本發(fā)明涉及食堂管理，具體涉及一種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析的食堂管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代食堂管理中，傳統(tǒng)的管理方法主要依賴(lài)于人工操作和經(jīng)驗(yàn)決策。常見(jiàn)的做法包括手動(dòng)記錄每日用餐人數(shù)、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或預(yù)估進(jìn)行食材采購(gòu)、使用人工盤(pán)點(diǎn)方式管理庫(kù)存等。這些方法雖然在一定程度上滿(mǎn)足了食堂的基本運(yùn)營(yíng)需求，但隨著食堂規(guī)模的擴(kuò)大和用戶(hù)需求的多樣化，這些傳統(tǒng)方法顯得愈發(fā)不足。

2、目前，部分食堂已開(kāi)始引入信息化管理系統(tǒng)，如通過(guò)條碼掃描和電子菜單進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但這些系統(tǒng)大多獨(dú)立運(yùn)作，數(shù)據(jù)分析能力有限，難以提供全方位的智能管理支持。同時(shí)，現(xiàn)有的食堂管理系統(tǒng)通常只能處理有限的數(shù)據(jù)類(lèi)型，難以整合來(lái)自多種源頭的信息，如用戶(hù)就餐偏好、實(shí)時(shí)庫(kù)存變化、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，并存在以下不足：

3、數(shù)據(jù)采集不夠全面：傳統(tǒng)的食堂管理方法無(wú)法全面、實(shí)時(shí)地采集和分析用戶(hù)的就餐行為和偏好數(shù)據(jù)。通常，只能通過(guò)歷史數(shù)據(jù)或人工調(diào)查來(lái)估算每日用餐人數(shù)和食材需求，難以靈活應(yīng)對(duì)實(shí)際變化。

4、管理效率低下：由于管理工作依賴(lài)人工操作，效率低下，容易出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)誤差，進(jìn)而導(dǎo)致食材的過(guò)度采購(gòu)或供應(yīng)不足。此外，人工決策也難以快速響應(yīng)突發(fā)情況，如就餐人數(shù)的突然增加或設(shè)備故障。

5、缺乏智能監(jiān)控：在食品安全管理方面，現(xiàn)有技術(shù)主要依賴(lài)人工檢查，難以實(shí)時(shí)監(jiān)控廚房操作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。這可能導(dǎo)致食品儲(chǔ)存和加工過(guò)程中的衛(wèi)生隱患，增加食品安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析的食堂管理方法及系統(tǒng)，通過(guò)整合大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和圖像分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)食堂管理的智能化、自動(dòng)化和精細(xì)化。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，本發(fā)明能夠有效提高食堂管理效率，減少食材浪費(fèi)，提升用戶(hù)就餐體驗(yàn)，并增強(qiáng)食品安全監(jiān)控能力。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析的食堂管理方法，包括：

4、實(shí)時(shí)采集并預(yù)處理和存儲(chǔ)食堂用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)包括圖像信息和非圖像信息；

5、將預(yù)處理后的所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖像分析，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息，從而結(jié)合預(yù)設(shè)的管理策略對(duì)食堂運(yùn)營(yíng)進(jìn)行自動(dòng)化管理，同時(shí)，識(shí)別出工作人員和用餐人員的異常動(dòng)作以及設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并在識(shí)別出異常動(dòng)作和/或故障后進(jìn)行報(bào)警和/或參數(shù)調(diào)整。

6、作為優(yōu)化，所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)包括用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的溫濕度、用餐人員的就餐記錄、用餐人員的數(shù)量、食材庫(kù)存量、廚房設(shè)備狀態(tài)以及工作人員的作業(yè)動(dòng)作，所述用餐人員的就餐記錄包括用餐人員的身份信息、就餐時(shí)間以及用餐菜單。

7、作為優(yōu)化，預(yù)處理所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)具體為利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)缺失、錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗。

8、作為優(yōu)化，將預(yù)處理后的所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖像分析，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息，從而結(jié)合預(yù)設(shè)的管理策略對(duì)食堂運(yùn)營(yíng)進(jìn)行自動(dòng)化管理的具體過(guò)程為：

9、基于深度學(xué)習(xí)算法建立身份行為識(shí)別模型，并通過(guò)改進(jìn)的蜣螂算法訓(xùn)練所述身份行為識(shí)別模型，從而將所述圖像信息輸入至所述身份行為識(shí)別模型中識(shí)別出用餐人員、工作人員的身份信息和行為信息；

10、利用歷史用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息基于大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行綜合分析，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息；

11、根據(jù)預(yù)測(cè)得到的未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、用餐菜品信息計(jì)算未來(lái)一段時(shí)間的菜品使用量；

12、根據(jù)所述食材庫(kù)存量結(jié)合未來(lái)一段時(shí)間的菜品使用量調(diào)整采購(gòu)計(jì)劃；

13、判斷用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的溫濕度是否超過(guò)設(shè)定閾值。

14、作為優(yōu)化，所述身份行為識(shí)別模型以用餐人員、工作人員實(shí)際的身份信息和預(yù)測(cè)用餐人員、工作人員的身份信息之間的相似度以及用餐人員、工作人員實(shí)際的行為信息和用餐人員、工作人員預(yù)測(cè)的行為信息之間的相似度之和最大為目標(biāo)函數(shù)，將所述身份行為識(shí)別模型的各參數(shù)的其中一組組合值視為一個(gè)蜣螂所在的位置，通過(guò)改進(jìn)的蜣螂算法訓(xùn)練所述身份行為識(shí)別模型的具體過(guò)程為：

15、s1、初始化蜣螂種群位置和蜣螂算法的參數(shù)，所述蜣螂算法的參數(shù)包括映射參數(shù)、迭代次數(shù)；

16、s2計(jì)算每個(gè)蜣螂的適應(yīng)度值，所述適應(yīng)度值為實(shí)際用餐數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)用餐數(shù)據(jù)之間的相似度；

17、s3、將所述適應(yīng)度值小于第一閾值的蜣螂通過(guò)模式一進(jìn)行更新，將所述適應(yīng)度值不小于第一閾值且小于第二閾值的蜣螂通過(guò)模式二進(jìn)行更新，將所述適應(yīng)度值不小于第二閾值的蜣螂通過(guò)模式三進(jìn)行更新；

18、s4、更新跳舞蜣螂、覓食蜣螂、偷竊蜣螂、繁殖蜣螂的位置，并判斷各個(gè)蜣螂是否在邊界外；

19、s5、重新計(jì)算當(dāng)前蜣螂的適應(yīng)度值，并根據(jù)適應(yīng)度值的排序更新蜣螂種群，從而獲得最優(yōu)位置，即最優(yōu)解；

20、s6、判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若是，則輸出當(dāng)前更新的蜣螂種群，得到所述身份行為識(shí)別模型中各個(gè)最優(yōu)參數(shù)，否則，重復(fù)s3~s6。

21、作為優(yōu)化，初始化蜣螂種群位置具體通過(guò)如下公式進(jìn)行：

22、產(chǎn)生混沌序列：

23、；

24、其中，為第 i代的狀態(tài)值，為第的狀態(tài)值，是一個(gè)0到1的隨機(jī)數(shù)，；為映射參數(shù)，；

25、根據(jù)得到種群初始化位置為：

26、；

27、其中，為第 i個(gè)蜣螂的初始位置，為蜣螂算法中優(yōu)化問(wèn)題搜索空間的下界限，為蜣螂算法中優(yōu)化問(wèn)題搜索空間的上界限。

28、作為優(yōu)化，s3中，所述模式一對(duì)應(yīng)的公式為：

29、；

30、所述模式二對(duì)應(yīng)的公式為：

31、；

32、所述模式三對(duì)應(yīng)的公式為：

33、；

34、其中，n為蜣螂的數(shù)量，表示第i個(gè)蜣螂在第t次更新后的適應(yīng)度排名，該適應(yīng)度排序按照降序進(jìn)行，為第t次更新后的當(dāng)前最佳位置，即當(dāng)前局部最優(yōu)位置，表示第i個(gè)蜣螂在第t次更新后的位置，表示第i個(gè)蜣螂在第t+1次更新后的位置，為自然系數(shù)，取-1或者1，-1表示偏離原方向，1表示無(wú)偏差，的隨機(jī)數(shù)，為當(dāng)前的下界限，表示當(dāng)前的上界限，m為隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)，且，為-1到1之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)。

35、本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析的食堂管理系統(tǒng)，以實(shí)施前述的一種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析的食堂管理方法，包括：

36、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集食堂用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)；

37、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)各個(gè)所述環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行清洗，從而得到準(zhǔn)確無(wú)誤的環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)；

38、圖像分析模塊，用于對(duì)圖像信息進(jìn)行分析，從而獲得廚房設(shè)備狀態(tài)、用餐人員的身份信息、用餐人員的用餐菜單以及工作人員的身份信息和作業(yè)動(dòng)作，同時(shí)，識(shí)別出工作人員和用餐人員的異常動(dòng)作；

39、大數(shù)據(jù)分析模塊，用于對(duì)非圖像信息進(jìn)行分析，從而得到用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的溫濕度、廚房設(shè)備狀態(tài)和用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間，通過(guò)所述廚房設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)出設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息，令預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的用餐人員的數(shù)量、就餐時(shí)間、用餐人員的身份信息以及用餐菜品信息為預(yù)測(cè)結(jié)果；

40、智能決策控制模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)合預(yù)設(shè)的管理策略進(jìn)行調(diào)整從而得到?jīng)Q策數(shù)據(jù)；

41、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述智能決策控制模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的數(shù)據(jù)；

42、通信模塊，用于將獲取到的所述決策數(shù)據(jù)發(fā)送給管理人員，同時(shí)，將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的用戶(hù)數(shù)據(jù)和未來(lái)一段時(shí)間的菜單信息發(fā)送給用餐人員，其中，所述用戶(hù)數(shù)據(jù)包括用戶(hù)的歷史用餐時(shí)間、歷史用餐花費(fèi)的金額、歷史用餐的菜品信息；

43、用戶(hù)接口反饋模塊，用于接收用餐人員的反饋和意見(jiàn)，同時(shí)，工作人員通過(guò)用戶(hù)接口反饋模塊進(jìn)入儲(chǔ)存模塊查看存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

44、報(bào)警模塊，用于當(dāng)用餐區(qū)域和備餐區(qū)域的溫濕度、食材庫(kù)存量、廚房設(shè)備狀態(tài)以及工作人員和用餐人員的作業(yè)動(dòng)作異常時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。

45、作為優(yōu)化，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括智能售飯機(jī)、溫度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、rfid標(biāo)簽、管理電腦。

46、作為優(yōu)化，所述圖像分析模塊基于深度學(xué)習(xí)算法從所述圖像信息中識(shí)別出工作人員和用餐人員的異常動(dòng)作。

47、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

48、1.?提高管理效率：本發(fā)明利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將食堂管理的諸多環(huán)節(jié)（如數(shù)據(jù)采集、分析、決策）自動(dòng)化，減少了人工干預(yù)，提升了整體管理效率。例如，系統(tǒng)可以自動(dòng)生成采購(gòu)計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)整菜單，減少了人工操作的復(fù)雜性；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析，系統(tǒng)可以快速響應(yīng)就餐人數(shù)變化、設(shè)備故障等突發(fā)情況，確保食堂運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性和靈活性。

49、2.?優(yōu)化資源利用：本發(fā)明基于大數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以更精確地預(yù)測(cè)食材需求，減少庫(kù)存積壓和食材浪費(fèi)，提高資源利用率；通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控廚房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)能夠優(yōu)化設(shè)備使用，降低能源消耗，減少運(yùn)營(yíng)成本。

50、3.?增強(qiáng)食品安全：本發(fā)明通過(guò)圖像分析技術(shù)，對(duì)食品加工全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保食品加工符合安全標(biāo)準(zhǔn)，降低了食品安全風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)異常行為或設(shè)備故障，并立即發(fā)出預(yù)警，防止?jié)撛诘氖称钒踩珕?wèn)題。

51、4.?提升用戶(hù)體驗(yàn)：本發(fā)明通過(guò)對(duì)用戶(hù)就餐行為和偏好的分析，系統(tǒng)可以提供個(gè)性化的菜品推薦和服務(wù)，滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化需求，提升用戶(hù)滿(mǎn)意度；系統(tǒng)能夠通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)加快就餐結(jié)算過(guò)程，減少排隊(duì)時(shí)間，為用戶(hù)提供更便捷的就餐體驗(yàn)。

52、5.?降低運(yùn)營(yíng)成本：本發(fā)明的系統(tǒng)能夠優(yōu)化庫(kù)存管理，減少食材浪費(fèi)和過(guò)度采購(gòu)，顯著降低運(yùn)營(yíng)成本；通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，避免設(shè)備突發(fā)故障帶來(lái)的維修成本和停機(jī)損失。

53、6.?數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持：本發(fā)明的系統(tǒng)提供的全面數(shù)據(jù)分析報(bào)告和智能決策建議，為食堂管理者提供科學(xué)的決策依據(jù)，幫助其優(yōu)化管理策略，提高運(yùn)營(yíng)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

54、7.?可擴(kuò)展性與可持續(xù)性：本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，易于擴(kuò)展和升級(jí)。無(wú)論是增加新功能模塊，還是接入新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，系統(tǒng)都能輕松適應(yīng)，滿(mǎn)足不同規(guī)模和需求的食堂管理；通過(guò)持續(xù)優(yōu)化資源利用和提高管理效率，本專(zhuān)利能夠在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，促進(jìn)食堂的可持續(xù)發(fā)展。

55、8.?提升食堂的管理水平：本發(fā)明將食堂管理的各個(gè)環(huán)節(jié)集成到一個(gè)智能化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管理的系統(tǒng)化和統(tǒng)一化，提升整體管理水平；通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化功能，管理者可以清晰地了解食堂的運(yùn)營(yíng)狀況，便于管理和調(diào)整策略。

56、9.?促進(jìn)創(chuàng)新與現(xiàn)代化：本發(fā)明充分利用了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和圖像分析等前沿技術(shù)，推動(dòng)了傳統(tǒng)食堂管理模式的創(chuàng)新與現(xiàn)代化，提升了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平。

57、綜上所述，本專(zhuān)利通過(guò)引入智能化、自動(dòng)化的管理方法，不僅有效提升了食堂的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量，還在資源優(yōu)化、食品安全保障、用戶(hù)體驗(yàn)提升等方面帶來(lái)了顯著的積極效果，為現(xiàn)代食堂管理提供了一個(gè)全面、先進(jìn)的解決方案。