一種校園智能餐廳的整體設計

周瑩+張漢成+劉滟+唐強+韓留

摘 要：隨著科技的不斷進步和發展，“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計方案，將自動化技術與互聯網技術融入校園餐廳中，解決食堂吃飯擁擠、需要長時間排隊，工作人員勞動強度大等一系列問題，讓就餐者享受科技所帶來的便利。

關鍵詞：校園餐廳；智能化；自動化

1 引言

食堂是學生學校生活必不可少的一個部分，但學校食堂就餐高峰期，打飯擁擠、排隊時間長，隨意插隊，與打飯師傅發生爭執等問題經常發生，一個整齊、有秩序的就餐環境，是每一位就餐人的心聲。同時，由于食堂就餐人數多，食堂工作人員的勞動強度也非常大，不僅需要炒菜、盛菜，還需要收集、清洗使用過的餐具。因此，本文提出了一種校園智能餐廳的整體設計方案，通過智能化控制，結合互聯網技術，就餐人員只要點好菜，坐在餐桌前，等待系統處理，飯菜就會通過自動輸送系統，快速送到就餐者的面前。

2 整體結構設計

本文所設計的校園智能餐廳由就餐區域、配菜區域、輸送系統、餐具清洗分揀系統、點餐系統、控制系統等組成。該校園智能餐廳的整體布局如圖1所示。

本設計的具體工作原理是：就餐者通過點餐系統選擇需要的飯菜品種，到達就餐區域選好位置后，控制系統在接收到就餐信息后，將座位號及點菜信息反饋給配菜人員，配菜人員根據信息進行配菜，完成配菜后，將餐盤放置在輸送系統的傳送帶上，每一個餐盤都配有信息條，輸送系統將每個餐盤送到指定的就餐位置，通過機械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上，就餐完成后，餐盤通過傳送帶，經升降機構，輸送至餐具清洗分揀系統，完成清洗分揀后，自動運送至配菜區域。

2.1 點餐系統

點餐系統利用互聯網技術，使用App軟件，通過后臺服務器處理，完成點餐過程。就餐者使用手機App軟件，登陸賬號后，進入點餐界面進行點餐，并進行網上支付，到達餐廳后，隨意坐下，掃一下桌面上的二維碼，確認就餐，點餐系統接受信息后，發送配送菜信息至控制系統。

2.2 就餐區域

為方便餐具輸送，提高輸送效率和空間利用率，就餐區域的座位采用條狀布置，每一個座位都有一個固定的編號，以方便餐盤的定點配送，所有的輸送機構都布置在桌子內部及走道的暗槽內，實現人機分離，保證人員的就餐安全。

2.3 配菜區域

在配菜區域，工作人員根據控制系統反饋的配菜信息，將每一位就餐者選擇的菜品進行裝盤，每一個餐盤都配有信息條，用于餐盤識別。配菜區域空間采用封閉恒溫布置，以保證食物的干凈衛生。

2.4 餐具清洗分揀系統

該系統由碗盤分離、殘渣收集、綜合清洗、烘干消毒、循環使用五大機構組成。其中殘渣收集機構采用螺旋式進給裝置，利用重力原理收集殘渣；綜合清洗機構分為初洗、精洗、噴淋，最后自動運送裝置將碗盤回送至配菜區域供循環使用。

2.5 輸送系統

輸送系統用于聯系配菜區域、就餐區域以及餐具清洗分揀系統。輸送系統由機架、傳送帶、換向機構、餐盤托舉機構、餐盤回收升降機構等組成。

換向機構用于餐盤運送過程中的轉向，在到達轉向節點時，通過掃描餐盤上的信息條，確定目標桌位后，啟動平行四桿式換向機構，平穩換向到目標桌位；餐盤托舉機構通過機械臂將餐盤從桌子底部抬升至桌面上；餐盤回收升降機構則是在就餐結束后餐盤經傳送帶，運送到鏈條式升降機構，通過智能感應啟動托臂機構托住餐盤，同時鏈條式升降機構下降，托臂機構打開，利用滾軸機構有序進入清潔分揀系統。

3 控制系統設計

3.1 控制系統總體設計

為了實現從點餐、配菜、傳送至指定餐桌、餐盤自動回收清洗分揀、餐盤回送至配菜區的整個工作流程的自動化運行，本系統使用了可編程控制器PLC作為控制部件，它具有功能強、體積小、性價比高的優點。該控制系統配有后臺服務器，用于處理手機App的信息，并將處理后的信息反饋至控制系統，控制系統根據反饋的信息進行相應的部件控制，該系統的控制流程見圖2。

3.2 系統硬件設計

點餐系統采用互聯網手機App軟件點餐系統，需要配置一臺服務器用于處理點餐軟件的信息及費用支付；配菜區域，需要通過顯示器實時顯示每一位就餐者的菜單內容，對餐盤進行掃碼，需要配置觸摸屏及掃碼器；餐具清洗分揀系統涉及到分揀、清洗、烘干、傳送功能，需要配置電機、清洗水泵、加熱器、鼓風機等；輸送系統涉及到直線輸送、轉彎、抬升動作以及定位、掃碼功能，需要配置電機、氣動元件、位置傳感器、掃碼器等。

3.3 系統工作流程設計

以PLC為核心，根據接受的信息，驅動執行元件動作，完成智能餐廳的整個工作過程。根據該工作過程，設計了系統的工作流程，如圖3所示。

4 結語

本文基于工業4.0的理念設計了一種校園智能餐廳，集自動化與智能化于一體，同時結合互聯網技術，可以為就餐者提供一個整潔、有序、舒適、方便、快捷的就餐環境，降低工作人員的勞動強度，提高工作效率，是未來發展的一個趨勢。由于所設計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。