CN109947059A - 一种基于物联网的智能厨房系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能厨房系统，包括：信息感知模块，由部署在厨房中的传感器和设备组成；厨房网关，用于对厨房中的传感器、设备进行监控及控制，同时通过WiFi与云服务器进行外部通信；云服务器接收厨房网关获取的各种传感器信息和设备运行状态，并将信息存储在网络数据库中，同时为厨房网关和移动终端提供接口，还用于实现对用户的饮食推荐；移动终端实现整个智能厨房系统中的状态信息的查看，包括各传感器实时采集的信息，以及监控设备的运行状态，并实现远程控制；另外，移动终端还用于向网上超市发出购买菜品和厨房用品的请求。该系统成本低、可靠性高、稳定性好，具有一定的可行性，可以预见其应用具有一定的发展前景。

Description

一种基于物联网的智能厨房系统

技术领域

本发明涉及物联网、互联网及无线通信技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能厨房系统。

背景技术

随着我国经济的稳步增长，我国中产阶层也呈现爆发式增长。人民的生活也从吃得饱，有得住，逐渐往吃得香住得舒适等更高享受的改变。未来舒适懂人的家居环境将成为主流，智能厨房将成为未来家居不可或缺的一部分。从各大家电及厨房电器品牌近年来的智能化脚步，可以看出，厨房智能化已是行业共识。但是很多人还是更倾向于传统的厨房坏境，或者是采用有线的厨房系统。究其原因主要有如下几点:1、担心新技术不够成熟，影响产品的稳定性。2、部分企业设备选型及通信协议选择不当，导致智能厨房电器最终售价过高，消费者认为费用与价值不等。3、作为一项新兴技术，企业在产品研发过程中忽略了使用者的专业技能，设备入网过程复杂、造成部分用户认为智能厨房电器使用起来困难，感觉不到好处和优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网的智能厨房系统，将致力于实现移动终端及各智能厨电设备间的智能互通，利用大数据技术以便获得分析厨房设备数据而进行网上购物进而让厨房更懂人性。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于物联网的智能厨房系统，包括：

信息感知模块，由部署在厨房中的传感器和设备组成，其中传感器包含用于检测厨房灯开闭的光敏传感器、用于检测厨房内烟雾浓度的烟雾传感器、用于检测厨房空气中是否有可燃气体的气敏传感器、用于检测佐料余量的压力传感器、用于检测厨房是否有人的红外人体感应器；设备包含厨房灯、冰箱、油烟机、燃气阀、报警器；信息感知模块通过Zigbee网络与厨房网关进行通信；

厨房网关，用于对厨房中的传感器、设备进行监控及控制，实时接收厨房中各种传感器和设备的信息发送给云服务器，并通过串口与厨房设备通信，接收远程控制指令以控制厨房设备，同时通过WiFi与云服务器进行外部通信；

云服务器接收厨房网关获取的各种传感器信息和设备运行状态，并将信息存储在网络数据库中，同时为厨房网关和移动终端提供接口，包括远程登录验证、远程检查和控制；云服务器还用于实现对用户的饮食推荐；

移动终端实现整个智能厨房系统中的状态信息的查看，包括各传感器实时采集的信息，以及监控设备的运行状态，并实现远程控制；另外，移动终端还用于向网上超市发出购买菜品和厨房用品的请求；

其中：

压力传感器检测厨房内佐料的压力信息，将信息通过厨房网关、云服务器发送给移动终端；移动终端根据各佐料的预设压力阈值判断佐料是否供应不足；如某佐料供应不足，则在移动终端上显示该佐料供应不足的提示，并生成购买提示；用户点击提示上的确认后，将购买信息发送到网上超市进行该佐料的购买；

通过用户语音、文字输入或利用移动终端上传的菜品图片、平常喜欢在网上购买的菜品，云服务器利用大数据分析用户的饮食习惯和喜好习惯为用户推荐每日所需购买的营养美味菜单，菜单生成后经用户移动终端查看、确认后向网上超市发出购买请求；

光敏传感器、红外人体感应器将当前采集的光敏信息、红外信息通过厨房网关发送给云服务器，云服务器根据传感器发送来的信息判断当前厨房灯是否打开，以及厨房内是否有人；当厨房内无人且厨房灯打开时，则通过厨房网关向厨房灯发送关闭的指令，使厨房灯关闭；当厨房内有人且厨房灯打开时，不进行操作；而当厨房内有人且厨房灯关闭时，则通过厨房网关向厨房灯发送打开的指令，使厨房灯打开，以智能地打开或关闭厨房灯；

云服务器通过气敏传感器获取的信息判断当前厨房空气中是否有可燃气体，如果有，云服务器通过厨房网关向燃气阀发送关闭的指令；另外，云服务器通过烟雾传感器判断当前厨房空气中的烟雾是否超过设定阈值，如果超过，则一方面将信息发送给移动终端，另一方面通过报警器进行报警。

进一步地，所述的厨房设备可自动或手动操作，当进行手动操作时，具体过程为：

移动终端向云服务器发送远程控制指令；

云服务器响应移动终端的指令改变存储在数据库中的设备状态；

厨房网关实时反馈厨房设备状态；

厨房网关接收云服务器发出的控制指令并将指令发送给厨房设备。

本发明具有以下技术特点：

1.本发明合理的系统架构使厨房电器稳定性得到保障，通信可靠，提升厨房电器竞争力；智能厨房网关配置简单，便于用户操作；网关与智能终端节点间通信协议采用物联网技术，终端节点自动与网关组网连接，自定义协议，保证通信的安全性，同时使通信的实时性更强；智能厨房控制系统以便捷、节能为目标，客户可远程操控随时随地控制厨房设备；云服务器与移动终端对接，监控厨房设备状态以及时向网上超市发出购买请求。良好的场景模式，智能厨房设备间的智能关联，让使用者始终处于在一个便捷、舒适的坏境中。

2.本发明的厨房网关与云服务器通信连接，采用wifi通信技术，便于远程操控、实时保存、更新终端设备状态数据。云服务器与移动终端对接，便于用户控制终端设备、实时查看终端设备状态，并且终端设备数据可持久保存在云服务器数据库中。大数据采购、大数据推荐，根据用户的饮食喜好，家庭人员喜好食物的习惯等信息进行营养化的食物菜品推荐并同时向网上超市采购，节省时间方便用户。

3.基于物联网的智能厨房系统，结合现代管理手段，为人们的厨房生活提供一种有效的智能管理平台，使用户出门在外也可了解厨房设备状态并及时向网上超市发出购买请求，节省用户时间方便操作，该系统成本低、可靠性高、稳定性好，具有一定的可行性，可以预见其应用具有一定的发展前景。

附图说明

图1为本发明系统的整体结构框架图；

图2为本发明系统中各个模块的功能图；

图3为进行厨房用品管理时的流程图；

图4为进行菜单推荐过程的流程图；

图5为远程控制流程示意图；

图6为信息感知模块的硬件框图；

图7为ZigBee协调器工作流程图；

图8为终端节点工作流程图；

图9为本发明系统仿真操作界面图。

具体实施方式

智能厨房系统是基于信息采集，处理，传输和应用功能的物联网智能管理系统。智能厨房系统由厨房的信息感知模块、厨房网关、云服务器、移动终端四部分组成。智能厨房系统整体框图如图1所示。

1.信息感知模块

信息感知模块由部署在厨房中的传感器和设备组成，其中传感器包含用于检测厨房灯开闭的光敏传感器、用于检测厨房内烟雾浓度的烟雾传感器、用于检测厨房空气中是否有可燃气体的气敏传感器、用于检测佐料余量的压力传感器、用于检测厨房是否有人的红外人体感应器；设备包含厨房灯、冰箱、油烟机、燃气阀、报警器等；信息感知模块通过zigbee或蓝牙或wifi与厨房网关进行通信。

在信息感知模块中，本实施例利用ZigBee网络，ZigBee的终端节点在厨房中收集各种传感器信息，或各设备的运行信息(包括厨房灯、冰箱、油烟机等)，并由ZigBee协调器与厨房网关进行通信；ZigBee协调器和ZigBee终端节点的核心芯片是CC2530，ZigBee的硬件电路包括电源模块，复位电路，JTAG单元，晶体电路等。在ZigBee终端节点模块中，CC2530通过AD电路接收传感器信息，并发送指令以控制厨房设备；信息感知模块的硬件设计如图6所示。

ZigBee网络包括终端节点和协调器。ZigBee协调器通过串口连接到厨房网关，它的主要功能是：初始化硬件芯片和协议栈；利用传感器节点和厨房设备节点构建ZigBee网络；监控ZigBee无线信号等。如果有路由器或终端节点加入网络，协调器会向其分配网络地址；从终端节点接收数据，并由串口向网关发送数据；接收来自网关的控制指令，分析并重组控制指令，并将其发送给ZigBee终端节点，例如控制厨房设备。协调器工作流程图如图7所示。

该系统中ZigBee终端节点的工作流程图如图8所示，其主要功能是：

(1)申请加入ZigBee网络；

(2)与ZigBee协调器通信；

(3)将厨房传感器信息发送给协调器；

(4)厨房设备节点接收协调器发送的控制指令；

2.厨房网关

厨房网关是一个嵌入式系统，用于对厨房中的传感器、设备进行监控及控制，实时接收厨房中各种传感器和设备的信息发送给云服务器，并通过串口与厨房设备通信，接收远程控制指令以控制厨房设备，同时通过WiFi与云服务器进行外部通信；

3.云服务器

云服务器接收厨房网关获取厨房的各种传感器信息和设备运行状态，并将信息存储在网络数据库中，同时为厨房网关和移动终端提供接口，如远程登录验证、远程检查和控制，以供移动终端进行远程连接；云服务器还用于实现对用户的饮食推荐。

厨房网关从各传感器、设备获取厨房信息并将信息发送到云服务器，云服务器与移动终端通过wifi进行通信，采用http请求方式，当用户打开手机APP时，APP可以向服务器发送控制指令和获取终端节点的实时状态。如下表：

表1

4.移动终端

移动终端实现整个智能厨房系统中的状态信息的查看，包括各传感器实时采集的信息，以及监控设备的运行状态，并实现远程控制；另外，移动终端还用于向网上超市发出购买菜品和厨房用品(如佐料)的请求；智能厨房系统每个模块的功能如图2所示。

在本发明的仿真实例中：

信息感知模块：使用CC2530芯片获取传感器信息，每个芯片作为ZigBee终端节点，与ZiggBee协调器构成ZigBee网络，并集成ZigBee协议栈。

厨房网关：网关硬件核心是ARM Cortex A9微处理器，集串口、wifi和其他通信接口。

云服务器：CPU是核为i5的Intel，CPU的主频为2.3GHz，内存为8GB；操作系统是Win10，服务器是Tomcat9.0，JDK版本是1.8，数据库是MySQL5.7。

移动终端：华为nova手机，Android 7.0，内存为3GB。

智能厨房系统操作界面仿真图如图9所示。

本发明系统的工作方式如下：

厨房用品管理：

压力传感器检测厨房内佐料的压力信息，例如油、盐、糖、醋的压力信息，将信息通过厨房网关、云服务器发送给移动终端；移动终端根据各佐料的预设压力阈值判断佐料是否供应不足；如某佐料供应不足，则在移动终端上显示该佐料供应不足的提示，并生成购买提示；用户点击提示上的确认后，将购买信息发送到网上超市进行该佐料的购买，具体流程如图3所示。

菜单推荐：

解决用户为每天吃什么而苦恼的问题。根据用户语音或文字输入或通过移动终端上传的菜品图片以及平常喜欢在网上购买的菜品，云服务器利用大数据分析用户的饮食习惯和喜好习惯为用户推荐每日所需购买的营养美味菜单，兼顾老人和小孩的喜好及营养健康问题，菜单生成后经用户移动终端查看、确认后向网上超市发出购买请求。

由此，用户无需再一个一个过问家庭成员喜欢吃什么以及下一顿要做什么菜吃什么的问题也无需再辛苦跑市场购买菜品问题；流程图如图4所示。

厨房节能照明：

解决忘记关灯和浪费电能的问题。光敏传感器、红外人体感应器将当前采集的光敏信息、红外信息通过厨房网关发送给云服务器，云服务器根据传感器发送来的信息判断当前厨房灯是否打开，以及厨房内是否有人；当厨房内无人且厨房灯打开时，则通过厨房网关向厨房灯发送关闭的指令，使厨房灯关闭；当厨房内有人且厨房灯打开时，不进行操作；而当厨房内有人且厨房灯关闭时，则通过厨房网关向厨房灯发送打开的指令，使厨房灯打开，以便智能地打开或关闭厨房灯。

安全管理：

云服务器通过气敏传感器获取的信息判断当前厨房空气中是否有可燃气体，如果有，云服务器通过厨房网关向燃气阀发送关闭的指令，从而解决忘记关闭燃气阀的问题；

另外，云服务器通过烟雾传感器判断当前厨房空气中的烟雾是否超过设定阈值，如果超过，则一方面将信息发送给移动终端，另一方面通过报警器进行报警。

控制管理：

用户可以通过移动终端监控厨房各种设备的运行状态，厨房设备可以自动或手动操作，如图5所示，具体过程包括：

(1)移动终端向云服务器发送远程控制指令；

(2)云服务器响应移动终端的指令改变存储在数据库中的设备状态；

(3)厨房网关实时反馈厨房设备状态；

(4)厨房网关接收云服务器发出的控制指令并将指令发送给厨房设备。

本发明利用智能厨房无线网关关联厨房终端节点，智能厨房无线网关具备无线通信功能，与终端节点之间也采用无线通信技术。智能厨房无线网关与云服务器通信连接，用于上传数据、远程操控、实时保存、更新终端节点状态数据。云服务器与移动终端对接，根据用户上传的今日食谱及饮食习惯，分析用户家庭喜好食物种类及其营养价值并利用大数据推荐算法推荐用户明日购买的营养搭配菜单，解决用户家庭为每日吃什么而苦恼的问题，特别是针对家庭中的老年人和小孩喜好的营养食物配搭问题，根据推荐的菜单用户通过手机终端一目了然按下一键购买即可向网上超市发出购买请求；同时用户可通过手机终端控制厨房设备、实时查看终端节点状态，当厨房发生危险情况时触发报警，当厨房厨具的醋米油盐用量不足时提醒用户，经用户确认随时向网上超市发出购买请求，极大地节省了用户因为上班或外出不便出门置购厨房用品的时间。

Claims (2)

1.一种基于物联网的智能厨房系统，其特征在于，包括：

信息感知模块，由部署在厨房中的传感器和设备组成，其中传感器包含用于检测厨房灯开闭的光敏传感器、用于检测厨房内烟雾浓度的烟雾传感器、用于检测厨房空气中是否有可燃气体的气敏传感器、用于检测佐料余量的压力传感器、用于检测厨房是否有人的红外人体感应器；设备包含厨房灯、冰箱、油烟机、燃气阀、报警器等；信息感知模块通过Zigbee网络与厨房网关进行通信；

厨房网关，用于对厨房中的传感器、设备进行监控及控制，实时接收厨房中各种传感器和设备的信息发送给云服务器，并通过串口与厨房设备通信，接收远程控制指令以控制厨房设备，同时通过WiFi与云服务器进行外部通信；

云服务器接收厨房网关获取的各种传感器信息和设备运行状态，并将信息存储在网络数据库中，同时为厨房网关和移动终端提供接口，包括远程登录验证、远程检查和控制；云服务器还用于实现对用户的饮食推荐；

移动终端实现整个智能厨房系统中的状态信息的查看，包括各传感器实时采集的信息，以及监控设备的运行状态，并实现远程控制；另外，移动终端还用于向网上超市发出购买菜品和厨房用品的请求；

其中：

压力传感器检测厨房内佐料的压力信息，将信息通过厨房网关、云服务器发送给移动终端；移动终端根据各佐料的预设压力阈值判断佐料是否供应不足；如某佐料供应不足，则在移动终端上显示该佐料供应不足的提示，并生成购买提示；用户点击提示上的确认后，将购买信息发送到网上超市进行该佐料的购买；

通过用户语音、文字输入或利用移动终端上传的菜品图片、平常喜欢在网上购买的菜品，云服务器利用大数据分析用户的饮食习惯和喜好习惯为用户推荐每日所需购买的营养美味菜单，菜单生成后经用户移动终端查看、确认后向网上超市发出购买请求；

光敏传感器、红外人体感应器将当前采集的光敏信息、红外信息通过厨房网关发送给云服务器，云服务器根据传感器发送来的信息判断当前厨房灯是否打开，以及厨房内是否有人；当厨房内无人且厨房灯打开时，则通过厨房网关向厨房灯发送关闭的指令，使厨房灯关闭；当厨房内有人且厨房灯打开时，不进行操作；而当厨房内有人且厨房灯关闭时，则通过厨房网关向厨房灯发送打开的指令，使厨房灯打开，以智能地打开或关闭厨房灯；

云服务器通过气敏传感器获取的信息判断当前厨房空气中是否有可燃气体，如果有，云服务器通过厨房网关向燃气阀发送关闭的指令；另外，云服务器通过烟雾传感器判断当前厨房空气中的烟雾是否超过设定阈值，如果超过，则一方面将信息发送给移动终端，另一方面通过报警器进行报警。

2.如权利要求1所述的基于物联网的智能厨房系统，其特征在于，所述的厨房设备可自动或手动操作，当进行手动操作时，具体过程为：

移动终端向云服务器发送远程控制指令；

云服务器响应移动终端的指令改变存储在数据库中的设备状态；

厨房网关实时反馈厨房设备状态；

厨房网关接收云服务器发出的控制指令并将指令发送给厨房设备。