周莹+张汉成+刘滟+唐强+韩留

摘 要：随着科技的不断进步和发展，“智能化”已渐渐融入到生活的方方面面。本文提出了一种校园智能餐厅的整体设计方案，将自动化技术与互联网技术融入校园餐厅中，解决食堂吃饭拥挤、需要长时间排队，工作人员劳动强度大等一系列问题，让就餐者享受科技所带来的便利。

关键词：校园餐厅；智能化；自动化

1 引言

食堂是学生学校生活必不可少的一个部分，但学校食堂就餐高峰期，打饭拥挤、排队时间长，随意插队，与打饭师傅发生争执等问题经常发生，一个整齐、有秩序的就餐环境，是每一位就餐人的心声。同时，由于食堂就餐人数多，食堂工作人员的劳动强度也非常大，不仅需要炒菜、盛菜，还需要收集、清洗使用过的餐具。因此，本文提出了一种校园智能餐厅的整体设计方案，通过智能化控制，结合互联网技术，就餐人员只要点好菜，坐在餐桌前，等待系统处理，饭菜就会通过自动输送系统，快速送到就餐者的面前。

2 整体结构设计

本文所设计的校园智能餐厅由就餐区域、配菜区域、输送系统、餐具清洗分拣系统、点餐系统、控制系统等组成。该校园智能餐厅的整体布局如图1所示。

本设计的具体工作原理是：就餐者通过点餐系统选择需要的饭菜品种，到达就餐区域选好位置后，控制系统在接收到就餐信息后，将座位号及点菜信息反馈给配菜人员，配菜人员根据信息进行配菜，完成配菜后，将餐盘放置在输送系统的传送带上，每一个餐盘都配有信息条，输送系统将每个餐盘送到指定的就餐位置，通过机械臂将餐盘从桌子底部抬升至桌面上，就餐完成后，餐盘通过传送带，经升降机构，输送至餐具清洗分拣系统，完成清洗分拣后，自动运送至配菜区域。

2.1 点餐系统

点餐系统利用互联网技术，使用App软件，通过后台服务器处理，完成点餐过程。就餐者使用手机App软件，登陆账号后，进入点餐界面进行点餐，并进行网上支付，到达餐厅后，随意坐下，扫一下桌面上的二维码，确认就餐，点餐系统接受信息后，发送配送菜信息至控制系统。

2.2 就餐区域

为方便餐具输送，提高输送效率和空间利用率，就餐区域的座位采用条状布置，每一个座位都有一个固定的编号，以方便餐盘的定点配送，所有的输送机构都布置在桌子内部及走道的暗槽内，实现人机分离，保证人员的就餐安全。

2.3 配菜区域

在配菜区域，工作人员根据控制系统反馈的配菜信息，将每一位就餐者选择的菜品进行装盘，每一个餐盘都配有信息条，用于餐盘识别。配菜区域空间采用封闭恒温布置，以保证食物的干净卫生。

2.4 餐具清洗分拣系统

该系统由碗盘分离、残渣收集、综合清洗、烘干消毒、循环使用五大机构组成。其中残渣收集机构采用螺旋式进给装置，利用重力原理收集残渣；综合清洗机构分为初洗、精洗、喷淋，最后自动运送装置将碗盘回送至配菜区域供循环使用。

2.5 输送系统

输送系统用于联系配菜区域、就餐区域以及餐具清洗分拣系统。输送系统由机架、传送带、换向机构、餐盘托举机构、餐盘回收升降机构等组成。

换向机构用于餐盘运送过程中的转向，在到达转向节点时，通过扫描餐盘上的信息条，确定目标桌位后，启动平行四杆式换向机构，平稳换向到目标桌位；餐盘托举机构通过机械臂将餐盘从桌子底部抬升至桌面上；餐盘回收升降机构则是在就餐结束后餐盘经传送带，运送到链条式升降机构，通过智能感应启动托臂机构托住餐盘，同时链条式升降机构下降，托臂机构打开，利用滚轴机构有序进入清洁分拣系统。

3 控制系统设计

3.1 控制系统总体设计

为了实现从点餐、配菜、传送至指定餐桌、餐盘自动回收清洗分拣、餐盘回送至配菜区的整个工作流程的自动化运行，本系统使用了可编程控制器PLC作为控制部件，它具有功能强、体积小、性价比高的优点。该控制系统配有后台服务器，用于处理手机App的信息，并将处理后的信息反馈至控制系统，控制系统根据反馈的信息进行相应的部件控制，该系统的控制流程见图2。

3.2 系统硬件設计

点餐系统采用互联网手机App软件点餐系统，需要配置一台服务器用于处理点餐软件的信息及费用支付；配菜区域，需要通过显示器实时显示每一位就餐者的菜单内容，对餐盘进行扫码，需要配置触摸屏及扫码器；餐具清洗分拣系统涉及到分拣、清洗、烘干、传送功能，需要配置电机、清洗水泵、加热器、鼓风机等；输送系统涉及到直线输送、转弯、抬升动作以及定位、扫码功能，需要配置电机、气动元件、位置传感器、扫码器等。

3.3 系统工作流程设计

以PLC为核心，根据接受的信息，驱动执行元件动作，完成智能餐厅的整个工作过程。根据该工作过程，设计了系统的工作流程，如图3所示。

4 结语

本文基于工业4.0的理念设计了一种校园智能餐厅，集自动化与智能化于一体，同时结合互联网技术，可以为就餐者提供一个整洁、有序、舒适、方便、快捷的就餐环境，降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，是未来发展的一个趋势。由于所设计的智能餐厅是单元化的，模块化的，因此该种智能餐厅同样适用于大中小型就餐场。