一種校園智能餐廳的整體設(shè)計(jì)

周瑩+張漢成+劉滟+唐強(qiáng)+韓留

摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，“智能化”已漸漸融入到生活的方方面面。本文提出了一種校園智能餐廳的整體設(shè)計(jì)方案，將自動(dòng)化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入校園餐廳中，解決食堂吃飯擁擠、需要長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大等一系列問(wèn)題，讓就餐者享受科技所帶來(lái)的便利。

關(guān)鍵詞：校園餐廳；智能化；自動(dòng)化

1 引言

食堂是學(xué)生學(xué)校生活必不可少的一個(gè)部分，但學(xué)校食堂就餐高峰期，打飯擁擠、排隊(duì)時(shí)間長(zhǎng)，隨意插隊(duì)，與打飯師傅發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)等問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，一個(gè)整齊、有秩序的就餐環(huán)境，是每一位就餐人的心聲。同時(shí)，由于食堂就餐人數(shù)多，食堂工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也非常大，不僅需要炒菜、盛菜，還需要收集、清洗使用過(guò)的餐具。因此，本文提出了一種校園智能餐廳的整體設(shè)計(jì)方案，通過(guò)智能化控制，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就餐人員只要點(diǎn)好菜，坐在餐桌前，等待系統(tǒng)處理，飯菜就會(huì)通過(guò)自動(dòng)輸送系統(tǒng)，快速送到就餐者的面前。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的校園智能餐廳由就餐區(qū)域、配菜區(qū)域、輸送系統(tǒng)、餐具清洗分揀系統(tǒng)、點(diǎn)餐系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。該校園智能餐廳的整體布局如圖1所示。

本設(shè)計(jì)的具體工作原理是：就餐者通過(guò)點(diǎn)餐系統(tǒng)選擇需要的飯菜品種，到達(dá)就餐區(qū)域選好位置后，控制系統(tǒng)在接收到就餐信息后，將座位號(hào)及點(diǎn)菜信息反饋給配菜人員，配菜人員根據(jù)信息進(jìn)行配菜，完成配菜后，將餐盤放置在輸送系統(tǒng)的傳送帶上，每一個(gè)餐盤都配有信息條，輸送系統(tǒng)將每個(gè)餐盤送到指定的就餐位置，通過(guò)機(jī)械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上，就餐完成后，餐盤通過(guò)傳送帶，經(jīng)升降機(jī)構(gòu)，輸送至餐具清洗分揀系統(tǒng)，完成清洗分揀后，自動(dòng)運(yùn)送至配菜區(qū)域。

2.1 點(diǎn)餐系統(tǒng)

點(diǎn)餐系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用App軟件，通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器處理，完成點(diǎn)餐過(guò)程。就餐者使用手機(jī)App軟件，登陸賬號(hào)后，進(jìn)入點(diǎn)餐界面進(jìn)行點(diǎn)餐，并進(jìn)行網(wǎng)上支付，到達(dá)餐廳后，隨意坐下，掃一下桌面上的二維碼，確認(rèn)就餐，點(diǎn)餐系統(tǒng)接受信息后，發(fā)送配送菜信息至控制系統(tǒng)。

2.2 就餐區(qū)域

為方便餐具輸送，提高輸送效率和空間利用率，就餐區(qū)域的座位采用條狀布置，每一個(gè)座位都有一個(gè)固定的編號(hào)，以方便餐盤的定點(diǎn)配送，所有的輸送機(jī)構(gòu)都布置在桌子內(nèi)部及走道的暗槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，保證人員的就餐安全。

2.3 配菜區(qū)域

在配菜區(qū)域，工作人員根據(jù)控制系統(tǒng)反饋的配菜信息，將每一位就餐者選擇的菜品進(jìn)行裝盤，每一個(gè)餐盤都配有信息條，用于餐盤識(shí)別。配菜區(qū)域空間采用封閉恒溫布置，以保證食物的干凈衛(wèi)生。

2.4 餐具清洗分揀系統(tǒng)

該系統(tǒng)由碗盤分離、殘?jiān)占?、綜合清洗、烘干消毒、循環(huán)使用五大機(jī)構(gòu)組成。其中殘?jiān)占瘷C(jī)構(gòu)采用螺旋式進(jìn)給裝置，利用重力原理收集殘?jiān)?；綜合清洗機(jī)構(gòu)分為初洗、精洗、噴淋，最后自動(dòng)運(yùn)送裝置將碗盤回送至配菜區(qū)域供循環(huán)使用。

2.5 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)用于聯(lián)系配菜區(qū)域、就餐區(qū)域以及餐具清洗分揀系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)由機(jī)架、傳送帶、換向機(jī)構(gòu)、餐盤托舉機(jī)構(gòu)、餐盤回收升降機(jī)構(gòu)等組成。

換向機(jī)構(gòu)用于餐盤運(yùn)送過(guò)程中的轉(zhuǎn)向，在到達(dá)轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)掃描餐盤上的信息條，確定目標(biāo)桌位后，啟動(dòng)平行四桿式換向機(jī)構(gòu)，平穩(wěn)換向到目標(biāo)桌位；餐盤托舉機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上；餐盤回收升降機(jī)構(gòu)則是在就餐結(jié)束后餐盤經(jīng)傳送帶，運(yùn)送到鏈條式升降機(jī)構(gòu)，通過(guò)智能感應(yīng)啟動(dòng)托臂機(jī)構(gòu)托住餐盤，同時(shí)鏈條式升降機(jī)構(gòu)下降，托臂機(jī)構(gòu)打開(kāi)，利用滾軸機(jī)構(gòu)有序進(jìn)入清潔分揀系統(tǒng)。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)餐、配菜、傳送至指定餐桌、餐盤自動(dòng)回收清洗分揀、餐盤回送至配菜區(qū)的整個(gè)工作流程的自動(dòng)化運(yùn)行，本系統(tǒng)使用了可編程控制器PLC作為控制部件，它具有功能強(qiáng)、體積小、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。該控制系統(tǒng)配有后臺(tái)服務(wù)器，用于處理手機(jī)App的信息，并將處理后的信息反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的信息進(jìn)行相應(yīng)的部件控制，該系統(tǒng)的控制流程見(jiàn)圖2。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

點(diǎn)餐系統(tǒng)采用互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)App軟件點(diǎn)餐系統(tǒng)，需要配置一臺(tái)服務(wù)器用于處理點(diǎn)餐軟件的信息及費(fèi)用支付；配菜區(qū)域，需要通過(guò)顯示器實(shí)時(shí)顯示每一位就餐者的菜單內(nèi)容，對(duì)餐盤進(jìn)行掃碼，需要配置觸摸屏及掃碼器；餐具清洗分揀系統(tǒng)涉及到分揀、清洗、烘干、傳送功能，需要配置電機(jī)、清洗水泵、加熱器、鼓風(fēng)機(jī)等；輸送系統(tǒng)涉及到直線輸送、轉(zhuǎn)彎、抬升動(dòng)作以及定位、掃碼功能，需要配置電機(jī)、氣動(dòng)元件、位置傳感器、掃碼器等。

3.3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

以PLC為核心，根據(jù)接受的信息，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作，完成智能餐廳的整個(gè)工作過(guò)程。根據(jù)該工作過(guò)程，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的工作流程，如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于工業(yè)4.0的理念設(shè)計(jì)了一種校園智能餐廳，集自動(dòng)化與智能化于一體，同時(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以為就餐者提供一個(gè)整潔、有序、舒適、方便、快捷的就餐環(huán)境，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。由于所設(shè)計(jì)的智能餐廳是單元化的，模塊化的，因此該種智能餐廳同樣適用于大中小型就餐場(chǎng)。