馮宇軒 段旻 白蕓 何思遠(yuǎn) 黃涵 辜俊杰 吉春元

摘要：伴隨生活質(zhì)量日益提升，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、科技的不斷進(jìn)步，個(gè)性化需求逐漸增加。疫情籠罩下，智能家居以無(wú)接觸式、安全、智能、便捷的交互方式進(jìn)入了大眾視野，市場(chǎng)認(rèn)知度得到大幅提高。傳統(tǒng)餐桌已經(jīng)難以滿足人們的基本就餐需求，同時(shí)，生活節(jié)奏的加快，也在一方面壓縮了我們的餐飲體驗(yàn)時(shí)間，且市場(chǎng)上現(xiàn)有的智能餐桌大都只注重餐桌智能娛樂(lè)方面，實(shí)用性較為欠缺。因此，“智膳益佳”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)適應(yīng)現(xiàn)代化環(huán)境和滿足顧客新需求，同時(shí)給予顧客智能便捷、健康環(huán)保定制化的高品質(zhì)餐飲體驗(yàn)的新型智能餐桌進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。

關(guān)鍵詞：智能餐桌 功能性 可行性研究 智能家居

1 “智膳益佳”智能餐桌概述

根據(jù)餐飲不同行業(yè)對(duì)餐桌的各類需求，綜合智能家居和餐飲行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，一款新型的智能餐桌——“智膳益佳”智能餐桌應(yīng)運(yùn)而生。本款產(chǎn)品在硬件上通過(guò)充分利用餐桌結(jié)構(gòu)空間及環(huán)境結(jié)構(gòu)空間、設(shè)計(jì)單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)、機(jī)械自動(dòng)化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)餐具的升降、冷藏保溫、清洗殺毒、“智慧飲食”等無(wú)需人工操作的交互性功能設(shè)計(jì)。同時(shí)，餐桌搭載團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的智慧餐飲系統(tǒng)，能根據(jù)用戶信息進(jìn)行餐飲推薦、熱量攝入統(tǒng)計(jì)及運(yùn)動(dòng)方案推薦、根據(jù)餐品選擇

智能進(jìn)行食材選購(gòu)和餐飲教學(xué)等功能，不但便捷餐飲生活，有益用戶餐飲健康，廚余垃圾回收裝置更能助力綠色環(huán)保事業(yè)。實(shí)體模型詳見(jiàn)圖1。

2 關(guān)于智慧餐飲的介紹

智慧餐飲的主界面劃分為用戶信息功能以及餐飲與健康功能兩個(gè)模塊。用戶信息功能模塊具有用戶信息注冊(cè)、修改以及注銷(xiāo)，過(guò)敏源選擇四個(gè)功能。餐飲與健康功能模塊具有提供菜譜方案以及藥膳與健康兩個(gè)小模塊。提供菜譜方案中可以根據(jù)推薦菜品，選擇自己制作以及外賣(mài)配送兩種就餐方案。藥膳與健康小模塊則會(huì)分別顯示藥膳管理方案以及運(yùn)動(dòng)健康方案。

用戶信息注冊(cè)功能，選擇確認(rèn)注冊(cè)后，依次輸入姓名、年齡、身高、體重、血壓、血糖、血脂信息，創(chuàng)建用戶信息，若選擇放棄注冊(cè)，則返回用戶信息功能界面。用戶信息修改功能，輸入用戶序號(hào)，根據(jù)需求可以修改用戶個(gè)人的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。用戶信息注銷(xiāo)功能，輸入用戶序號(hào)，點(diǎn)擊確認(rèn)注銷(xiāo)后，該用戶信息將被全部刪除，若選擇放棄注銷(xiāo)，則返回用戶信息功能界面。過(guò)敏源選擇功能，用戶可以根據(jù)所提供的過(guò)敏源表，選擇序號(hào)，添加個(gè)人過(guò)敏源信息，詳見(jiàn)圖2。

餐飲與健康中提供菜譜方案，是根據(jù)過(guò)敏源信息篩選刪除含有用戶對(duì)應(yīng)過(guò)敏源的菜品后推薦菜品顯示給用戶;用戶可以根據(jù)推薦的菜品選擇自己制作和外賣(mài)選購(gòu)兩個(gè)功能。選擇自己制作功能，系統(tǒng)則會(huì)顯示制作方案以及食材準(zhǔn)備方案，然后自動(dòng)鏈接到網(wǎng)絡(luò)蔬果購(gòu)買(mǎi)平臺(tái)，對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)的食材進(jìn)行下單，系統(tǒng)自動(dòng)提交訂單、計(jì)算價(jià)錢(qián)，然后形成訂單以及配送等。外賣(mài)選購(gòu)功能就會(huì)篩選具有相應(yīng)菜品的店鋪，進(jìn)行外賣(mài)選購(gòu)以及下單。藥膳與健康方案，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)BMI、血壓、血糖、血脂等個(gè)人身體情況來(lái)顯示藥膳管理方案以及運(yùn)動(dòng)健康方案。

3 主要功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1垃圾回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我國(guó)餐飲垃圾產(chǎn)生量與日俱增，餐飲垃圾呈現(xiàn)逐年快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著城鎮(zhèn)化率提高，中國(guó)餐飲企業(yè)依然呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，餐廚垃圾產(chǎn)量也將保持增長(zhǎng)，餐廚處理的發(fā)展前景受到資本市場(chǎng)關(guān)注。若直接將廚余垃圾倒入下水道，油水和殘?jiān)谙滤览飼?huì)造成冷凝堵塞，在密閉空間里發(fā)酵升溫，同時(shí)產(chǎn)生大量甲烷氣體，極易引起氣體噴發(fā)強(qiáng)力爆炸事故，造成人身傷亡且破壞性極大，近年來(lái)多次發(fā)生此類事故。

智能餐桌的桌體側(cè)壁設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)式窗口可對(duì)進(jìn)行清洗完成后的餐具進(jìn)行收集及底部廚余垃圾收集箱體內(nèi)垃圾的處理，篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)清理出的廚余垃圾進(jìn)行篩選，防止堵塞箱體底部排水管道，廚余垃圾進(jìn)行干燥處理后進(jìn)行污水排放，污水排放后剩余初步處理過(guò)后的廚余垃圾交于合作第三方垃圾回收處理企業(yè)，避免造成亂排亂扔對(duì)環(huán)境造成危害。

3.2 冷藏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

冰箱本身就是一大污染源，根據(jù)一項(xiàng)檢測(cè)顯示，肉類食品、熟食品、速凍食品在冰箱里存放不了多久，就會(huì)有大量細(xì)菌產(chǎn)生，本就可能隱含各種細(xì)菌的的冷藏箱里再放入未食用完的剩飯剩菜，導(dǎo)致箱內(nèi)食物串味不說(shuō)，還極大可能導(dǎo)致病菌交叉感染，危害人體健康。為解決剩菜剩飯的處理問(wèn)題，在本產(chǎn)品第二層設(shè)計(jì)冷藏功能系統(tǒng)。

冷藏功能結(jié)構(gòu)采用壓縮式電冰箱制冷原理——冷氣自然對(duì)流式：又稱直冷式或有霜電冰箱。其冷凍室直接由蒸發(fā)器圍成，或者冷凍室內(nèi)有一個(gè)蒸發(fā)器，另外冷藏室上部再設(shè)有一個(gè)蒸發(fā)器，由蒸發(fā)器直接吸取熱量而進(jìn)行降溫。

3.3清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)代家庭中關(guān)于做飯及餐具清洗等勞動(dòng)分配問(wèn)題一定程度上影響著家庭關(guān)系氛圍，為解決餐后廚具清洗分配難的問(wèn)題，在本產(chǎn)品第三層上設(shè)計(jì)廚具清洗系統(tǒng)。

清洗餐具裝置節(jié)功能設(shè)計(jì)利用噴射式洗碗機(jī)的洗滌原理：在洗碗機(jī)洗碗過(guò)程中，通過(guò)高溫高壓噴射水流對(duì)餐具表面的機(jī)械沖刷，洗滌劑對(duì)餐具表面油污、殘?jiān)脑砘c分解，熱水對(duì)食物余渣的浸泡澎化，使餐具表面油污、殘?jiān)笆澄镉嘣杆俜纸馀c脫落，餐具表面重現(xiàn)清潔和光亮。在高溫高壓水柱的沖刷和洗滌劑的強(qiáng)效去污雙重作用下，有效洗脫有害病菌，達(dá)到清潔與除菌的雙重效果。

3.4 升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于餐具升降運(yùn)輸方式采用蝸輪絲桿升降機(jī)原理。電機(jī)帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，利用蝸輪蝸桿的傳動(dòng)，使蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪中心是內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于升降絲桿的螺母，和升降絲桿相匹配，與絲桿配合，蝸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿做軸向運(yùn)動(dòng)。螺旋絲桿升降機(jī)螺桿頭部型式分為法蘭式、螺紋式、扁頭式和圓柱式，螺桿可配防旋轉(zhuǎn)和防護(hù)罩，螺桿升降高度可根據(jù)客戶需要加工定制。蝸輪絲桿升降機(jī)具有自鎖功能，可配電機(jī)或者手動(dòng)提升，使用方便安全可靠，詳見(jiàn)圖3蝸輪絲桿升降結(jié)構(gòu)。

3.5 電路裝置設(shè)計(jì)

智膳益佳選用STM32F103ZET6芯片，該芯片擁有144個(gè)引腳，方便功能擴(kuò)展與開(kāi)發(fā)。由于單片機(jī)的IO口無(wú)法驅(qū)動(dòng)大電流的設(shè)備，所以使用繼電器控制，繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際上也是一個(gè)開(kāi)關(guān)，這個(gè)開(kāi)關(guān)比較特殊，可以通過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，然后通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切斷和閉合。單片機(jī)通過(guò)三極管來(lái)控制繼電器，繼電器再來(lái)控制大電流設(shè)備的開(kāi)關(guān)，詳見(jiàn)圖4。

3.6 程序設(shè)計(jì)

除了基本的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)之外，還需要做好程序設(shè)計(jì)。首先程序設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)要能夠確保所有的功能都能夠發(fā)揮預(yù)期的作用。在餐桌出現(xiàn)供電不足的情況下，接上了電源之后，所設(shè)計(jì)的程序要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)重啟。各個(gè)模塊所采集到的信號(hào)要傳輸?shù)街醒胩幚韱卧腥?，但是這些信號(hào)在傳輸過(guò)程中很有可能受到環(huán)境因素的干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不正確的情況，因此需要做好數(shù)據(jù)的校驗(yàn)。如果單個(gè)功能模塊出現(xiàn)了功能故障，程序要能夠?qū)崿F(xiàn)自檢，當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成功能重啟時(shí)，要觸發(fā)報(bào)警行為，引起使用者的注意。

4 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

4.1 發(fā)展現(xiàn)狀

目前，智能餐桌發(fā)展進(jìn)度緩慢，是由于傳統(tǒng)到智能的轉(zhuǎn)型是比較困難的，在研發(fā)和設(shè)計(jì)上需要把智能化中的傳感、人工智能等高科技設(shè)施與傳統(tǒng)家具的設(shè)計(jì)、工藝等結(jié)合起來(lái)，再者，因?yàn)槔麧?rùn)及行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的考量顧慮較多，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對(duì)此領(lǐng)域目前也是相當(dāng)謹(jǐn)慎。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)形勢(shì)總體穩(wěn)步向前邁進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈完善，制造業(yè)飛速發(fā)展將帶動(dòng)智能餐飲服務(wù)業(yè)業(yè)迅速發(fā)展。城鄉(xiāng)居民可支配收入穩(wěn)步上升，對(duì)生活質(zhì)量的提高有較強(qiáng)的需求，收入、需求的提高將推動(dòng)智能餐桌的消費(fèi)。智能餐桌的發(fā)展將帶來(lái)家具產(chǎn)品功能上的延伸，餐桌不再是一成不變的靜態(tài)物體，而是具有更多可能性的人工智能產(chǎn)品。智能餐桌的出現(xiàn)將會(huì)為人們提供餐飲方面的高質(zhì)量服務(wù)，促進(jìn)餐飲行業(yè)的消費(fèi)，家居生活的便捷。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)智能智能餐桌的功能設(shè)計(jì)以及未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了分析。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能產(chǎn)品充斥人們?nèi)粘Ｉ?，我們的科學(xué)技術(shù)正在潛移默化的影響或改變我們的生活，創(chuàng)造了一種更美好、舒適、便捷的生活方式。利用智能化技術(shù)，生活上可以給使用者帶來(lái)更多的便利，餐桌也會(huì)向著更智能便利的方向發(fā)展，餐桌技術(shù)發(fā)展問(wèn)題也會(huì)迎刃而解。綜上所述，智能餐桌將會(huì)在智能家居中脫穎而出，給人們帶來(lái)更好的就餐體驗(yàn)。

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