CN112967155A - 一种智能自助餐饮服务系统架构与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能自助餐饮服务系统架构与装置，基于大数据、区块链、物联网和人工智能技术，应用于“互联网+餐饮”领域。针对当前服务架构下的自助餐饮行业食谱制定灵活性差问题，设计了基于大数据的“互联网+餐饮”服务系统架构。运用人工智能和大数据技术分析当地居民餐饮习惯，定制特色食谱。针对当前餐饮行业食品安全质量难保证的问题，将物联网和区块链技术应用在“互联网+餐饮”的服务系统，通过部署传感器保证制作过程中食品安全。采用人工智能和大数据，根据用户需求精准配送新鲜食材种类和数量，配以智能冷链运输，从本质上解决了食品保鲜问题。该发明可应用于“共享餐吧”等部署在社区的智能终端餐饮服务系统，为居民提供餐饮服务。

Description

一种智能自助餐饮服务系统架构与装置

技术领域

本发明属于大数据、区块链、物联网、人工智能等技术领域，该架构应用于“互联网+餐饮”领域。

背景技术

自动炒菜机可分为家用炒菜机和商用智能厨房(自动售饭机)。现有家用超炒菜机普遍存在连网不稳定，难以清洁干净等问题，局限性比较大，只能做一些比较简单的菜。商用智能厨房(自动售饭机)采用通过智能自动售卖终端、各大外卖平台、及物业配餐、公司订餐等运营模式，由互联网远程操控售卖中式快餐，但是，食谱统一制定，未考虑周边居民地餐饮习惯差异。

分布式系统(Distributed System)是由多台计算机和通信软件组件通过计算机网络来实现特定功能服务的一个系统，因为是建立在网络之上的系统，所以分布式系统具有高度内聚性和透明性。分布式系统优点：可靠性，服务冗余，一台服务器的崩溃不会影响到其他服务；可扩展性，可以根据需要增加部署更多的机器和服务；资源共享；更高的系统容量，有多台计算机，比其他系统有更大的请求与处理容量；模块化，模块重用度更高；改善团队协作流程，每个团队负责不同的模块。

“大数据”顾名思义即海量数据，早在1980年，著名未来学家阿尔文·托夫勒《第三次浪潮》书中，称赞大数据为“第三次浪潮的华彩乐章”。大约从2009年开始，“大数据”才成为互联网信息技术行业的流行词汇。“大数据”是无法用单台计算机进行处理，必须使用分布式架构。它的特点在于对海量的数据进行分布式数据挖掘，但必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。大数据具有四个“V”特点，即多样性(Variety)、体量(Volume)、速度(Velocity)和价值(Value)，第一：数据体量巨大；第二，数据类型繁多，不仅包括人们在互联网上发布的信息，而且全世界的工业设备、汽车、电表上有着无数的数码传感器，随时测量和传递着有关位置、运动、震动、温度、湿度乃至空气中化学物质的变化，也产生了海量的数据信息；第三，价值密度低，商业价值高。也就是说单位数据的价值并不高，需要耗大量精力在大量的数据中发现有价值的数据或者将低价值的微小数据集聚成有价值的大数据；第四，处理速度快。简言之，从各种各样类型的数据中，快速获得有价值信息的能力，就是大数据技术。把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。

物联网的英文名称叫“The Internet of things”，顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。严格而言，物联网的定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网由应用层、传输层和感知层构成。感知层，是数据的来源，主要是利用射频识别、传感器、二维码等随时随地获取物体的数据信息；传输层，负责数据的传输与存储；应用层，使物联网与应用相连接，加速了应用的开发部署速度，是帮助用户实现业务创新的核心，涉及跨数据中心、云和边缘端实现应用的开发和部署。物联网的核心是将互联网或者移动通信网络作为一种工具，主要目标是提高对设备终端动态信息的掌控力，或者对于业务服务流程的自动化改进。物联网技术的广泛应用为物理世界更直接地整合到计算机网络世界创造了机会，从而减少人力消耗，提升生产效率和经济效益。物联网综合了传统互联网、移动网络、传感器网络等技术，扩展了新的互联网概念，从而将万物互联互通。

区块链(blockchain)最初被人们关注，是因为2009年初比特币项目的问世。是由多独立节点参与的分布式数据库系统,也可以理解为分布式账簿，最早是应用在金融领域，如今区块链技术在包括金融、贸易、物联网、征信、共享经济等诸多领域崭露头角。区块链技术拥有分布式容错性、不可篡改性以及隐私保护性的特点。狭义上，区块链是一种以区块为单位的链式数据结构；广义上，区块链还包括基于区块链结构实现的分布式记账技术(分布式共识、隐私与安全保护、点对点通信技术、网络协议、智能合约等)，智能合约可以提供比较灵活的功能，执行复杂操作。同时在区块链框架中，物联网设备无需人为干预就可以将数据安全地存储在不同的节点中，并利用区块链的特性保证其去中心化信任、真实性、安全性、隐私性等。

发明内容

本发明设计了一种基于大数据、物联网和区块链技术的“互联网+餐饮”服务系统架构和装置，应用于“共享餐吧”系统，具体贡献如下：

1.针对当前普通餐饮服务架构下的自助餐饮行业，食谱制定灵活性差的问题，设计了基于大数据的“互联网+餐饮”服务系统架构，运用人工智能和大数据技术分析当地居民餐饮习惯，定制特色食谱。

本发明把每一台设备作为一个分布式节点，在不获取消费者隐私信息的前提下，收集附近用户饮食数据，这些数据最后由数据云服务中心分析处理，为每个地区都设计独特菜谱。

2.针对当前普通餐饮服务系统架构下的餐饮行业，食品安全质量难保证的问题，将物联网和区块链技术应用在“互联网+餐饮”的服务系统架构中。实现了食材从源头采购的质量控制和运输过程可控、可追溯。通过部署传感器保证制作过程中食品安全。同时采用人工智能和大数据，精准的预测每天用户的餐食需求，根据需求预估配送新鲜食材种类和数量，配以智能冷链运输，做到当天的不留库存，从本质上解决了食品保鲜问题。

参与方所有交易都需要记录在区块链中。设备提供方需提供设备合格证明以及设备交易证明、维护证明；食材提供方需要提供身份证明，食材的合格证明，食材交易证明；食材配送方提供食材配送方案，食材运送车的路线、车内环境以及监控数据；“智能厨房”里设备的运行数据，存放食材的温度、保质期、生产日期、余量；信息系统服务提供方对于数据分析的结果；“共享餐吧”收款凭证、退款凭证、付款凭证和转账凭证；实施和维护方对于设备维护的时间、过程信息；政府监管部门的监督报告等信息都要记录在区块链中。区块链技术本身具有很多优越性，参与方所有交易一但记录在区块链中，任何人都无法撤销或者更改；所有参与方都有一个完整的副本，摆脱传统的由某一方单独保存的形式，公平公开；不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点(每个参与方)的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护；区块链的数据对所有人公开，任何参与方都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明，灵活性高，保障各方利益。

物联网技术对“共享餐吧”运行全过程进行实时监控，一旦发现异常立刻通知工作人员及时处理，保证食材采购以及制作安全。大数据和人工智能技术通过收集附近用户点餐信息(不获取用户敏感信息)分析周围用户喜好，因地制宜制定特色菜谱。

将该发明应用于“共享餐吧”系统中，该系统主要包括“智能厨房”、食材智能配送中心、用户点餐系统、取餐(出餐)系统、数据云服务中心、支付系统，以及安全保障系统、质量监管子系统等组成。以社区为例，“共享餐吧”产业化系统运行架构如图1所示。

“智能厨房”部署在社区的“共享餐吧”的终端设备，为居民提供餐饮服务。“智慧厨房”安装众多传感器，用来实时管控“智能厨房”设备的运行情况、对食物整个制作过程进行实施监管、防火灾消防警报、食材放置处也安装很多传感器，记录是食材状态、余量、保质期、有效期、食品存放环境、视频存放时长等参数进行精准监控及反馈，临期食品(或食材)实时预警，保证食品安全。“智能厨房”收集用户点餐信息(不收集隐私信息)、食品信息、各种设备信息等。

数据云服务中心是“共享餐吧”的大脑，运用了人工智能和大数据技术，负责系统运营中的政策制定、数据分析和建模，以及系统管理和系统维护等工作。将“智慧厨房”收集的各种信息数据进行分析处理，通过分析用户点餐信息，对于不同地区的“共享餐吧”制定不同的食谱，因地制宜；也对于每个“智能厨房”食材的使用、存放等问题进行分析，将信息反馈给食材配送服务中心；对设备使用情况进行分析，反馈数据给安全保障系统。

食材配送服务中心服务器与数据云服务中心相连，根据数据云服务中心反馈的每个“智能厨房”食材信息，对食材配送进行规划。为每个“共享餐吧”提供保质、按需、实时的“冷链鲜食”配送服务。运送车辆需要安装相应传感器进行定位，按照指定路线运送。

安全保障系统则是保障整个“共享餐吧”系统的安全，实时监控“智能厨房”里面的设备运行情况。

主要实现过程如下：

(1)采用基于区块链的分布式系统架构。

本发明采取区块链的的分布式大数据平台，支持其他小区的随时加入。每个“共享餐吧”都是一个数据库分布节点保存数据，每个节点之间的数据相互透明，可以远程实时监控每个“共享餐吧”设备的运行和食材状态。这些数据通过网络传输到云数据服务中心，通过利用大数据分析技术，从而获取设备端的相应数据。每个小区的加入相当于新增一个分布式节点，简单方便。每个“共享餐吧”分别独立执行服务操作。采用分布式架构的显著好处是：第一增大系统容量，随着“智慧餐吧”的推广，业务量也会越来越大，分布式的架构可以很好地解决这个问题，很好的分散处理大量业务。第二加强了系统的可用性，不会因为一台设备出现故障就导致整体不可用。第三是提高了整个系统的拓展性，可以很方便的丰富“共享餐吧”的功能，及时的解决“智慧餐吧”应用过程中出现的问题。

“智慧餐吧”的数据来源于移动网络、智能设备、传感器等智能应用设备。数据规模大、种类多(动态数据、静态数据、结构性数据和非结构性数据等)而且数据价值比较高，传统集中式很难处理这些数据，采用分布式大数据平台，实现分布式数据存储以及分布式数据处理，很好的发挥数据的价值。

(2)基于物联网、区块链、人工智能等技术，设计并实现最优的智能食材配送机制与模型，打造智能冷链物流，以实现安全、实时的“冷链鲜食”配送。基于物联网、区块链、人工智能等技术，设计并实现最优的智能食材配送机制与模型，打造智能冷链物流，以实现安全、实时的“冷链鲜食”配送。食材配送服务中心为每台配送车配置物联网定位、监测等传感器，食材提供方利用RFID为每份食材提供身份证明(产地、时间等信息)。并且，根据配送任务为每辆配送车规划最佳的配送路线，从而真正实现保质、按需、实时的“冷链鲜食”配送,同时避免统一配送造成的浪费。

(3)采取基于物联网、大数据技术的信息采集、分析和使用模式与技术，实现从食材采购源头，到食品制作、出售整个过程的实时、可靠监管，从而保证“共享餐吧”食品的质量。共享餐吧的“智能厨房”部署了一套传感器，用来采集烹饪设备、食材/食物的存储时间等信息，这些信息通过网络传输到云数据服务中心，继而利用大数据分析技术，可以获得共享餐吧设备的各自信息。当某个指标超出正常阈值，则向机器人发出相应的预警指令或提醒相关人员及时处理。当“共享餐吧”后台接收到点餐订单后机器人执行制餐出餐工作流程如图2所示。

(4)利用基于大数据和人工智能技术的个性化菜单定制及餐食推荐技术与算法，为“共享餐吧”用户提供个性化餐食服务。“共享餐吧”依靠物联网技术在保证用户隐私情况下，收集每个“共享餐吧”的运营数据。当运营一段时间后，将收集到足够的“共享餐吧”信息利用人工智能技术分析，分析其个性化餐食需求和喜好情况，根据结果为每个“共享餐吧”提供个性化菜谱。

(5)本发明选择联盟链作为智能自助餐饮服务系统的架构。利用区块链技术，把设备、服务、食材、监管部门等各类角色有机组织起来，信息共享、事件(交易)溯源，借助智能合约，实现利益的自动分配。区块链的特点是不易篡改、很难伪造、可追溯。区块链记录所有发生交易的信息,过程高效透明,数据高度安全。为“共享餐吧”各参与方之间提供一个公正、公平、诚实的参与环境。区块链也提供不同的加密方法，让交易更加安全。同时区块链分为公有链、私有链、联盟链。公有链即公共区块链，向所有人开放，任何人都可以在公有链上读取、发布交易，例如比特币、以太坊。私有链与公有链相反，是由一个机构发起的，只针对机构内用户开放，只有得到该机构许可的节点才能查看、参与私有链上的交易。联盟链介于两者之间，由多个关联机构共同参与组建，每个机构可以有一个或者多个节点，这些机构都可以查看、参与交易。联盟链内的节点是与之相对应的实体机构，机构通过授权之后才能加入并组成利益相关的联盟，共同维护平台运转。成员节点共同参与记账，通过彼此间的互信完成共识。

附图说明

图1为“共享餐吧”产业化系统运行架构。

图2为“共享餐吧”流程图。

图3为“智能厨房”的组成。

具体实施方式

下面以在小区部署“共享餐吧”为例，说明本发明的实现过程。系统的参与方包括智能厨房设备提供方、食材提供方、食材冷链配送方、信息系统服务提供方、实施及维护方、政府监督/监管部门。“共享餐吧”的部署及运行具体运行流程和系统的运行过程如下：

(1)智能自助餐饮服务系统的各参与方之间部署基于联盟链的服务系统，在其上实现相应的智能合约。

通过区块链服务，各参与方将与自己相关的所有交易都需要记录在区块链中。如，设备提供方提供每台设备的合格证、设备交易信息、维护等信息；食材提供方提供身份信息，食材的合格证，食材交易信息；食材配送方提供食材配送方案，食材运送车的路线、冷链储存环境以及环境监控数据；系统各类设备的实时运行数据，存放食材的温度、保质期、生产日期、余量等；“共享餐吧”终端收款凭证、退款凭证、付款凭证和转账凭证；实施和维护方执行设备维护的时间、过程信息；政府监管部门的监督报告等信息都要记录在区块链中。“共享餐吧”利用区块链技术，把系统的参与方、接入设备、服务、食材、监管部门等各类角色有机组织起来，借助智能合约，可实现运营信息共享、事件(交易)溯源，实现利益的自动分配。监管节点和消费节点拥有查看以上任何步骤信息的权限。如果消费者对食物存在疑问，既可通过联盟链平台追溯和查看食品流通全过程的信息，也可向监管机构投诉，激活监管节点的共识确认权限，且在投诉处理完成前有权不进行交易支付。为“共享餐吧”各参与方之间提供一个安全、公正、公平、诚实的参与环境。

基于联盟链的智能自助餐饮系统运行过程如下：

第1步：设备提供方、食材提供方将设备、食材采购相关信息录入联盟链中，由平台上的相关节点进行共识确认。

第2步：共识确认完成之后，满足智能合约的执行条件，平台通知配送方节点和支付节点分别执行配送和支付合约。

第3步：配送方根据数据云服务中心反馈的每个“智慧餐吧”食材结果，规划食材运送种类、数量以及运输路线。通知到运输车辆将食品运输到对应的“智慧厨房”，金融机构执行支付功能，相关信息录入联盟链中，完成食品原料采购交易。

第4步：“智能厨房”收货完成，内部传感器对食材信息进行更新。消费者下单，同时将相关信息录入联盟链平台，由相关节点进行共识确认。

第5步：共识确认完成后，满足智能合约的执行条件，平台通知“智能厨房”执行制作合约。

第6步：“智能厨房”将打包好的食物运至消费者，消费者收货完成且无异议后，金融机构执行支付合约，相关信息录入联盟链平台，完成交易。同时“智能厨房”采集到的数据会上传到数据云服务中心，进行大数据分析，结果录入到联盟链中。

第7步，时间戳到每个月底触发智能合约，金融机构对每个节点进行利益分配。

(2)“共享餐吧”运营方在目标小区安装智能餐饮系统的终端装置。通过安装在终端装置的各类传感器，将终端设备的运行、环境状况、食材(食品)库存状况、食物整个制作过程等，对运营进行实施监管、防火灾消防等进行精准监控和反馈，保证智能餐饮系统的食品质量和安全运营。

(3)从智能餐饮系统的终端收集的数据通过网络传送到系统的数据云服务中心。数据云服务中心运用人工智能和大数据技术进行数据处理、数据分析和建模，为系统运营制定各项操作决策，并进行系统管理和系统维护等工作。如，通过对设备运行数据进行分析，可获知设备状态，保障系统的安全运行；通过对不同地区的“共享餐吧”用户点餐数据进行分析，可获得每个终端用户的需求，并定制特色食谱；对每个“智能厨房”终端中不同种类食材(食品)的库存、消耗量等数据进行分析，可为其定制更精准的食材配送服务。

(4)食材提供方和冷链配送方利用物联网、区块链、人工智能等技术，智能食材冷链配送方依据智能食材配送机制与模型，实现安全、实时的“冷链鲜食”配送。其中，食材提供方利用RFID技术，为每份食材提供身份证明(产地、时间等信息)，并通过区块链网络上传。冷链配送方依据系统数据云服务中心提供的每个“智能厨房”终端的食材需求情况和食材信息，为其定制更精准的食材配送计划。如，利用每台配送车配置的定位、环境监测等智能终端，结合路况和“智能终端”的位置及配送的食材种类等配送任务具体情况，为配送车规划最佳的配送路线，从而真正实现保质、按需、实时的“冷链鲜食”配送,避免了传统配送造成的浪费、不及时等问题。

Claims (9)

1.一种智能自助餐饮服务系统架构与装置，其特征在于，所述架构运用大数据技术搭建分布式系统平台；所述架构运用人工智能技术对装置收集的数据进行处理和分析；所述组织机构运用区块链技术设计并实现规范的信息溯源、追责和利益分配等机制；所述架构运用物联网技术，通过部署的各类传感器监控设备的运行状态，检测食材从原材料的运输、储存，以及制作过程中的信息。

2.如权利要求1所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，运用大数据搭建一个分布式架构，所述架构支持的终端设备(“智能厨房”)投放于小区，每个小区的“智能厨房”作为一个分布式节点加入所述架构的分布式平台，分别单独进行服务以及信息采集，最后由信息处理平台统一分析处理。

3.如权利要求1所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，所述架构利用人工智能技术分析每个“智能厨房”食材存放处传感器收集的数据得出每日所需食材种类及数量；通过分析“智能厨房”中设备中传感器的数据，得出设备运行状态，正常运行、空闲、故障导致停止等，如出现故障导致停止则损坏情况通知设备提供方进行维修；通过分析消费者点菜种类总结每个地区饮食习惯，为每个地区设计独特菜谱；通过分析消费者用餐后的评价完成参与者各方责任划分。

4.如权利要求1所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，所述架构运用物联网技术，对食材的运输、储存、制作过程全程监控，运输车辆安装传感器和监控对运输过程进行定位和监控；“智能厨房”中食材存储区安装传感器自动更新食材余量、保质期等信息，自动上传存放区域的温度等环境因素，任何一个指标不在设定阈值范围系统自动通知运营方处理；“智能厨房”烹饪设备上安装传感器对食材制作过程进行记录；“智能厨房”中也安装监控，运行进行远程监控。

5.如权利要求1所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，所述架构运用区块链技术将参与者联系到一起，参与者包括设备提供方、食材提供方、配送方、信息系统服务提供方、实施及维护方、政府监督/监管部门、消费者，所述架构运用联盟链，所有参与者需要通过认证才可加入到该联盟链中。

6.如权利要求5所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，该架构选用联盟链，通过把参与方节点分层，对每个节点进行权限限制。

7.如权利要求5所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，该架构选用联盟链，充分运用智能合约，设备采购、食材采购过程都是设备提供方和食材提供方上传相关数据触发智能合约自动执行，而智能合约条件则是由参与方共同决定。

8.如权利要求5所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，该架构选用联盟链，所有交易记录都记录在联盟链平台中，如果需要追责，可以通过查看区块链中记录的信息，准确找到出错的参与方，设计完善的追责机制，同时也作为最终利益划分的一个标准。

9.如权利要求5所述的基于大数据、物联网以及区块链技术的互联网+餐饮的服务系统架构与装置，其特征在于，该架构选用联盟链，参与方共同决定利益划分标准记录在联盟链中，智能合约可以是时间触发也可以是事件触发，触发条件也由参与方共同决定。

Images