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      基于Android平臺(tái)的智能咖啡烘焙機(jī)

      2019-01-30 12:53:10沈穎翁益磊葉楓李曉蕾
      科技資訊 2019年32期
      關(guān)鍵詞:Android平臺(tái)智能監(jiān)控

      沈穎 翁益磊 葉楓 李曉蕾

      摘? 要:針對(duì)當(dāng)今咖啡烘焙行業(yè)中烘焙操作門檻高、過程性數(shù)據(jù)缺乏記錄關(guān)聯(lián)、口感持續(xù)改進(jìn)困難以及綜合交流平臺(tái)匱乏等痛點(diǎn),該產(chǎn)品聚焦咖啡烘焙機(jī)智能化需求,基于Android平臺(tái)配合智能監(jiān)控模塊提供了360°咖啡烘焙服務(wù)。該軟件依托烘焙過程數(shù)據(jù)為用戶提供了生豆信息管理、烘焙曲線監(jiān)控、一鍵烘焙復(fù)刻、專業(yè)杯測(cè)記錄、多元豆圈應(yīng)用五大核心功能。

      關(guān)鍵詞:Android平臺(tái)? 咖啡烘焙? 智能監(jiān)控

      中圖分類號(hào):TP31 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2019)11(b)-0014-02

      中國咖啡市場(chǎng)正在經(jīng)歷現(xiàn)磨咖啡逐漸普及的階段,現(xiàn)磨咖啡需求量不斷上升、實(shí)體咖啡店數(shù)量增加、銷售形式趨于多樣化??Х群姹簷C(jī)作為加工現(xiàn)磨咖啡原材料的主要工具仍高度依賴人工手動(dòng)進(jìn)行控制,依靠烘焙師的經(jīng)驗(yàn)判斷烘焙狀態(tài),智能化程度低。烘焙過程產(chǎn)生的大量烘焙信息和數(shù)據(jù)缺少記錄以及關(guān)聯(lián)手段,難以形成完整的記錄體系。除此之外,咖啡行業(yè)鏈條長(zhǎng)、環(huán)節(jié)多、渠道分散且各環(huán)節(jié)專業(yè)化程度較高的特點(diǎn)使得咖啡產(chǎn)業(yè)鏈上下游各司其職,目前尚未完成產(chǎn)業(yè)鏈布局。

      針對(duì)以上問題,此文聚焦咖啡烘焙機(jī)智能化需求,提出了一套全方位咖啡烘焙方案。此方案中APP端使用藍(lán)牙接收智能監(jiān)測(cè)模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)集原料管理、烘焙監(jiān)測(cè)、智能反控、綜合評(píng)價(jià)、多維互動(dòng)為一體的360°咖啡烘焙服務(wù),為用戶提供專業(yè)的咖啡豆烘焙狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)質(zhì)溫控曲線的傻瓜式烘焙過程復(fù)刻。

      1? 系統(tǒng)總體方案

      該產(chǎn)品采用智能咖啡烘焙機(jī)+APP端+Server端的物理架構(gòu)模式進(jìn)行開發(fā)[1],其中智能硬件為烘焙監(jiān)控模塊,用于采集咖啡豆烘焙過程的一系列數(shù)據(jù),結(jié)合PID算法反控咖啡烘焙機(jī);APP基于Android平臺(tái)開發(fā),依托烘焙過程數(shù)據(jù)為用戶提供豆柜管理、烘焙監(jiān)測(cè)、一鍵反控、評(píng)測(cè)記錄、豆圈應(yīng)用等多維度一體化咖啡烘焙服務(wù)[2];Server端實(shí)時(shí)同步烘焙數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、解析、轉(zhuǎn)發(fā)處理。

      2? APP總體設(shè)計(jì)

      該軟件通過面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì),采用C/S架構(gòu)部署服務(wù)器,主要用到的技術(shù)工具有Tomcat7.0應(yīng)用服務(wù)器,MySql數(shù)據(jù)庫,使用Java語言開發(fā)。

      2.1 系統(tǒng)核心功能

      APP端提供了生豆信息管理、烘焙曲線監(jiān)控、一鍵烘焙復(fù)刻、專業(yè)杯測(cè)記錄、多元豆圈應(yīng)用5大核心功能。

      (1)生豆信息管理。記錄生豆庫存信息,利用多種篩選條件為用戶提供個(gè)性化的原材料管理功能。

      (2)烘焙曲線監(jiān)控。APP通過智能監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集多路溫度數(shù)據(jù),并采用直觀烘焙曲線、數(shù)據(jù)列表兩種方式呈現(xiàn)。烘焙結(jié)束時(shí),生成烘焙報(bào)告。同時(shí),將數(shù)據(jù)同步到服務(wù)端進(jìn)行存儲(chǔ)。

      (3)一鍵烘焙復(fù)刻。根據(jù)選擇的參考烘焙曲線解析出溫度數(shù)據(jù),通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至硬件終端調(diào)節(jié)烘焙溫度[3]。

      (4)專業(yè)杯測(cè)記錄。依據(jù)SCAA標(biāo)準(zhǔn)制定包括口感,瑕疵等14個(gè)評(píng)價(jià)指,并根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)結(jié)果供用戶隨時(shí)查閱。

      (5)多元豆圈應(yīng)用。圍繞咖啡文化設(shè)計(jì)具有多種增值功能的互動(dòng)應(yīng)用平臺(tái),為生豆及附屬品供應(yīng)商、咖啡烘焙師及愛好者們架起溝通橋梁。

      2.2 實(shí)現(xiàn)過程

      實(shí)現(xiàn)智能咖啡烘焙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需利用AndroidSDK結(jié)合Java代碼,通過apkbuilder生成apk文件,即Android應(yīng)用程序。

      此產(chǎn)品采用BLE4.0協(xié)議實(shí)現(xiàn)APP與智能咖啡烘焙控制模塊之間的數(shù)據(jù)交互,通過發(fā)送不同的指令來獲取相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)[5]。為了提高烘焙品質(zhì),我們自主研發(fā)了基于傅里葉級(jí)數(shù)的PID算法,并不斷優(yōu)化算法,將其從1.0版本更新到4.0版本以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)溫控[4]。

      2.2.1 建立靜態(tài)UI

      首先,為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能所需的多個(gè)頁面,需新建多個(gè)xml布局文件,分別加載各個(gè)功能頁面。其次,新建多個(gè)Java文件繼承APPCompatActivity分別對(duì)應(yīng)每個(gè)xml布局文件,通過編碼實(shí)現(xiàn)組件的動(dòng)態(tài)更新與顯示。

      2.2.2 實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連接與數(shù)據(jù)傳輸

      首先,為了使APP可以使用藍(lán)牙的相關(guān)功能,需在AndroidManifest.xml文件中添加藍(lán)牙相關(guān)權(quán)限。其次,在打開APP時(shí),通過Android平臺(tái)提供的BLE4.0API功能,掃描附近可連接設(shè)備(如果沒有開啟藍(lán)牙功能會(huì)自動(dòng)開啟),選擇智能檢測(cè)模塊設(shè)備進(jìn)行連接(如果是第二次連接,BLE會(huì)根據(jù)上一次連接的MAC地址查詢當(dāng)前藍(lán)牙列表是否存在該設(shè)備)。

      搜索藍(lán)牙時(shí)將會(huì)根據(jù)智能監(jiān)測(cè)模塊的MAC地址進(jìn)行連接,第一次連接之后會(huì)將該設(shè)備的MAC地址存入本地文件中,下次連接時(shí)將會(huì)自動(dòng)連接。連接成功后,APP通過藍(lán)牙服務(wù)讀取智能監(jiān)控模塊記錄的豆溫、進(jìn)風(fēng)溫、出風(fēng)溫和環(huán)境溫,并在APP首頁形成溫度曲線;用戶可以通過選擇自動(dòng)烘焙模式啟用烘焙曲線,APP根據(jù)選擇的曲線解析數(shù)據(jù),通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至硬件終端,烘焙監(jiān)控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)反控咖啡烘焙機(jī)。

      2.2.3 更新UI

      當(dāng)接收到服務(wù)器或者智能監(jiān)控模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用Handler的sendEmptyMessage方法更新相關(guān)的UI。

      2.2.4 后臺(tái)完成耗時(shí)操作

      在收發(fā)服務(wù)器和智能監(jiān)控模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)消耗一些時(shí)間,為了避免用戶在使用該軟件時(shí)遇到卡頓等現(xiàn)象,這里啟動(dòng)了兩個(gè)新的線程,分別用于服務(wù)器和智能監(jiān)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

      3? 研究結(jié)果與分析

      在該文中,我們介紹了一個(gè)基于BLE4.0和Android應(yīng)用程序的藍(lán)牙通信軟件以及用于監(jiān)控的智能設(shè)備的全方位咖啡烘焙方案。該方案實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單,BLE4.0是當(dāng)今智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,并且無線網(wǎng)絡(luò)幾乎無處不在,在使用上不會(huì)存在任何問題。該軟件使用了小米MIX 2S、華為P20和vivoNEX進(jìn)行了測(cè)試,兼容性良好。

      4? 結(jié)語

      該軟件實(shí)現(xiàn)了集原料管理、烘焙監(jiān)測(cè)、智能反控、綜合評(píng)價(jià)、多維互動(dòng)為一體的360°咖啡烘焙服務(wù),用科技改變咖啡烘焙,為用戶提供專業(yè)的咖啡豆烘焙狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)質(zhì)溫控曲線的傻瓜式烘焙過程復(fù)刻。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 吳珊.Android的系統(tǒng)及應(yīng)用的架構(gòu)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019(3):148.

      [2] 芮素文.基于Android平臺(tái)軟件開發(fā)方法的研究與應(yīng)用[J].信息通信,2015(3):106.

      [3] 吳傳宇.云南咖啡豆烘焙溫度曲線試驗(yàn)研究[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013(5).

      [4] 劉家琪,劉嵩,韋亞萍,等.基于單片機(jī)的PID溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2019,37(2):219-222.

      [5] 胡成.基于Android系統(tǒng)的低功耗藍(lán)牙技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(16):45.

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