基于微信小程序的智能膳食分析系统

引言

近年来，人们因为快节奏的生活方式而无暇顾及自己的饮食，从而养成了一系列不良的饮食习惯。营养过剩会导致高血压、糖尿病等慢性疾病，而营养不良又会影响人体各方面的发育。据国际糖尿病联盟（IDF）公布的数据显示，2014年全球共有糖尿病患者3.87亿人，而中国的患者数量居全球首位，且患病率呈逐年上升趋势。可见，虽然我国的国民经济实力有所发展，但忽视了身体健康问题。从营养学角度出发，合理的膳食结构不但要有充足的能量供应，同时也需要足量的维生素和微量元素供给。因此，在日常饮食中，只有注重饮食的合理性以及健康性，才能减少慢性病的发生，提升工作效率与生活质量。

国内已有一些指导人们健康饮食的膳食分析软件，此类软件需手动输入一天所吃的食物信息，应用不方便，且输入的数据存在较大误差，导致分析结果出现偏差。

为了更好地指导人们健康饮食，也为了让餐饮服务更好地满足用餐者的消费需求，设计开发了一款以大数据为基础的膳食分析系统。智能餐盘系统利用RFID射频识别技术，自动获取用户的用餐数据，通过WiFi模块将用户用餐数据上传至OneNet云服务器，云端软件自动处理用户的饮食数据，用户可在微信小程序中实时查看自己的饮食分析结果，从而进一步改善自己的膳食搭配。同时，用户还可通过微信小程序向系统餐饮合作服务方反馈建议，为餐饮服务方的经营提供支持。

本系统基于用户实际用餐大数据完成膳食分析，简化膳食评价流程，增强膳食分析的可靠性，实现了膳食分析的智能化。

1系统功能分析与方案设计

1.1系统功能分析根据需求分析，本系统需实现以下功能：

（1）饮食分析：用户可知晓用餐的热量、三大营养素、微量元素的摄入情况；

（2）余菜查询：通过计算已售菜品的数量来反映食堂余菜量；

（3）饮食周报：每周向用户发送一个饮食周报（卡路里摄入情况，摄入营养素比例，饮食时间波动情况，饮食建议），为用户下周的饮食提供参考；

（4）饮食定制：根据用户的需求，系统提前为用户提供几种营养菜谱，供用户选择；

（5）尚食圈：为用户提供一个社交平台。

1.2系统方案设计

本系统主要由用餐数据采集与发送模块，云服务器端数据处理模块和用户微信小程序模块组成。其具体设计方案如下所示：

（1）用餐数据采集与发送模块由RC632读卡器、RC522读卡模块、WiFi模块、12864液晶显示模块、LCD液晶显示屏组成。RC632读卡器用以采集餐饮数据；RC522读卡模块用以收集用户身份数据；WiFi模块将用户的餐饮数据和身份数据发送至服务器端；12864液晶显示模块和LCD液晶显示屏分别显示餐饮数据和用户身份数据。

（2）云服务器端数据处理模块：通过TCP协议来接收用户餐饮数据和用户身份数据，在云端处理用户的数据，供小程序通过HTTPS请求获取数据。

（3）用户微信小程序：用户可通过扫描餐桌上的二维码进入小程序，也可在微信中搜索附近的小程序进入。小程序中包含有饮食分析、余菜查询、饮食定制、饮食周报等功能。

系统总体设计如图1所示。

图1 系统总体设计框图

2硬件模块设计与实现

2.1菜品识别模块

系统采用RC632读卡器模块。MFRC632是飞利浦公司推出的适用于工作频率为13.56MHz的非接触式智能卡和标签，适用于多种ISO非接触式标准。其电路原理如图2所示。

图 2 RC632 读卡器电路原理图

2.2身份识别模块

MFRC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片。电路原理如图3所示。

图 3 RC522电路原理图

2.3WiFi传输模块

本系统采用的WiFi模块为乐鑫公司设计的ESP8266模块。利用ESP8266WiFi模块连接当前局域网，通过AT指令根据服务器的IP和端口连接服务器。之后传输用户身份数据及餐饮数据。ESP8266电路原理如图4所示。

图 4 ESP8266电路原理图

2.4显示模块

本模块使用12864液晶显示模块。带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

本作品通过12864显示屏显示菜品的信息以及用户信息及刷卡消费的结果。

3系统软件设计与实现

3.1初始化界面设计

本系统的显示界面（微信小程序）主要负责显示服务信息以及接收来自云服务器的数据。该部分程序基于JavaScript编程实现。其整体设计和基本算法的架构流程如图5所示。

图 5 系统初始化流程图

3.2微信小程序各功能界面设计

3.2.1饮食分析

本功能通过基于RFID芯片的ID号比对食物数据库实现。此功能可让用户知晓自己就餐所摄入的卡路里等相关参数，并为用户提供科学的饮食建议，其整体设计架构流程如图6所示。

图 6 本餐分析操作流程图

3.2.2余菜查询

此选项通过检测已售卖的菜品数，可根据餐厅每日计划的菜品数量得到当前餐厅的余菜数。通过小程序查询餐厅余菜数及菜品位置，方便用户知道当前餐厅是否有自己想吃的菜品，同时还可节约用户寻找菜品的时间，让餐厅的服务更加人性化。其整体设计架构流程如图7所示。

图 7 余菜查询设计流程图

3.2.3饮食周报

此功能基于用户一周的用餐数据，通过专业图标为用户提供了一系列权威分析，其分析理论依据为营养学相关理论。该功能通过总

结用户一周的饮食情况来帮助用户均衡膳食结构并提供未来一周的饮食指导，旨在降低因饮食问题而导致的慢性病的发病率。饮食周报操作流程如图8所示。

图 8 饮食周报操作流程图

3.2.4饮食定制

此功能为用户提供了专属的营养套餐。用户输入自己的相关健康信息，如身高、体重等，系统根据这些信息及平常的用餐习惯，自动为用户提供营养套餐。用户提前一天选择好自己喜欢的套餐，第二天只需凭小程序里的号码到餐厅的专属窗口领取自己的套餐即可。餐厅可根据自身情况，自行设定专属套餐的数量。此功能主要服务于一些有特定饮食需求的人群，比如对特定食物过敏的人群、糖尿病人等，其整体设计的架构流程如图9所示。

图 9 饮食定制操作流程图

3.2.5尚食圈

此功能提供了该小程序的用户交流平台，用户可在上面发表自己的相关动态。随着社交网络的发展，美食这一高度生活化的话题相比于其他话题更受到人们的青睐。其整体设计的架构流程如图10所示。

图10 尚食圈操作流程图

3.3服务器端的设计与实现

服务器端主要由三个模块组成，其结构如图11所示。具体的模块说明如下：

（1）服务器的监听：通过Flask框架搭建5000通信端口，通过该端口发送与接收HTTP请求；

（2）读取数据库信息：顶层构建peeweeModel对象，底层通过peewee框架对数据库进行具体操作。底层使用MySQL框架对数据进行管理；

（3）向移动云端发送数据：通过OneNET云平台的API公共接口获取数据。

图11 服务器结构图

4创新点分析

4.1智能化

智能结算台自动将用户用餐数据发送到云端进行处理，与市面上大部分饮食分析软件不同，无需手动添加用餐信息，大大节约了时间。同时用户只需进入微信小程序即可查询到相关分析结果，帮助用户建立良好的饮食习惯。

4.2便携性

使用者若在配有该系统的餐厅用餐，通过扫描餐桌上的二维码就可以进入小程序。只需在小程序上绑定餐卡信息，无需下载APP即可享受到媲美营养师的一系列服务。操作简单，适用于各年龄层的人群。

4.3扩展性

本系统主要针对高校餐厅或稍加改动应用于医院，针对患有慢性病的人群进行特殊营养干预并建立就餐人员健康档案。

5结语

本文设计了一款基于微信小程序的智能膳食分析系统，以云服务器为核心，将硬件收集信息模块和微信小程序模块相结合，在有效解决食堂拥挤问题的基础上，满足现代人对饮食的高要求以及特定人群的饮食需求，进而均衡国民膳食结构以及增强国民的饮食健康意识。此外，在人们追求膳食营养的社会背景下，其在餐饮事业上能够有更好的推广前景。