基于物聯網的智能餐飲信息化解決方案研究

石永生

（江蘇信息職業技術學院物聯網工程學院 江蘇省無錫市 214153）

作為我國第三產業的重要支柱——餐飲業在社會發展與人們日常生活中發揮著非常重要的作用。2018年我國餐飲收入42716億元，比上年增長9.5%，可見其市場是非常巨大的，同時餐飲業的原材料進貨、儲存、加工和經營過程中的衛生等食品安全的各項保障也是食品監管的重點區域。對于眾多餐飲企業來說開發一個完整的基于物聯網的智能餐飲管理系統（Management System About Intelligent Catering以下簡稱MSIC）勢在必行。

1 MSIC的現狀與研究意義

目前在餐飲市場中，經營者絕大部分是靠人工管理：原材料的采購和加工、廚房炒菜、送餐服務、訂餐服務等，都是靠人工完成，隨著人工費用越來越高，競爭激烈，餐飲業人力成本大幅增加，盈利能力逐步下降，如果管理仍需要靠人工來實現全程追溯，過程反饋，責任判別，顯然是不可能的。因此就需要通過高新科技來幫助實現全程監管。餐飲業市場巨大，也是食品監管的重點區域，食品安全的重點是對食品的整個運營過程要有事前有清晰的數據羅列，事中可及時查看（最好有自動報警），事后可事件回放、追溯。全程監管，不留死角。

對這個問題國內外都有一定的研究，成果主要體現有基于互聯網的智能餐飲管理系統：通過在餐飲部門架構物聯網設備，通過射頻識別等節點數據獲取和處理，達到對餐飲過程的有效監管，從而實現對餐飲質量的提升。餐飲管理主要針對相關的原材料進購、存儲、使用等業務的全過程監管，形成有效的物聯網監管體系，從而提升餐飲管理者的管理效率。另外在餐飲行業現在逐步推行的有訂單系統：系統完成了手機預訂、現場PAD(平板電腦) 選菜、RFID 確認、廚房終端的菜單獲取和進度顯示以及系統數據處理與管理等相關功能。但通過市場的調研發現這些系統多是相對獨立的，沒有很好的集成在一起，不便于餐飲企業管理者的管理，不便于消費者對餐飲企業流程的全面了解，也不便于食品安全衛生監管部門的監管和問題的查處。

2 MSIC的分析與設計

基于物聯網的智能餐飲信息化系統針對上述現象，以餐飲企業經營的全程進行考慮，在原有的幾個獨立模塊研究的基礎上進行了全面的整合，實現了全程監管，多端口接入，（物聯網系統各模塊互聯架構示意圖如圖1所示）使得企業領導層對企業運營情況隨時隨地都能有全面的了解，為企業發展決策提供有力依據。系統的使用可以使企業節約了人力成本，對餐飲全程精準把控。同時為食品衛生監管部門的監督管理也提供了便捷，為問題的查處提供了保障。

從食物鏈來看，餐飲業的衛生安全戰線很長，環節很多，從田頭到廚房是它的上端，而餐后廢料的處理是餐飲的下端。

在這整個環節中，我們主要解決中間環節餐飲業的全程監管和追溯。全程技術性的監管和追溯是食品安全的最理想的狀態，任何造假，過錯，最終的責任一清二楚。為食品安全創造良好的環境，彌補人工監管的漏洞。過去，造假、仿制、產品偽劣等現象屢禁不絕，主要是事實認清困難，責任分辨不容易，再加上人為因素。造成沒有辦法處理，往往不了了之。這樣違法成本很低，市場不好管理?；谖锫摼W的智能餐飲管理系統通過全程技術性的監管和追溯，使偷工減料、造假仿制的情況不能生存，最終形成良好的市場環境。

圖1：物聯網系統各模塊互聯架構示意圖

本系統所要解決的方面包括對原材料引進、原材料倉儲、原材料使用、食料加工、訂餐就餐環節、餐后廢料處理等的全程技術性的監管和追溯，這是食品安全的最理想的狀態，任何保障措施不到位、質量標準不嚴格，乃至任何形式的造假，問題的發生，都可追查的一清二楚。為食品安全創造良好的環境，變人為安全防范為技術防范，實現多角度、多元化的實時監管和環節追溯。實現食品安全衛生的公開透明，確保沒有人為干預的可能。為廣大消費者、餐館的經營者和食品衛生監管部門提供了相關餐飲店食品衛生安全的監管提供了有利保障，實現了監管的便捷性。同時消費者可以通過該系統,清楚地看到每一種菜品的實物圖、價格、食材搭配信息,甚至所有食材的原產地信息、營養成份等直觀數據,為他們的就餐選擇提供了有效依據。

3 MSIC的系統實現

本系統屬于智能餐飲的一部分，集菜品原材料進銷存、訂餐系統、燒菜機器人、全程監管為一體。從我們的軟件可以看到，它融合了很多系統和技術：條碼識別技術，訂餐互聯網技術，廚房設備連接控制技術等。

（1）條碼識別技術主要用于掃碼追溯，有兩種方式，一維條碼和二維條碼：

一維條碼是由一組規則排列的條碼、間隔空隙以及對應的字符組成的標記，“條碼”對應的是對光線反射率較低的部分，“空隙”對應的是對光線反射率較高的部分，這些條碼和空隙組成的數據可直觀地表達一定的信息，通過特定的設備識讀，轉換成與便于識別的二進制或十進制信息。對于不同種類的物品來說，它們的編碼是唯一的，通過數據庫建立條碼與商品信息的一一對應關系，當條碼的數據傳到計算機上時，可由計算機快速識別出對應的商品，從而進行操作和處理。

二維條碼(2-dimensional bar code)是用一些特定的幾何圖形按照特有的規律在二維方向上進行分布的黑白相間的圖形，以此來實現記錄數據符號信息。

按一定的規則編譯出來的一維條碼和二維碼轉換為有意義的信息，通過掃描和譯碼的過程即可還原數據信息。

（2）訂餐系統（Management System About Intelligent Catering以下簡稱MSIC）對MSIC 的實現一般采用B/S 模式并且利用三層架構來實現，它是基于物聯網的智能實時餐飲管理系統。

訂餐系統部分利用互聯網技術與智能化設備來減少可取代的人工服務環節，讓消費者自主服務，消費者通過手機掃描餐飲企業的二維碼，或下載企業的APP，進入企業餐飲訂單界面，各企業根據自己的企業特色分門別類地羅列各類美食的信息，包括菜名、菜品圖和價格。消費者選中一些菜品，匯總下單后，菜單上傳到系統，系統將消費者就餐包廂或桌號、就餐人數和詳細訂單傳到前臺，前臺工作人員查看核實好客戶的訂單信息后，打印訂單小票，同時訂單通過系統傳到廚房端（在此之前消費者可以局部更改或取消訂單菜品），訂單到達廚房端后，廚房工作人員依據訂單進行材料選配、食料加工。食料加工烹飪過程中系統可向消費者提供訂單進度狀況。食料加工烹飪完成后廚房端通過系統告知前臺，服務員進行菜單核對，將菜品送至消費者處。同時在消費者等待中或在用餐期間可以利用移動終端設備在系統上發送加菜、換餐具、送紙巾等桌面服務請求。服務員也可借助系統完成催菜、加菜操作。訂餐系統可根據餐飲公司實際情況包含以下幾種功能：餐臺包廂管理功能(實現開臺、并臺、改換臺、銷臺等等功能，適時查看各餐臺包廂的情況；客戶管理功能（實現客戶信息、客戶消費、客戶積分、客戶充值、預定消費、卡務操作管理等功能，為客戶提供個性化優質服務）；消費結算功能（包括現金結賬、網絡支付、充值、會員注冊、會員結賬等）；服務點評功能（消費者根據消費過程中的感受，發表對餐飲企業就餐環節、菜品的口感、服務員的服務態度、服務質量等方面的評價）。

（3）視頻監管，主要是通過高清的視頻，記錄食品的生產和運營過程，事后根據時間和地點可以完成事件回放，分清責任。存儲和傳輸通過云技術解決。視頻監管報警的主要特點是：監控畫面實時顯示，其中錄像的圖像品質至關重要。廚房等地的視頻，應該采用高清攝像頭，對食品制作過程有清晰的記錄，有問題便于分清責任。

前面說過餐飲業食品的運營過程相對復雜，各個環節都要進行監管、記錄、還要有大數據分析，基于物聯網的智能餐飲管理系統要求對原材料引進、原材料倉儲過程有明確的記錄可追溯（主要通過條碼技術來記錄和追溯），對餐飲店的衛生、消毒、消防制作過程是否達標也要有記錄（這主要通過視頻來記錄和回放），并設置可定范圍內的報警指標，比如應急燈損壞，廚房溫度過高等就可以在人們還沒有發現的情況下，預先報警（這主要通過物聯網設備實現實時自動檢測，比對數據庫內設定的數據、一旦數據偏差超范圍就報警）。把可能發生的食品安全事件消滅在萌芽狀態。

通過行為數據記錄，對時間，地點，人員，行為等進行記錄的過程進行原因分析。比如訂餐系統就是對消費者的就餐和餐飲企業的菜品制作發生交互的過程記錄下來，客戶在手機的訂餐系統，發起點餐，相關訂單前臺確認后傳送到廚房，廚房制作菜品，制作完成，送出菜品并消掉訂單中的對應菜品，這個過程中的整個數據都有詳細的記錄，在系統后臺按時間，地點，人員可清晰的排列和搜索。一旦發生相關的由菜品引發的就餐糾紛甚至食品安全事件，可以第一時間依據記錄數據分析問題，并找到當事人，查明問題所在，或者采取措施控制安全事件的后續發生，把危險降到最低。

（4）無線網橋：利用無線傳輸方式在兩個或多個網絡之間實現數據通信的橋梁，用于接入無線數據網絡和訪問互聯網。從通信機制上分為電路型網橋和數據型網橋。通過無線網橋，可以將IP網上的監控信息傳至無線終端，也可以將無線終端的控制指令傳給IP網上的管理系統。

（5）視頻數據存儲，將一定時間段內的本地視頻監控錄像資料存儲于系統硬盤內，這樣方便視頻信息查詢、取證，為事后調查提供依據。

（6）權限管理，為保證視頻錄像資料的安全，系統設置不同用戶操作權限管理，不同用戶的系統登錄、功能操作有著嚴格的權限控制，這樣完好地保證了系統的安全性。

（7）系統可擴容性強，可根據不同環節的需求增加感知層節點，實現相關環節的數據獲取，同時若需要添加新的監控網點，在服務器端添加相應工作場所信息和設備信息即可。

（8）安全性高，圖像掩碼技術的運用防止了外界非法篡改錄像資料；只有授權用戶才可以進行錄像備份，有效防止人為的惡意破壞；傳輸的數據全部經過加密，并且所有對數據信息的查詢、傳輸、存儲都有操作信息供查詢。

4 結束語

本文主要介紹了基于物聯網的智能餐飲信息化系統的實現。將原材料管理系統、訂餐系統和食品監管系統等幾個獨立模塊進行了全面的整合，形成智能餐飲監管體系，系統實現了對餐飲企業的全過程管理，為企業管理者的決策分析提供了佐證材料。但是系統中還有一些可以進一步完善的地方：一方面，數據傳輸逐步實現基于北斗導航系統的數據傳輸。另一方面在應用層面，采用更加先進的技術，實現更好的智能化對接，在數據獲取、用戶體驗上更趨于完善和便捷。未來努力的方向是將新技術、新理念應用到系統中，使系統更完善、功能更強大，管理更方便。