CN111508113A - 一种食品留样柜的智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种食品留样柜的智能控制系统。本发明中人脸识别模块调用拍照/采集设备的摄像头捕捉操作者的人像数据，核对操作者的身份信息；信号传输模块用于编译、传输上位机以及其他各个模块发出的信号；拍照/采集设备用于采集操作者的人脸信息，供人脸识别模块进行身份验证，还用于采集留样菜品的图像信息；称重模块用于测量留样菜品的重量；门控驱动/报警模块用于根据上位机的指令控制柜门开关，并具备报警功能。本发明对操作者的身份进行核对，确保专人进行留样操作。在留样过程中会对样品重量进行核对，排除重量不达标的样品。能自动控制留样时间、分配留样柜空间、自动录留样时间、样品内容以及样品图像以备查阅；留样的流程规范。

Description

一种食品留样柜的智能控制系统
技术领域
本发明属于智能控制技术领域，尤其涉及一种食品留样柜的智能控制系统。
背景技术
我国对食品留样的要求是：留样柜与普通的冰鲜陈列柜类似，要求温度能控制在0-6℃；菜品需用专用容器盛放，容器在使用前需消毒，材质不限；菜品留样100g以上，留样时间为48小时。
现有的食品留样操作主要通过手工记录台账的方式记录留样时间、菜品、重量等信息，难以保证使用者严格遵循食品留样要求进行留样操作。且手工记录的留样台账存在丢失、缺损等风险，不便于记录的保存与查验。在留样过程中，无法保证留样时间达到国家规定的48小时。在留样的过程中，与留样操作无关人员也可打开留样柜，样品存在受到二次污染、被调换的风险。
本发明通过控制留样的全过程，保证留样操作的规范性。自动记录留样的时间、照片等信息，保证留样信息透明可查。
发明内容
本发明的目的就是提供一种食品留样柜的智能控制系统。
本发明包括上位机、人脸识别模块、信号传输模块、拍照/采集设备、称重模块、门控驱动/报警模块。所述的人脸识别模块调用拍照/采集设备的摄像头捕捉操作者的人像数据，将捕捉到的人像数据存储在内存中的数据库中，或是将捕捉的人像数据和内存当中存储的数据库进行比对，用于核对操作者的身份信息，确认操作者拥有的操作权限；所述的信号传输模块用于编译、传输上位机以及其他各个模块发出的信号；所述的拍照/采集设备用于采集操作者的人脸信息，供人脸识别模块进行身份验证，还用于采集留样菜品的图像信息；所述的称重模块用于测量留样菜品的重量；所述的门控驱动/报警模块用于根据上位机的指令控制柜门开关，当检测到柜门在无上位机发出开门指令被打开时，触发报警装置。各模块间通过电连接。
基于上述智能控制系统的留样方法，包括如下步骤：
步骤一、权限管理：在首次使用时，录入留样管理员；留样管理员有且只有一人，拥有授予或取消留样人员权限的能力。通过拍照/采集设备对管理员进行面部信息采集，拍照/采集设备将拍摄到面部信息通过人脸识别模块存储。在进行授予或取消留样人员权限的操作前，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，进行授予或取消留样人员权限的操作。
步骤二、录入菜单：通过液晶显示器将当天需留样菜单录入到操作系统中，作为留样工作的依据。在录入菜单时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有留样管理员权限或留样人员权限后才能录入菜单。没有权限者不能进行录入菜单的操作。有权限者在通过人脸识别核验后，通过上位机选择餐别(早餐、午餐、晚餐、宵夜等)，并通过上位机录入对应的菜单。操作者在系统提供的菜品列表当中选择需要录入的菜品。如果列表中没有需要录入的菜品，可以手动添加。每一餐的菜单在对应的留样开始之前能修改。只有完成菜单录入后，才能进行留样操作。
步骤三、留样：留样时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限或留样人员权限后才能进行留样的操作，没有权限者不能进行录入菜单的操作。有权限者在通过人脸识别核验后，根据步骤二预先录入的菜单进行留样操作。具体步骤如下：
步骤1、在开始留样操作前，通过上位机分配可用的留样柜供留样人员使用。在留样操作开始时，上位机会向符合“柜内无样品或样品留样时间达到48小时”条件的一扇柜门的门控装置发出开门信号。上位机通过信号传输模块向门控驱动/报警模块发出开门指令，门控驱动/报警模块的MCU微处理器发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门。留样人员需在上位机中选择要留样的菜品，将对应的样品放置在称重模块上。
步骤2、称重模块会对样品的重量进行测量，并将数据通过信号传输系统发送至上位机，上位机主机将对重量是否达标进行判断，若重量小于125g，上位机提示留样人员补足样品重量，只有大于等于125g才可进行下一步操作。
步骤3、在重量核对完成后，调用拍照/采集设备对样品的图像进行采集和储存。在图像采集完成后，留样人员需将样品放入打开的柜门中。
步骤4、继续在菜单中选择需要留样的菜品，重复上述步骤，直到所有菜品留样完成后，液晶显示器提示留样完成，并提示留样人员关闭柜门。此时留样人员需根据提示关闭柜门，留样计时开始，留样操作结束。
步骤四、紧急开门，在留样时间未达到48小时时，如需获取留样样品，提前终止留样，需紧急开门，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限后才能进行紧急开门操作，提前终止留样。没有系统管理员权限者不能进行录入菜单的操作。
步骤五、查看留样信息，在完成留样后，能够通过液晶显示器查看目前留样柜中样品留样的实时情况(开始时间、剩余时间)无需任何系统权限。通过上位机选择留样餐次，即可查看对应餐次的留样情况，包括留样时间、样品重量、样品照片、剩余留样时间。
步骤六、在柜门内的样品留样时间达到48小时后，样操作者在取出样品后对柜内进行清洁、消毒，使得上位机在之后的留样过程中能够重新调用该柜门；继续步骤三留样操作。
进一步的，所述的上位机搭载于人脸识别模组的主机上，人脸识别模组模组包含：主机、液晶显示器，主机的核心为：ARM主控芯片、DDR内存颗粒，液晶显示器归属到上位机。此部分为整体系统的主控中心，除了人脸识别以外，整个系统的数据处理分析，逻辑处理都以此为中心进行下发和上传。
进一步的，所述的信号传输模块包括电源，第一MCU微处理器，通信芯片模组。第一MCU微处理器接收到或者发射相应的信号，通过控制通信芯片模组将数据进行相应的协议传输到上位机或者下位机。
进一步的，所述的拍照/采集设备包括双目摄像头和单目摄像头，分别用于人像信息采集和留样菜品。
进一步的，所述的包括重量传感器、第二MCU微处理器；第二MCU微处理器负责接收检测电路过来的信号和数据，进行数据换算得到重量信息，并传输至上位机。
进一步的，所述的门控驱动/报警模块主要包含第三MCU微处理器、电源模块、蜂鸣器、电机驱动模块、门关闭/打开监测模块。第三MCU微处理器负责接收相关指令，通过发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门和关门；由门关闭/打开监测模块监测到柜门的状态传输给第三MCU微处理器，第三MCU微处理器通过信号传输模块将信号上传给上位机，若有误操作或者其他需要报警状态的情况，上位机将相关信号通过信号传输模块传输到当前MCU，MCU接收到相应型号做出相关报警指令。电源模块用于供电。
本发明人脸识别模块可对操作者的身份进行核对，确保专人进行留样操作。称重模块在留样过程中会对样品重量进行核对，重量不达标的样品无法进行留样。上位机主机会自动分配留样柜空间，若柜中样品留样时间不到48小时，不会向该柜门的门控驱动发送开门指令。上位机会自动录留样时间、样品内容以及样品图像以备查阅。能够规范留样的流程，自动记录留样信息，保证专人进行留样操作，且留样时间、样品数量达到国家标准。
附图说明
图1为本发明的整体结构框架图；
图2为本发明权限管理步骤流程图；
图3为本发明菜单录入步骤流程图；
图4为本发明菜品留样步骤流程图；
图5为本发明紧急开门步骤流程图；
图6为本发明留样信息查看步骤流程图。
具体实施方式
智能留样冰柜由智能控制系统、柜体、柜门、制冷模块组成。制冷模块包含电源、蒸发器与风扇。高温空气流经的蒸发器时，由于空气温度高、蒸发器温度低，两者直接发生热交换，使得空气的温度逐渐降低。同时，冷气风扇被吹入冰柜内部，从而降低温度。
如图1所示，一种食品留样柜的智能控制系统包括上位机、人脸识别模块、信号传输模块、拍照/采集设备、称重模块、门控驱动/报警模块。人脸识别模块调用拍照/采集设备的摄像头捕捉操作者的人像数据，将捕捉到的人像数据存储在内存中的数据库中，或是将捕捉的人像数据和内存当中存储的数据库进行比对，用于核对操作者的身份信息，确认操作者拥有的操作权限；信号传输模块用于编译、传输上位机以及其他各个模块发出的信号；拍照/采集设备用于采集操作者的人脸信息，供人脸识别模块进行身份验证，还用于采集留样菜品的图像信息；称重模块用于测量留样菜品的重量；门控驱动/报警模块用于根据上位机的指令控制柜门开关，当检测到柜门在无上位机发出开门指令被打开时，触发报警装置。
上位机搭载于人脸识别模组的主机上，人脸识别模组模组包含：主机、液晶显示器，主机的核心为：ARM主控芯片、DDR内存颗粒，液晶显示器归属到上位机。此部分为整体系统的主控中心，除了人脸识别以外，整个系统的数据处理分析，逻辑处理都以此为中心进行下发和上传。
信号传输模块包含电源，第一MCU微处理器，通信芯片模组。第一MCU微处理器接收到或者发射相应的信号，通过控制通信芯片模组将数据进行相应的协议传输到上位机或者下位机。
拍照/采集设备包括双目摄像头和单目摄像头，分别用于人像信息采集和留样菜品。
称重模块包括重量传感器、第二MCU微处理器。第二MCU微处理器负责接收检测电路过来的信号和数据，进行数据换算得到重量信息，并传输至上位机，上位机根据逻辑进行判断重量是否达到标准。在留样过程中，样品需放在重量传感器上进行称重，重量达到125g后系统才能调用拍照/采集设备对样品进行拍摄并记录样品的留样信息。若样品重量未达到125g，液晶显示器会提示操作人员补足重量，否则将暂停留样过程。
门控驱动/报警模块主要包含第三MCU微处理器、电源模块、蜂鸣器、电机驱动模块、门关闭/打开监测模块。第三MCU微处理器负责接收相关指令，通过发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门和关门；由门关闭/打开监测模块监测到柜门的状态(关闭/打开)传输给第三MCU微处理器，第三MCU微处理器通过信号传输模块将信号上传给上位机，上位机根据逻辑进行判断，若有误操作或者其他需要报警状态的情况，上位机将相关信号通过信号传输模块传输到第三MCU微处理器，第三MCU微处理器接收到相应型号做出相关报警指令。电源模块用于供电。
具体如下：第三MCU微处理器能够接收门关闭/打开监测模块发出的信号，并判断门的开关状态，同时将关闭/打开信息发送至上位机。上位机根据逻辑判断向第三MCU微处理器发送信号，第三MCU微处理器通过对电机(电磁铁)进行控制进行开关门的操作。
门关闭/打开监测模块可以为下述形式之一：接触式开关监测、红外监测、霍尔监测；
1.接触式开关监测，由接触式开关和结构电路组成，接触式开关在开门和关门的情况下有2个不同的电平状态，第三MCU微处理器根据电平状态判断到关门和开门的状态。
2.红外检测，由红外发射器、红外接收装置组成，第三MCU微处理器通过监测红外光线是否被遮挡来判断关门和开门的不同状态。
3.霍尔检测：由霍尔传感器与磁钢组成，门的边缘安装磁钢，柜体安装霍尔传感器，当磁钢靠近霍尔传感器，发生电频转换得到电信号，使得第三MCU微处理器能够判断关门和开门的不同状态。
基于上述系统，有如下留样方法：
步骤一、权限管理：在首次使用时，录入留样管理员；留样管理员有且只有一人，拥有授予或取消留样人员权限的能力。通过拍照/采集设备对管理员进行面部信息采集，拍照/采集设备将拍摄到面部信息通过人脸识别模块存储。在进行授予或取消留样人员权限的操作前，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，进行授予或取消留样人员权限的操作。
步骤二、录入菜单：通过液晶显示器将当天需留样菜单录入到操作系统中，作为留样工作的依据。在录入菜单时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有留样管理员权限或留样人员权限后才能录入菜单。没有权限者不能进行录入菜单的操作。有权限者在通过人脸识别核验后，通过上位机选择餐别(早餐、午餐、晚餐、宵夜等)，并通过上位机录入对应的菜单。操作者在系统提供的菜品列表当中选择需要录入的菜品。如果列表中没有需要录入的菜品，可以手动添加。每一餐的菜单在对应的留样开始之前能修改。只有完成菜单录入后，才能进行留样操作。
步骤三、留样：留样时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限或留样人员权限后才能进行留样的操作，没有权限者不能进行录入菜单的操作。有权限者在通过人脸识别核验后，根据步骤二预先录入的菜单进行留样操作。具体步骤如下：
步骤1、在开始留样操作前，通过上位机分配可用的留样柜供留样人员使用。在留样操作开始时，上位机会向符合“柜内无样品或样品留样时间达到48小时”条件的一扇柜门的门控装置发出开门信号。上位机通过信号传输模块向门控驱动/报警模块发出开门指令，门控驱动/报警模块的MCU微处理器发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门。留样人员需在上位机中选择要留样的菜品，将对应的样品放置在称重模块上。
步骤2、称重模块会对样品的重量进行测量，并将数据通过信号传输系统发送至上位机，上位机主机将对重量是否达标进行判断，若重量小于125g，上位机提示留样人员补足样品重量，只有大于等于125g才可进行下一步操作。
步骤3、在重量核对完成后，调用拍照/采集设备对样品的图像进行采集和储存。在图像采集完成后，留样人员需将样品放入打开的柜门中。
步骤4、继续在菜单中选择需要留样的菜品，重复上述步骤，直到所有菜品留样完成后，液晶显示器提示留样完成，并提示留样人员关闭柜门。此时留样人员需根据提示关闭柜门，留样计时开始，留样操作结束。
步骤四、紧急开门，在留样时间未达到48小时时，如需获取留样样品，提前终止留样，需紧急开门，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限后才能进行紧急开门操作，提前终止留样。没有系统管理员权限者不能进行录入菜单的操作。
步骤五、查看留样信息，在完成留样后，能够通过液晶显示器查看目前留样柜中样品留样的实时情况(开始时间、剩余时间)无需任何系统权限。通过上位机选择留样餐次，即可查看对应餐次的留样情况，包括留样时间、样品重量、样品照片、剩余留样时间。
步骤六、在柜门内的样品留样时间达到48小时后，样操作者在取出样品后对柜内进行清洁、消毒，使得上位机在之后的留样过程中能够重新调用该柜门；继续步骤三留样操作。

Claims (7)

1.一种食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：包括上位机、人脸识别模块、信号传输模块、拍照/采集设备、称重模块、门控驱动/报警模块；所述的人脸识别模块调用拍照/采集设备的摄像头捕捉操作者的人像数据，将捕捉到的人像数据存储在内存中的数据库中，或是将捕捉的人像数据和内存当中存储的数据库进行比对，用于核对操作者的身份信息，确认操作者拥有的操作权限；所述的信号传输模块用于编译、传输上位机以及其他各个模块发出的信号；所述的拍照/采集设备用于采集操作者的人脸信息，供人脸识别模块进行身份验证，还用于采集留样菜品的图像信息；所述的称重模块用于测量留样菜品的重量；所述的门控驱动/报警模块用于根据上位机的指令控制柜门开关，当检测到柜门在无上位机发出开门指令被打开时，触发报警装置；各模块间通过电连接。
2.基于权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统的留样方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、权限管理：在首次使用时，录入留样管理员；留样管理员有且只有一人，拥有授予或取消留样人员权限的能力；通过拍照/采集设备对管理员进行面部信息采集，拍照/采集设备将拍摄到面部信息通过人脸识别模块存储；在进行授予或取消留样人员权限的操作前，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，进行授予或取消留样人员权限的操作；
步骤二、录入菜单：通过液晶显示器将当天需留样菜单录入到操作系统中，作为留样工作的依据；在录入菜单时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有留样管理员权限或留样人员权限后才能录入菜单；没有权限者不能进行录入菜单的操作；有权限者在通过人脸识别核验后，通过上位机选择餐别，并通过上位机录入对应的菜单；操作者在系统提供的菜品列表当中选择需要录入的菜品；如果列表中没有需要录入的菜品，可以手动添加；每一餐的菜单在对应的留样开始之前能修改；只有完成菜单录入后，才能进行留样操作；
步骤三、留样：留样时，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限或留样人员权限后才能进行留样的操作，没有权限者不能进行录入菜单的操作；有权限者在通过人脸识别核验后，根据步骤二预先录入的菜单进行留样操作；具体步骤如下：
步骤1、在开始留样操作前，通过上位机分配可用的留样柜供留样人员使用；在留样操作开始时，上位机会向符合“柜内无样品或样品留样时间达到48小时”条件的一扇柜门的门控装置发出开门信号；上位机通过信号传输模块向门控驱动/报警模块发出开门指令，门控驱动/报警模块的MCU微处理器发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门；留样人员需在上位机中选择要留样的菜品，将对应的样品放置在称重模块上；
步骤2、称重模块会对样品的重量进行测量，并将数据通过信号传输系统发送至上位机，上位机主机将对重量是否达标进行判断，若重量小于125g，上位机提示留样人员补足样品重量，只有大于等于125g才可进行下一步操作；
步骤3、在重量核对完成后，调用拍照/采集设备对样品的图像进行采集和储存；在图像采集完成后，留样人员需将样品放入打开的柜门中；
步骤4、继续在菜单中选择需要留样的菜品，重复上述步骤，直到所有菜品留样完成后，液晶显示器提示留样完成，并提示留样人员关闭柜门；此时留样人员需根据提示关闭柜门，留样计时开始，留样操作结束；
步骤四、紧急开门，在留样时间未达到48小时时，如需获取留样样品，提前终止留样，需紧急开门，通过人脸识别模块对操作者的面部信息进行采集，与数据库中的数据进行比对，确定操作者拥有系统管理员权限后才能进行紧急开门操作，提前终止留样；没有系统管理员权限者不能进行录入菜单的操作；
步骤五、查看留样信息，在完成留样后，能够通过液晶显示器查看目前留样柜中样品留样的实时情况：开始时间、剩余时间，无需任何系统权限；通过上位机选择留样餐次，即可查看对应餐次的留样情况，包括留样时间、样品重量、样品照片、剩余留样时间；
步骤六、在柜门内的样品留样时间达到48小时后，样操作者在取出样品后对柜内进行清洁、消毒，使得上位机在之后的留样过程中能够重新调用该柜门；继续步骤三留样操作。
3.如权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：所述的上位机搭载于人脸识别模组的主机上，人脸识别模组模组包含：主机、液晶显示器，主机的核心为：ARM主控芯片、DDR内存颗粒，液晶显示器归属到上位机；此部分为整体系统的主控中心，除了人脸识别以外，整个系统的数据处理分析，逻辑处理都以此为中心进行下发和上传。
4.如权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：所述的信号传输模块包括电源，第一MCU微处理器，通信芯片模组；第一MCU微处理器接收到或者发射相应的信号，通过控制通信芯片模组将数据进行相应的协议传输到上位机或者下位机。
5.如权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：所述的拍照/采集设备包括双目摄像头和单目摄像头，分别用于人像信息采集和留样菜品。
6.如权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：所述的包括重量传感器、第二MCU微处理器；第二MCU微处理器负责接收检测电路过来的信号和数据，进行数据换算得到重量信息，并传输至上位机。
7.如权利要求1所述的食品留样柜的智能控制系统，其特征在于：所述的门控驱动/报警模块主要包含第三MCU微处理器、电源模块、蜂鸣器、电机驱动模块、门关闭/打开监测模块；第三MCU微处理器负责接收相关指令，通过发出控制信号给电机驱动模块，由电机驱动模块控制马达实现开门和关门；由门关闭/打开监测模块监测到柜门的状态传输给第三MCU微处理器，第三MCU微处理器通过信号传输模块将信号上传给上位机，若有误操作或者其他需要报警状态的情况，上位机将相关信号通过信号传输模块传输到当前MCU，MCU接收到相应型号做出相关报警指令；电源模块用于供电。
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