管理、烘焙監(jiān)測、智能反控、綜合評價、多維互動為一體的360°咖啡烘焙服務(wù)，用科技改變咖啡烘焙，為用戶提供專業(yè)的咖啡豆烘焙狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控和實現(xiàn)基于優(yōu)質(zhì)溫控曲線的傻瓜式烘焙過程復(fù)刻。

參考文獻

[1] 吳珊.Android的系統(tǒng)及應(yīng)用的架構(gòu)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（3）：148.

[2] 芮素文.基于Android平臺軟件開發(fā)方法的研究與應(yīng)用[J].信息通信，2015（3）：106.

[3] 吳傳宇.云南咖啡豆烘焙溫度曲線試驗研究[J].集美大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013（5）.

[4] 劉家琪，劉嵩，韋亞萍，等.基于單片機的PID溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2019，37（2）：219-222.

[5] 胡成.基于Android系統(tǒng)的低功耗藍牙技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（16）：45.