從智能廚房角度淺析計算機技術在廚房智能化方面的應用

李文楷

摘 要：近年，計算機技術和和互聯(lián)網遠程控制的快速發(fā)展，使得智能應用不斷融入到人們的生活中，尤其是智能家居對人類的生存和生活方式產生了巨大的影響。其中，智能廚房是智能家居的重要部分。而計算機技術的應用是廚房智能化實現(xiàn)的重要基礎。在一方面，計算機技術使得廚房更加自動化，實現(xiàn)廚房的一體化管理，從而使人們擺脫了繁瑣的烹飪勞作。另一方方面，智能化廚房順應了時代的要求，計算機技術使低碳綠色環(huán)保成為智能化廚房的一項重要指標，同時人們飲食也更健康。此外，應用計算機實時監(jiān)測技術進一步提升廚房的安全性，從而避免廚房意外事故的發(fā)生。本文以智能廚房為切入點，分析了計算機技術在廚房智能化過程中的具體實現(xiàn)以及未來發(fā)展趨勢。

關鍵詞：智能廚房;計算機技術;智能化應用

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0028-02

0 引言

最開始的智能化家居并不真正是一個系統(tǒng)，而僅僅停留在產品設計階段，比如智能冰箱，智能爐灶，智能的系統(tǒng)概念最早是在21世紀初提出，并開始在發(fā)達城市進行研發(fā)試營。然而當時的硬件技術和軟件開發(fā)并不完善，家庭網絡也并沒有普及，相對而言開發(fā)成本較高，并沒有在普通用戶家庭廣泛實施，也使得智能系統(tǒng)的發(fā)展受到嚴重阻礙。隨著計算機技術日趨成熟，尤其是在單片機更加集成化和小型化，通信領域軟件APP開發(fā)蓬勃發(fā)展的背景下，智能產業(yè)逐漸系統(tǒng)化和信息化，進入到智能產品家電的遠程管理。然而，智能系統(tǒng)并沒有受到熱捧，主要是網絡傳輸限制的約束。直到2010年，國內外的主要通訊運營商開始投資建設4G。并在2014年底，移動4G網絡已經覆蓋了全國大部分地區(qū)。4G網絡的健全和普及，使得任何一個小型終端都可以像一臺小型電腦一樣具備遠程控制和傳輸?shù)墓δ埽瑸橹悄芗揖酉到y(tǒng)真正上線提供了可能。

而智能系統(tǒng)爆發(fā)式的發(fā)展除了得到互聯(lián)網的支撐外，計算機技術成為了更重要的基礎。搭載云計算和大數(shù)據(jù)的順風車，計算機技術不再局限在局部和本地應用開發(fā)，而是在集成設備上實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。因此計算機技術的發(fā)展重心從原始電路接口等技術方面轉移到了網絡技術和數(shù)據(jù)處理技術方面。其中網絡技術必然是網絡數(shù)據(jù)通訊和計算機技術的結合體，主要功能是按照不同的網絡布局按照特定的網絡傳輸協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無失真?zhèn)鬏敽唾Y源分配。而數(shù)據(jù)處理技術包括了數(shù)據(jù)提取，數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)解析等內容，其主要功能是實現(xiàn)遠程對話。

目前，盡管計算機技術在智能廚房系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，然而，何為智能？這個問題才是更重要的，關系到未來智能城市的主導方向。只有建立良好的導向，計算機技術才能有可持續(xù)的發(fā)展空間，智能系統(tǒng)才能引領未來健康綠色的生活。

1 計算機技術和智能廚房

1.1 計算機技術

計算機技術可以大致分為硬件集成技術，系統(tǒng)操作技術和軟件平臺技術。任何一個終端應用都離不開這三者的結合。其中硬件集成技術是推動計算機技術不斷革新的物質基礎，沒有穩(wěn)定可靠的邏輯器件的運行，一切只能是紙上談兵。系統(tǒng)操作技術是連接硬件集成電路和軟件平臺的紐帶，通過系統(tǒng)指令的執(zhí)行，控制硬件邏輯器件，并在軟件平臺進行響應和顯示。因此系統(tǒng)操作技術提供了人機交互的接口按鈕，此外操作系統(tǒng)能夠合理高效得利用計算機資源來最大限度得提高器件的數(shù)據(jù)吞吐容量，和數(shù)據(jù)分析效率。軟件平臺技術是在操作系統(tǒng)的基礎上進行開發(fā)，主要功能是集成某一個或某些特定功能的程序設計，針對不同的操作系統(tǒng)，所開發(fā)的軟件平臺也略有不同。下面分別簡單介紹硬件集成技術，系統(tǒng)操作技術和軟件平臺技術的內容。

所有的計算機技術都是以集成的單片機為基本工作單元的，而單片機是“與”“或”“非”邏輯門排列而成的部件和中央處理器結合。中央處理單元通過時序脈沖信號控制各個部件的工作方式。目前，電子元器件不斷向著小型化和集成化的方向發(fā)展，從獨立的元件到集成的大規(guī)模陣列，這種高度集成化可以將小型處理模塊嵌入到家用電器上，而不影響電器的整體架構。系統(tǒng)操作技術一般用于智能終端，主流的操作系統(tǒng)有Android、iOS、Linux、Mac OS、Windows等等。軟件平臺技術主要針對具體應用進行特定的算法設計以可視化的圖形界面顯示，主要方便用戶操作。

1.2 計算機技術在廚房智能化的切入點

近年，智能這一話題一度成為工程研究熱點，并在各個應用中展現(xiàn)了卓越的性能。比如語音識別，人臉識別和繼電器開關模塊的綜合可以進一步提高門禁系統(tǒng)安全性和智能性。然而并非所有的智能化設定都可以無縫銜接到智能廚房應用中，比如給冰箱嵌入語音交互功能，但卻并不被市場消費者買單。因為這些看似很高級的設計只能算作一種“偽智能”。任何一種不能實現(xiàn)使用價值的設計都沒有意義。所以更多的注意力要投入到如何讓冰箱自動調節(jié)溫控，這樣更有利于食物保鮮，而不需要人為去設定一個定值溫度。油煙機可以根據(jù)空氣中的油煙顆粒物濃度判斷油煙機最合適的風向和風力大小。所以廚房智能化的設計初衷應該建立在挖掘更多使用價值的基礎上，并以提高生活質量和效率、減少人為失誤、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為宗旨，這樣才能使計算機技術以更合理的切入點實現(xiàn)真正的廚房智能化。

2 計算機技術在廚房智能化的具體應用

廚房智能化的不斷推進進一步改變了人們的生活理念和思維方式。本文將從智能遠程控制，智能安全，智能節(jié)能，智能凈化和智能健康食譜5個方面進行闡述計算機技術在智能廚房的具體應用。

2.1 智能遠程控制

遠程控制的實現(xiàn)主要有以下模塊組成，繼電器模塊，自動化功能模塊，網絡傳輸模塊，中央處理器和智能控制終端。繼電器模塊和網絡傳輸模塊一般都會集成在一個統(tǒng)一的小型中央處理器單片機上才能協(xié)同工作，例如STM32，89C51系列等等。繼電器模塊可以用作一個動作開關以響應控制終端的指令。自動化模塊是最終功能實現(xiàn)的最后一步，比如打開或閉合窗戶，它有自己獨立的電路系統(tǒng)，只受繼電器控制。網絡傳輸模塊是實現(xiàn)遠程的關鍵，必須和控制終端配合使用，并且兩者必須工作在同一個局域網中。該局域網絡提供了兩者對話的通道，此外必須定義一套類似語法的對話協(xié)議才能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行解析。控制終端一般都會以集成在一個手機或pad移動設備的APP上。實際應用場景下，我們只需要在出門前把食材準備好，然后通過手機控制APP，在適當?shù)臅r機開啟電飯煲工作，同時，當油煙機檢測到空氣中的濕度達到一定值時，開始排氣，而當檢測空氣濕度小于一定值時，則油煙機自動關閉。通過這樣的遠程控制，使得工作和煲飯同時進行，互不干擾。智能遠程是智能廚房化的。

2.2 智能安全

在家居系統(tǒng)中，因為水，電，火等高危險性的因素和可燃物的存在，廚房的安全一直屬于高度關注的問題。在智能廚房系統(tǒng)中，同樣是不可忽視。目前廚房中使用的主要燃料是天然氣或煤氣，眾所周知，這些可燃物一旦泄露與明火會發(fā)生爆炸，一氧化碳也會使人中毒窒息。為進一步提高安全防范，避免意外發(fā)生。智能安全系統(tǒng)從以下幾方面著手：（1）智能檢測：在排氣扇內置甲烷檢測儀和傳感器，移動終端每間隔一段時間，會向中央處理器發(fā)送一次詢問指令，然后檢測儀開始測定空氣中的濃度，并把這個測定信號通過網絡傳輸模塊發(fā)送到移動終端顯示。當測定濃度達到上限閾值，向終端發(fā)出預警信號，同時天然氣或煤氣的總閘自動閉合，換氣扇自動開啟。類似的也可以實時測定廚房的空氣溫濕度，照明度等;（2）智能限流：隨著高科技電器不斷涌入廚房，必然會使電路總線的功率不斷提高，這樣必然存在線路發(fā)熱老化的問題，因此存在著漏電的危險。智能限流就是在總線上嵌入限流模塊，當總線功率大于所承受的范圍時，向中央處理單元發(fā)送信號，從而關閉一些不重要的電器消耗或者降低某些用電器的輸出功率以保護線路安全。

2.3 智能節(jié)能

在能源消耗和浪費日益嚴重的時代，綠色節(jié)能，低碳生活，可持續(xù)發(fā)展已經成為一種生活理念。在智能廚房系統(tǒng)中，主要從以下兩方面進行調節(jié)。電機智能變頻裝置，普通冰箱電機處于間歇的工作模式，當箱內溫度高于設定是，電機啟動，進行制冷一段時間后，電機便停止運轉，這種多次啟動的工作模式在不僅浪費電能而且對零部件的磨損較大。智能變頻電機與普通電機的區(qū)別在于，當箱內溫度達標后，它不會停止工作而是處于低頻運作狀態(tài)，采用微控制器將高電壓轉化成適合當前負載的低壓模式，從而降低能耗并且避免頻繁啟動出現(xiàn)的沖擊電壓對電機部件造成的損傷。此外照明系統(tǒng)同樣可以結合計算機技術，運用壓控理論對采集的電壓進行智能分析，在保證照明舒適度不變的情況下，自動調節(jié)輸出功率從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.4 智能凈化

智能凈化包括三個方面，空氣智能進化，水智能進化和電器的自動除塵。廚房不可避免會受到油煙，殘留食材和排水管道衍生的細菌，人長期處于這樣的空間對健康非常不利。因此智能空氣和水凈化必不可少。一方面采用物理吸附方式去除大顆粒物，另一方面采用化學反應去除細菌病毒等微生物。活性炭吸附和明礬膠體吸附不需要智能控制。而化學去菌過程常用的有通氯氣或次氯酸鈉，其原理是氧化除菌。首先在水中裝置細菌濃度檢測儀，比如生物電化學檢測儀，通過微生物的代謝繁衍引起電解質液電流或電阻的變化，這些電信號被采集系統(tǒng)統(tǒng)計分析從而判定不同類細菌的濃度和比例，接著由計算機中央處理器依據(jù)此數(shù)據(jù)投入適量的抑菌化學物質實現(xiàn)水源智能凈化。同樣，在日常餐飲中的水果蔬菜也不同程度的殘留一些有害菌，所以，智能凈化功能應用于洗菜槽可進一步保障食用者的健康安全。

2.5 智能健康食譜

互聯(lián)網迅速發(fā)展的時代，人類的生活腳步也越來越快，使得快餐文化盛行，而不健康的快餐飲食習慣和生活壓力，導致了我國約有70%甚至更多的人處于亞健康狀態(tài)，據(jù)中商情報網報道亞健康已然成為人類的隱形殺手。而智能廚房的引進既迎合了人們快速的生活步伐，又能提供健康的飲食，是未來智能化家居的必然選擇。根據(jù)不同人體的體脂率，各項健康指標，搭配合理膳食。例如，對于有糖尿病史的體質，健康食譜會依據(jù)不同食物的糖分含量，排除那些糖分高易分解吸收的食物，如紅薯和淀粉等等，而推薦一些粗糧食品，如玉米蕎麥等富含蛋白質的食物。而這都依賴于計算機技術能夠根據(jù)不同使用者建立個人數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含了個人飲食習慣，各項機能指標以及病史等等，通過對個人數(shù)據(jù)庫分析創(chuàng)建個人的膳食計劃。智能健康食譜系統(tǒng)在一定程度上降低了現(xiàn)代人三高（高血壓，高血脂，高血糖）的發(fā)病率，具有較高的現(xiàn)實意義。

3 結語

“智能”已經成為這個時代的標簽，依賴于計算機技術的蓬勃發(fā)展，融合物聯(lián)網技術，電子工程技術和自動化技術，廚房智能化的不斷升級，必將引領未來更健康便捷的生活。

參考文獻

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