智能廚房飲食系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用＊

薛 東，彭志強(qiáng)

（四川旅游學(xué)院，四川 成都610000）

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于生活質(zhì)量也提出了更高的要求，而廚房作為家庭生活中關(guān)鍵的一部分，智能廚房也成為未來(lái)家居中的關(guān)鍵。當(dāng)前各個(gè)廚房電器品牌開(kāi)始向著智能化方向發(fā)展，可以看出，廚房智能化已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)的一項(xiàng)共識(shí)，但是每一個(gè)品牌都各自為戰(zhàn)，建設(shè)自有品牌的智能系統(tǒng)，控制協(xié)議不相同，有時(shí)甚至存在排斥的情況，而家電之間未實(shí)現(xiàn)互通也導(dǎo)致智能廚房飲食系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

1 智能廚房現(xiàn)狀

廚房系統(tǒng)作為智能家居中的一個(gè)重要部分，其與智能家居的發(fā)展存在一定程度上的相似。智能單品→系統(tǒng)集成→社區(qū)服務(wù)的三部曲對(duì)于智能廚房系統(tǒng)的發(fā)展造成一定程度上的影響。

當(dāng)前智能家居類產(chǎn)品主要有g(shù)oogle的nest、亞馬遜的Echo等智能控制中心，另外還有蘋(píng)果公司以HomeKit為入口的智能控制中心，這一平臺(tái)通過(guò)利用開(kāi)放平臺(tái)的形式給開(kāi)發(fā)者接入以形成性生態(tài)系統(tǒng)。

而微處理器與傳感器的置入，使白電產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)良好的自動(dòng)化目的，讓白電產(chǎn)品的智能化、自動(dòng)化以及人性化等方面擁有了更多的可能性，自動(dòng)化以及簡(jiǎn)單化卻逐漸帶來(lái)了一些繁雜的不必要功能，智能化不再僅僅局限在屏幕+APP軟件應(yīng)用。

2 智能廚房飲食系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)

2.1 智能廚房系統(tǒng)的總體框架圖拓?fù)湓O(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是由廚房設(shè)備、云端服務(wù)器平臺(tái)、中央處理單元以及微信端webapp所組合而成。該系統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系如圖1所示。

2.2 智能廚房飲食系統(tǒng)的各功能部件

2.2.1 云端服務(wù)器平臺(tái)

云端服務(wù)器平臺(tái)功能部件主要承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心、設(shè)備、業(yè)務(wù)中心、邏輯控制中心、用戶以及場(chǎng)景等數(shù)據(jù)的處理與加工工作。采用nginx反向代理及均衡負(fù)載在云端的入口進(jìn)行處理并將其作為系統(tǒng)橫向擴(kuò)展配置中心。使用nodejs+ko2可以實(shí)現(xiàn)邏輯功能模塊，采用非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)mongodb可以有效地應(yīng)對(duì)以后智能廚房飲食系統(tǒng)的新增產(chǎn)品、業(yè)務(wù)的多元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需求。

圖1 系統(tǒng)的總體框架圖拓?fù)湓O(shè)計(jì)

2.2.2 微信端webapp

微信端webapp功能是設(shè)備中央處理單元的一種移動(dòng)版本。可以為用戶提供人機(jī)交互界面，使用戶可以更加及時(shí)地了解廚房智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)隨地地修改設(shè)備的協(xié)作關(guān)系場(chǎng)景，對(duì)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程控制，同時(shí)還可以接收來(lái)自于中央處理單元的消息。

2.2.3 設(shè)備中央處理單元

設(shè)備中央處理可以為用戶提供人際交互界面，方便用戶在廚房中對(duì)于設(shè)備與各種設(shè)備之間的協(xié)作進(jìn)行管理。中央處理單元會(huì)統(tǒng)一收集連接器設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)于已經(jīng)定義場(chǎng)景的多個(gè)設(shè)備場(chǎng)景化事件驅(qū)動(dòng)的邏輯控制。而該功能部件不僅需要承擔(dān)設(shè)備的控制管理，還需要負(fù)責(zé)與上層云端系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)連接。

2.2.4 廚房設(shè)備

由廚房中的監(jiān)測(cè)設(shè)備、照明設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、各功能電氣設(shè)備、能源煤氣開(kāi)關(guān)控制設(shè)備、水路開(kāi)關(guān)設(shè)備等所組成的一種設(shè)備集合就是廚房設(shè)備。各個(gè)設(shè)備會(huì)利用CSRmesh自組網(wǎng)技術(shù)方式來(lái)互相連接。內(nèi)置BLE基帶SOC的MCU設(shè)備可以將工作狀態(tài)自動(dòng)上報(bào)。

2.3 廚房設(shè)備段網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

在智能化廚房設(shè)備中，每一個(gè)設(shè)備在mesh組網(wǎng)技術(shù)中都具有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并與相鄰的節(jié)點(diǎn)之間保持連接。而廚房設(shè)mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將會(huì)被中央處理單元遴選算法選為橋節(jié)點(diǎn)設(shè)備，需要將其他的各個(gè)mesh節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)橋接給中央單元。

3 中央處理單元

中央處理單元主要有設(shè)備管理、菜譜管理、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)管理、登錄注冊(cè)功能、服務(wù)器交互接口以及用戶管理等部分。設(shè)備管理主要具有設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、增加、幫頂一記刪除等功能。場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)管理則具有增加場(chǎng)景以及設(shè)備關(guān)系配置等工作，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景配置的修改等。服務(wù)器交互結(jié)構(gòu)則是用于中央處理單元數(shù)據(jù)拉取、上報(bào)、接收遠(yuǎn)程命令等。

3.1 中央處理單元管理功能設(shè)計(jì)

設(shè)備管理功能主要可以分為刪除、添加、查詢、操作、用戶與設(shè)備的綁定的功能。但是要想將設(shè)備管理的各種功能一一實(shí)現(xiàn)，需要將中央處理單元與設(shè)備之間的互聯(lián)問(wèn)題處理好。基于廚房設(shè)備設(shè)計(jì)的廚房設(shè)備端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)淇梢缘弥肱c廚房設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，需要依賴于設(shè)備的mesh自組網(wǎng)絡(luò)。但是因?yàn)橹醒胩幚韱卧c其他的廚房設(shè)備不同，不能成為mesh節(jié)點(diǎn)，所以僅可以借助某一設(shè)備的CSRmeshBridgeDevice的橋接功能，并將其連接到mesh網(wǎng)絡(luò)中，以此來(lái)與mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間開(kāi)展數(shù)據(jù)交互。

3.2 中央處理單元場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

3.2.1 場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)

廚房設(shè)備場(chǎng)景化聯(lián)動(dòng)指在某一個(gè)特定的場(chǎng)景條件下，感知類設(shè)備將自身所收集到的時(shí)間或環(huán)境數(shù)據(jù)向中央處理單元傳遞，而中央處理單元在對(duì)數(shù)據(jù)處理后會(huì)根據(jù)場(chǎng)景定義的預(yù)設(shè)動(dòng)作對(duì)執(zhí)行類設(shè)備實(shí)施命令控制。在這一環(huán)節(jié)中，并不需要人為因素的干預(yù)，是設(shè)備與中央處理器根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自判斷與自動(dòng)作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景事件驅(qū)動(dòng)下的設(shè)備邏輯運(yùn)作。

3.2.2 場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

要想實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化聯(lián)動(dòng)的目的，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行屬性歸類。而監(jiān)測(cè)傳感球類設(shè)備與接受具體命令執(zhí)行的功能類設(shè)備才可以應(yīng)用到場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)中。

設(shè)備屬性歸類流程中，嵌入式軟件中內(nèi)嵌帶有設(shè)備屬性的UUID碼。中央處理單元將在設(shè)備連接mesh網(wǎng)絡(luò)的初步階段，對(duì)于其屬性的UUID唯一碼進(jìn)行讀取，然后使用服務(wù)器API接口將UUID作為參數(shù)，以此來(lái)獲取設(shè)備屬性在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。如果設(shè)備屬性是感知類設(shè)備，需要將其納入到本地感知設(shè)備列表中，并為其配備數(shù)據(jù)源設(shè)備，如果該設(shè)備是執(zhí)行設(shè)備，需要將其列入本地執(zhí)行設(shè)備列表，并為其配置執(zhí)行目標(biāo)。設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)連接的初期將會(huì)進(jìn)行設(shè)備的歸類，這一流程可以為后續(xù)的設(shè)備場(chǎng)景定義提供有效的場(chǎng)景條件數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)源、功能執(zhí)行目標(biāo)。設(shè)備場(chǎng)景需要按照用戶的實(shí)際需求采取手動(dòng)添加的方式。

3.3 中央處理單元界面設(shè)計(jì)

中央處理單元中的設(shè)備管理功能模塊、場(chǎng)景管理功能模塊都是其中的重要功能模塊組件。而這兩個(gè)管理功能模塊對(duì)于中央處理單元非常重要，雖然在架構(gòu)設(shè)計(jì)中這兩個(gè)模塊屬于底層，但是對(duì)于系統(tǒng)而言卻是其基礎(chǔ)。而中央處理單元的其他邏輯功能之所以可以正常運(yùn)行，主要依賴于這兩個(gè)功能模塊。

3.3.1 啟動(dòng)及導(dǎo)航界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

導(dǎo)航界面在智能廚房飲食系統(tǒng)中用于用戶初始打開(kāi)中央處理單元的時(shí)候所呈現(xiàn)出的界面，而該界面在后續(xù)的使用過(guò)程中會(huì)根據(jù)用戶的行為數(shù)據(jù)來(lái)推送完全不同的行為數(shù)據(jù)。在用戶啟動(dòng)飲食系統(tǒng)之后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)本地是否有有效的用戶登錄數(shù)據(jù)為用戶呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)航界面。在系統(tǒng)已存在有效用戶的情況下，則會(huì)通過(guò)socket向服務(wù)器發(fā)起https協(xié)議的GETapi請(qǐng)求，并獲取現(xiàn)有用戶的推送導(dǎo)航界面，并且該界面則是系統(tǒng)對(duì)用戶以往的行為習(xí)慣進(jìn)行分析之后所實(shí)現(xiàn)的精準(zhǔn)推送，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)存在用戶以往的登錄數(shù)據(jù)，所以會(huì)在該界面短暫停留之后直接跳轉(zhuǎn)至橋接設(shè)備的連接界面。如果用戶以往并未直接登錄過(guò)，則會(huì)直接呈現(xiàn)默認(rèn)界面，短暫停留后，直接跳轉(zhuǎn)到注冊(cè)界面。

3.3.2 菜譜界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

菜譜界面除了與當(dāng)前所廣泛存在的主流菜譜內(nèi)容運(yùn)營(yíng)商的菜譜同樣具備圖文形式的菜譜烹飪步驟教程之外，還增加了智能菜譜。而智能菜譜的存在則是設(shè)備控制與設(shè)備聯(lián)動(dòng)模塊所在系統(tǒng)中的菜譜驅(qū)動(dòng)上的一種高級(jí)應(yīng)用。智能菜譜可以通過(guò)與廚房的烹飪?cè)O(shè)備之間進(jìn)行良好的協(xié)調(diào)，使烹飪?cè)O(shè)備根據(jù)菜譜的步驟定義廚房的烹飪模式，從而以菜譜步驟實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景方面的聯(lián)動(dòng)。

因?yàn)橹悄懿俗V十分多樣，所以需要使用到的設(shè)備非常多。因此，在智能菜譜開(kāi)始烹飪之前，需要匹配菜譜設(shè)備，一般可以分為手動(dòng)和自動(dòng)匹配兩種模式。自動(dòng)匹配模式下，只需要點(diǎn)擊菜譜就能夠直接進(jìn)行烹飪，手動(dòng)模式則需用戶在設(shè)備選擇界面自行匹配相關(guān)設(shè)備。

4 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)對(duì)當(dāng)前的智能廚房現(xiàn)狀進(jìn)行研究，并基于廚房場(chǎng)景化聯(lián)動(dòng)需求的激增、用戶對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程控制、廚房設(shè)備的多樣性等情況，提出廚房飲食系統(tǒng)一整套由服務(wù)器平臺(tái)、設(shè)備功能模塊、微信webapp以及中央處理單元所組成的智能廚房飲食系統(tǒng)。