一种智能酒柜系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能酒柜系统，包括云计算数据中心和本地智能酒柜，本地智能酒柜包括柜体和内部酒架，内部酒架安装在柜体内，内部酒架包括至少一层，每层被隔板隔出至少两个酒格；柜体的内部设有微处理器、传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块、摄像头识别模块，传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块和摄像头识别模块均与微处理器连接，信息传输接口还与云计算数据中心连接，摄像头识别模块包括至少一个摄像头，摄像头的顶面面向并平行于酒瓶的二维码标签平面方向。本实用新型具有识别精度高识别精度高、抗干扰能力强、实时、自动定位酒柜中酒的位置或行为、智能化程度高的优点。本实用新型可广泛应用于智能酒柜领域。
【专利说明】一种智能酒柜系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能酒柜，尤其是一种智能酒柜系统。
【背景技术】
[0002]智能酒柜，是能对酒柜进行智能化控制、对酒进行智能化管理的酒柜类型。具体来说，智能酒柜就是能自动进行酒柜模式调换，始终让酒保持最佳存储状态，可让用户通过智能手机或电脑，随时随地了解酒柜里酒的数量、湿度温度信息，可查看每瓶酒的详细信息，包括品种、色泽、口感、醒酒时间、如何配餐与酒庄文化等信息，并可提醒用户定时补充葡萄酒。
[0003]目前，已有不少针对智能酒柜的设计方案，如申请号为201020633958.1的中国实用新型专利，公开了一种智能酒柜，该智能酒柜中使用了 RFID识别模块，可以用于自动识别酒的出柜及入柜，还可识别酒的个体信息。并且，智能酒柜的信息传输接口通过链路与应用服务器相连，该应用服务器可以与数据库服务器，网络服务器，远程操作端进行信息交互。该智能酒柜，使用户能够以更加方便快捷的方式管理自己的酒柜，同时可通过远程操控进行管理、查询等操作。
[0004]上述现有技术，采用RFID识别对酒瓶身上的信息进行读取，更加方便快捷，但仍存在着以下缺陷或不足:
[0005](I)识别验证手段单一，识别精度不高且抗干扰能力弱。上述现有专利只是采用RFID识别这一手段来进行识别验证，而RFID识别受液体、金属以及透明材质的影响较大，无法保证识别的精度；且RFID识别模块使用两个RFID天线来进行识别，无法避免两个天线在使用同一频率进行检测时的干扰。
[0006](2)无法实时、自动定位酒柜中酒的位置或行为。虽然上述现有专利的RFID识别模块可自动识别酒的出柜及入柜和酒的个体信息，但却缺乏直观、有效的方式对已存储于酒格内的酒进行准确定位，而用户获取酒柜中酒的具体位置时仍需要通过人工的方式，步骤繁多，不够人性化、智能化，且容易导致用户不能准确获取酒柜状态和造成不必要的损失。
实用新型内容
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是:提供一种识别精度高、实时、自动定位酒柜中酒的位置或行为、智能化程度高的智能酒柜系统。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种智能酒柜系统，包括云计算数据中心和本地智能酒柜，所述本地智能酒柜包括柜体和内部酒架，所述内部酒架安装在柜体内，所述内部酒架包括至少一层，每层被隔板隔出至少两个酒格；所述柜体的内部设有微处理器、传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块、摄像头识别模块，所述传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块和摄像头识别模块均与微处理器连接，所述信息传输接口还与云计算数据中心连接。
[0009]进一步，所述RFID识别模块包括至少一个RFID读写天线和至少一个RFID读写器，所述RFID读写天线通过RFID读写器进而与微处理器连接，所述RFID读写天线的顶面面向并平行于酒瓶的RFID标签平面方向。
[0010]进一步，所述摄像头识别模块包括至少一个摄像头，所述摄像头的顶面面向并平行于酒瓶的二维码标签平面方向。
[0011]进一步，所述传感器识别模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器和光纤传感器，所述光纤传感器、温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均与微处理器连接。
[0012]进一步，还包括与云计算数据中心无线连接的移动智能终端。
[0013]进一步,所述微处理器为ARM Cortex_A8处理器。
[0014]本实用新型的有益效果是:包括微处理器、RFID识别模块和摄像头识别模块，采用RFID识别与传感器识别交叉比较的方式进行识别验证，识别精度高；增加了摄像头识别模块和传感器识别模块，能实时、自动定位酒柜中酒的位置或行为，无需再通过人工的方式获取酒柜中酒的状态，较为人性化和智能化。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016]图1为本实用新型本地智能酒柜的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型一种智能酒柜系统的功能模块框图；
[0018]图3为本实用新型RFID识别模块的结构示意图；
[0019]图4为本实用新型摄像头识别模块的结构示意图；
[0020]图5为本实用新型传感器识别模块的结构框图；
[0021]图6为本实用新型实施例2的结构示意图。
[0022]附图标记:1、RFID标签；2、RFID读写天线；3、二维码标签；4、摄像头。
【具体实施方式】
[0023]参照图1和图2，一种智能酒柜系统，包括云计算数据中心和本地智能酒柜，所述本地智能酒柜包括柜体和内部酒架,所述内部酒架安装在柜体内，所述内部酒架包括至少一层，每层被隔板隔出至少两个酒格；所述柜体的内部设有微处理器、传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块、摄像头识别模块，所述传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块和摄像头识别模块均与微处理器连接，所述信息传输接口还与云计算数据中心连接。
[0024]其中，摄像头识别模块，用于识别酒格中酒瓶的二维码标签信息与形状特征信息。
[0025]云计算数据中心，用于存储采集到的酒柜信息，并提供酒详细信息的检索，使微处理器可以通过与该数据中心的网络通信实现酒柜酒品详细信息的获取和更新。
[0026]微处理器，用于根据RFID识别模块和摄像头识别模块上传的数据进行并发交叉验证。
[0027]参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述RFID识别模块包括至少一个RFID读写天线和至少一个RFID读写器，所述RFID读写天线通过RFID读写器进而与微处理器连接，所述RFID读写天线的顶面面向并平行于酒瓶的RFID标签平面方向。
[0028]其中，RFID读写天线，用于采集酒格中酒瓶的RFID标签信息；
[0029]一个RFID读写器，用于与所述RFID读写天线进行通信，对所述RFID读写天线采集的信息进行识别后发送给微处理器。
[0030]RFID读写天线的顶面面向并平行于酒瓶的RFID标签平面方向，是为了方便采集RFID标签的数据。
[0031]参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述摄像头识别模块包括至少一个摄像头，所述摄像头的顶面面向并平行于酒瓶的二维码标签平面方向。
[0032]其中，摄像头的顶面面向并平行于酒瓶的二维码标签平面方向，是为了方便采集二维码标签的数据。
[0033]参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述传感器识别模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器和光纤传感器，所述光纤传感器、温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均与微处理器连接。
[0034]其中，温度传感器和湿度传感器，用于获取酒柜内的温度和湿度。
[0035]光敏传感器，用于获取酒柜内的亮度。
[0036]光纤传感器，用于通过光学性质的变化来测量酒瓶中酒的新鲜度与酒瓶中酒的剩余量。
[0037]进一步作为优选的实施方式，还包括与云计算数据中心无线连接的移动智能终端。
[0038]系统还包括移动智能终端(如手机等)，使用户可以通过与云计算数据中心通信获取所需的息。
[0039]进一步作为优选的实施方式，所述微处理器为ARM Cortex-AS处理器。
[0040]下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0041]实施例1
[0042]参照图1和图2，本实用新型的第一实施例:
[0043]智能酒柜系统包括本地智能酒柜和云计算数据中心。
[0044]一、本地智能酒柜
[0045]本地智能酒柜包括柜体及内部酒架。酒柜内部嵌入微处理器，以及微处理器连接的各传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块以及摄像头识别模块。所述酒架安装在所述酒柜体内，包括至少一层，每层被隔板隔出至少两个酒格。下面对本地智能酒柜进行说明:
[0046](I) RFID 识别模块
[0047]RFID识别模块包括RFID读写天线和RFID读写器，所述RFID读写天线用于采集酒的信息，所述多个RFID读写天线安装在酒柜中，在同一层或同一区域的网格中安置一个或多个天线。系统包含至少一个RFID读写器，一个RFID读写器可以对应多个RFID读写天线，以保证可以覆盖整个酒柜每个酒格的标签。RFID读写器固定于酒柜内部，与微处理器电连接并可稳定通信。识别完毕后，RFID读写器将RFID读写天线并发工作采集的信息识别后发送给所述微处理器。在实际布局时，应使RFID读写天线离RFID标签的距离尽量近，以避免环境(如金属和透明材质等)对RFID识别的影响。
[0048]其中，天线的最佳功率设定可参照RF电磁波的功率密度大小(式I)调试确定。
[0049]Sr = FCit/41R"(式 I)
[0050]其中，Sr为功率密度，Pt为读写天线的发射功率,Gt为读写天线的增益,R为读写天线的发射距离。在理想情况下，式I才成立，例如在不存在衰减RF讯号的物体、可能产生干扰的外部发射器，以及来自同一信号源产生其他干扰模式之多径效应的微波暗室内。
[0051]天线的结构和位置是根据柜体的尺寸和形状经过理论测算以及实验调整的，应使得RFID读写天线与电子标签之间的视线方向没有障碍物。根据平面电磁场理论，无界均匀有耗煤质中电磁波的电场表达式为:
[0052]Eir) = KU(式 2)
a = m————声.........................................................(式3)
[°°53]ZJJti ￡■} I2
\ 2J ——
^Re {?}
[0054](式3)其中α为电磁波的衰减常数，表示每单位距离的衰减程度，单位为Np/m, INp/m =8.686dB/m ； β为相移常数,表示每单位距离滞后的相位，a +j β为传播常数。可见煤质中的电磁波损耗与煤质介电常数特性、工作频率和磁导率有关。而水、玻璃、酒精作为有耗煤质，相对介电常数分别为81、5、24，RF电磁波在穿透这些介质将产生很大的衰减，难以穿过水和酒精进行可靠的传播。因此，所以必须设计酒柜和合理布局RFID读写天线、电子标签位置，使得RFID读写天线与电子标签之间的视线方向没有障碍物，以降低电波的传播损耗。
[0055]当满足视线方向无障碍物时，RF电磁波在自由空间的损耗(FSL)由下式进行计算:
[0056]ESL = 1Log (4 ζ r/A )(式 4)
[0057]其中，r为读写天线读写距离，λ为EM波长。
[0058](2 )摄像头识别模块
[0059]摄像头识别模块应包括至少一个摄像头，固定安装于酒柜柜体内。摄像头识别模块可准确定位每个酒格的位置，并清晰成像。针对光线较差的环境，可在各个摄像头上添加灯。同时，摄像头能对获取图像进行一定的分析，除了识别二维码信息外，还可以通过识别形状特征来辨别酒格中酒的行为和真伪。
[0060](3)微处理器
[0061 ] 微处理器集成有常用的通信接口以及传感器接口，用于处理一切控制信息，是系统的核心部分。微处理器包括控制RFID读取天线读取RFID标签、摄像头读取图像标识和收集各传感器的信息；控制信息传输接口与云计算数据中心进行信息交互以及控制液晶触摸台的操作。
[0062]微处理器可以米用ARM Cortex_A8处理器。ARM Cortex_A8处理器属于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架构。它是ARM的第一款超标量处理器，具有提高代码密度和性能的技术，用于多媒体和信号处理的NEON?技术，以及用于高效地支持预编译和即时编译Java及其他字节码语言的Jazellefceg ;运行时间编译目标(RCT)技术。同时，ARM Cortex_A8处理器是首款基于ARMv7体系结构的产品，能够将速度从600MHz提高到IGHz以上。Cortex-AS处理器可以满足需要在300mW以下运行的移动设备的功率优化要求；以及需要2000 Dhrystone MIPS的消费类应用领域的性能优化要求。
[0063](4)传感器识别模块
[0064]传感器模块的位置无严格规定，只需将其合理布局于酒柜的内部，经过测试可以准确地读取所需参数即可。同样的，传感器与微处理器电连接并传输所读取的参数。配合这些传感器模块可以为用户提供酒柜更全面的环境信息如柜内的基本温湿度、柜内的亮度、各酒的剩余容量以及酒的新鲜度等。本实用新型温度传感器、湿度传感器和光敏传感器，均与现有的温度传感器、湿度传感器和光敏传感器工作原理相同。
[0065]而光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。光纤传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
[0066](5)其他部分
[0067]液晶触摸操控台包括LCD触摸屏或点阵触摸屏，安装在所述柜体的上方，与所述微处理器电连接。
[0068]所述信息传输接口与所述微处理器电连接，包括RJ-45以太网接口、串口和蓝牙接口等数字信息传输接口。
[0069]本实用新型通过互联网传输链，可以实现通过手机和/或笔记本电脑等终端控制和监控酒柜(如随时获得酒柜中温度信息、防盗信息、存货量以及物品的个体信息，控制系统自动上锁，自动更新数据等)。
[0070]二、云计算数据中心
[0071 ] 本地智能酒柜通过信息传输接口(如以网络接口)连入互联网，与云计算数据中心进行通信。云计算数据中心除了可以提供酒柜信息的检索外，还能对用户的行为进行记录，对各项数据进行采集分析，并适时反馈服务信息予用户(如推荐一些用户可能喜欢的酒、通知用户哪类酒偏少需要补充以及告知用户某瓶酒就要过期了等)。
[0072]RFID读写天线、摄像头以及各类传感器电连接到微处理器，微处理器收集到各传感器感知信息后，进行一定的分析验证处理，接着将处理后的信息数据通过网络传输到云计算数据中心。
[0073]该云计算数据中心存储采集到的酒柜信息，并提供酒详细信息的检索，微处理器可以通过与该云计算数据中心的网络通信而实现酒柜酒品详细信息的获取和更新。
[0074]实施例2
[0075]下面对本实用新型的具体工作过程进行说明:
[0076](一)系统准备
[0077]a.按照本实用新型的图1-5搭建好系统，为每瓶酒添加包含个体识别信息的RFID电子标签与二维码标签。由于酒瓶通常为圆柱型，本实用新型可采用直径为1mm的RFID纸质贴胶标签以及12mm*12mm的二维码标签。在贴标签时,可将二维码标签与RFID标签复合，并将二维码标签置于表面，一齐贴到酒瓶盖处，以便于RFID读写天线以及摄像头的检测，避免酒瓶的放置旋转角度对识别的影响。在酒柜内布置多个RFID天线，以辐射覆盖全部酒格范围，使得每瓶酒入柜时标签向着天线的方向，视野范围内无障碍物。同时根据RFID天线的读写距离，调试设置功耗较低的发射功率。
[0078]以设仅有I层长100cm、宽1cm的储酒层的酒柜为例，该储酒层含有10个酒格，均长1cm宽10cm。假设现用的一款RFID读写天线,要求在+20dBm下选择较合适的发射功率Pt。我们可以设置发射功率Pt从+20dBm递减，并记录对应的读写距离R，最后在读写距离符合要求的情况下，由理想条件下功率密度一定时及2 <c ft的关系，选取及2 <c 值最大时的功率作为天线的发射功率。
[0079]设经上述方法计算和测量后得到的最佳发射功率为+15dBm，并计算得其相应的面向标签平均最大可靠读写距离(区别于最大读写距离，是可以稳定识别标签的最大距离)为1cm0由于10cmX2X5=100cm，此时面向标签水平均匀安装5个RFID读写天线即可在理论上恰好覆盖全部酒格范围。但为了在实际的RFID检测具有更好的稳定性，需在布局上留出一定的冗余量，因此在本例子中，可布置水平均匀安装6个RFID读写天线，使得两两天线间有(6 X 20-5 X 20) /5=4cm的辐射交集区，此即为天线检测临界区。
[0080]同理，对于多层酒柜，在天线布局时也可以按本例的方法，从水平及垂直方平均布局配置天线位置，从而完成对整个酒柜天线的布局。
[0081]b.在酒柜中安装若干个摄像头(具体个数可根据实际需要灵活设置)，以保证可清晰检测放入酒柜中每个酒格上物品的二维码标签并准确定位。
[0082]c.将微处理器与RFID读写器以及摄像头电连接起来，同时连接系统的其它部件(如传感器模块、触摸显示屏操作台等)，并保证各个模块与微处理器通信正常以及可联网。安装好的系统如图6所示。
[0083](二)系统运行
[0084]a.闭合酒柜时:触摸显示屏操作台的显示屏显示目前酒柜的概要信息，包括酒柜中酒的总数，联网参数、柜中环境信息如柜中的温度、湿度、亮度等。用户可以不打开酒柜，只需通过与触摸显示屏的交互就获取酒柜中存酒的详细信息(包括物品的出柜/入柜信息、库位信息、真伪信息、产地信息、新鲜度以及每瓶酒剩余酒量等)，十分方便快捷。
[0085]b.酒入柜:当用户将一支酒加入柜中某个酒格时，负责监测那部分的RFID读写天线以及摄像头同时工作，确认获取酒的索取信息，并经过网络从云计算数据中心获取酒的详细信息，更新相关内容，将酒的信息显示在触摸显示屏操作台的屏幕或者用户的终端。显示的信息包括酒的名称、出柜/入柜信息、库位信息、真伪信息、产地信息新鲜度以及每瓶酒剩余酒量等。
[0086]c.酒出柜:与酒入柜类似，用户取出一支酒时，酒柜将自动识别并输出显示该酒的信息，供用户查看。
[0087]d.伪造物品入柜:若酒不是正品，系统能第一时间识别，通过蜂鸣器等发出警告，同时发送相关警告信息予用户。
[0088]e.偷窃偷换行为:酒柜系统时刻对酒品行为及特征进行检测，若发现酒柜中有非酒类物品，立即报警。同时，在酒柜处于保护状态时，若柜中的酒被拿走，系统也会报警。
[0089]f.置于酒柜中的多个RFID读写天线并发识别检测，能对每个酒柜中RFID电子标签进行识别。同时，摄像头也对柜中内容进行识别。两种检测方法识别后的数据将传输至微处理器。微处理器对数据进行验证分析，如果正确读取了物品的信息，则自动向云计算数据中心发送检索指令。
[0090]h.各传感器实时收集到的感知信息，如温湿度传感器收集的柜内温湿度、光纤传感器收集的新鲜度、酒余量相关参数等，通过电连接传输到微处理器，微处理器收集到各感知信息后，进行简单的分类处理，然后发送到云计算数据中心进行实时存储更新。
[0091]1.用户可以通过本地或者由终端设备(如手机、笔记本电脑等)，向智能酒柜或者云计算数据中心发出控制和访问指令，并可接收智能酒柜或云计算数据中心传来的信息。云计算数据中心可以存储物品的相应信息，包括物品的出柜/入柜信息、库位信息、真伪信息、产地信息、新鲜度以及每瓶酒剩余酒量等。
[0092]j.云计算数据中心收集酒柜的酒品信息、用户的行为信息，分析数据分析用户行为和酒柜状态，并适时反馈服务信息予用户(如告知用户某瓶酒快喝完了、某瓶酒快过期了以及等)。
[0093]以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种智能酒柜系统，其特征在于，包括云计算数据中心和本地智能酒柜，所述本地智能酒柜包括柜体和内部酒架,所述内部酒架安装在柜体内，所述内部酒架包括至少一层,每层被隔板隔出至少两个酒格；所述柜体的内部设有微处理器、传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块、摄像头识别模块，所述传感器识别模块、液晶触摸操控台、信息传输接口、RFID识别模块和摄像头识别模块均与微处理器连接，所述信息传输接口还与云计算数据中心连接；所述摄像头识别模块包括至少一个摄像头，所述摄像头的顶面面向并平行于酒瓶的二维码标签平面方向。
2.根据权利要求1所述的一种智能酒柜系统，其特征在于，所述RFID识别模块包括至少一个RFID读写天线和至少一个RFID读写器，所述RFID读写天线通过RFID读写器进而与微处理器连接，所述RFID读写天线的顶面面向并平行于酒瓶的RFID标签平面方向。
3.根据权利要求1所述的一种智能酒柜系统，其特征在于，所述传感器识别模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器和光纤传感器，所述光纤传感器、温度传感器、湿度传感器和光敏传感器均与微处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能酒柜系统，其特征在于，还包括与云计算数据中心无线连接的移动智能终端。
5.根据权利要求1所述的一种智能酒柜系统，其特征在于，所述微处理器为ARMCortex-A8 处理器。
【文档编号】G06K17/00GK203943326SQ201420056713
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】吴贺俊, 赖子舜, 洪福强 申请人:中山大学