一种智能货物管理系统、方法及智能储物柜与流程

本发明涉及货物智能管理技术领域，特别涉及一种智能货物管理系统、方法及智能储物柜。

背景技术：

现有技术下，在无人售货商店内需要应用物品数量检测，主要应用了rfid标签统计技术和图像识别技术，但这两种技术分别存在以下缺点：

1.rfid标签统计技术，利用射频感应，比较准确的检测出放置在货柜内的物品数量，但是需要货柜内的所有物品均帖上一张rfid标签，否则将无法准确记录物品数量，并且针对金属容器包装或液体类的物品，对rfid射频信号有屏蔽、削弱作用，存在误识别的隐患；

2.图像识别技术，利用货柜内的摄像头对货柜内所有物品进行拍摄，并将图片通过互联网上传到图像识别服务器进行识别匹配，在准确判断出货柜内所有物品的品类后，还需要对相同品类的物品进行数量统计，最终得到识别结果。目前，该方法技术成熟度低，实现难度大，市面上仅有通过图像识别的方法来检测物品种类，但还未出现利用图像识别检测物品数量的成熟案例。货柜内的摄像头难以保证可以拍摄到货柜内所有物品，在一定程度上不可避免地出现物品类别误识别或数量检测出错等问题。

另外，现有的无人售货商店还采用条码扫描、语音输入以及多种方式相结合，通过条码扫描的方法输入物品类别和数量。但是，由于扫描条码的可靠性不高，极易出现条码破损无法扫描识别的情况，因此这种方法无法保证每个物品录入都是正确的；而类似于语音输入及多种方式相结合的方法操作繁琐，误识别率高，极大的降低了用户使用体验。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种智能货架及智能货物管理系统和方法，能够实现物品类别和数量的识别，并具有较好的用户体验。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种智能货物管理系统，包括智能储物柜以及与所述智能储物柜通信连接的服务器，其中，所述智能储物柜包括柜体以及设置在所述柜体内部的多个搁板，相邻两个所述搁板形成一隔层；所述智能储物柜还包括：多个光幕传感器，每个所述光幕传感器对应设置在一所述搁板上，以在对应的隔层形成感应光幕，用于在有物体穿过所述感应光幕进入隔层时产生包含识别信息的触发信号；其中，每个所述光幕传感器预先被设置一用于标识对应搁板位置的识别信息；多个压力传感器单元，每个所述搁板上阵列排布多个所述压力传感器单元，用于在压力出现变化时产生相应的电信号；控制器，与每个所述光幕传感器和每个压力传感器单元电连接，用于响应所述触发信号确定对应的搁板，并对分布在所述搁板上的压力传感器单元产生的电信号进行采集；所述服务器用于预先保存所述智能储物柜中每个所述搁板上所放置物品的类别信息及位置信息；还用于将所述物品当前的位置信息与预先保存的对应搁板上所放置物品的类别信息及位置信息进行对比，确定发生变化的物品信息及数量；其中，所述物品当前的位置信息是在所述光幕传感器停止产生所述触发信号时由所述控制器或所述服务器根据采集到的所述电信号确定。

其中，所述服务器与一电子银行服务器通信连接，所述服务器还用于根据确定发生变化的所述物品信息和数量生成对应的购买订单，并响应结算指令访问所述电子银行服务器进行所述购买订单的扣款结算；其中，所述结算指令至少包含用于扣款结算的电子银行账户信息。

其中，所述服务器还用于根据确定发生变化的所述物品信息和数量生成对应的购买订单；所述系统还包括移动终端，与所述服务器及一电子银行服务器通信连接，所述移动终端用于接收所述购买订单，并响应结算指令访问所述电子银行服务器进行所述购买订单的扣款结算；其中，所述结算指令至少包含用于扣款结算的电子银行账户信息。

其中，所述系统还包括输入终端，与所述服务器通信连接，用于设置每个所述搁板上放置的物品信息，并保存在所述服务器中。

其中，所述服务器为本地服务器，所述系统还包括网络服务器，通过一路由器与所述本地服务器通信连接；所述本地服务器还用于将采集到的每个所述搁板上所放置物品的类别信息及位置信息发送至所述网络服务器进行保存。

其中，根据权利要求5所述的智能货物管理系统，其特征在于，所述网络服务器与一电子银行服务器通信连接；所述服务器还用于根据确定发生变化的所述物品信息和数量生成对应的购买订单，并响应结算指令将所述购买订单以及用于扣款的电子银行账户信息发送至所述网络服务器，使所述网络服务器访问所述电子银行服务器进行所述购买订单的扣款结算；其中，所述结算指令至少包含用于扣款结算的电子银行账户信息。

其中，所述服务器包括：数据接口，用于与所述控制器电连接，以接收所述控制器发送的数据；以及网络接口，用于通过所述路由器与所述网络服务器通信连接，以与所述网络服务器进行数据交互。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种智能储物柜，包括柜体以及设置在柜体内部的多个搁板，相邻两个所述搁板形成一隔层，所述储物柜还包括：多个光幕传感器，每个所述光幕传感器对应设置在一所述搁板上，以在对应的隔层形成感应光幕，用于在有物体穿过所述感应光幕进入隔层时产生包含识别信息的触发信号；其中，每个所述光幕传感器预先被设置一用于标识对应搁板位置的识别信息；多个压力传感器单元，每个所述搁板上阵列排布多个所述压力传感器单元，用于在压力出现变化时产生相应的电信号；控制器，与每个所述光幕传感器以及每个压力传感器单元电连接，用于响应所述触发信号确定对应的搁板，对分布在所述搁板上的压力传感器单元产生的电信号进行采集，使与所述智能储物柜通信连接的服务器将所述物品当前位置信息与预先保存的对应搁板上所放置的物品位置信息进行对比，确定发生变化的物品信息及数量；其中，所述物品当前的位置信息是在所述光幕传感器停止产生所述触发信号时由所述控制器或所述服务器根据采集到的所述电信号确定。

其中，还包括输入单元，用于预先设置每个所述搁板上放置的物品信息，并发送至所述服务器进行保存。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于智能储物柜实现的智能货物管理方法，所述智能储物柜包括多个搁板，每个搁板上设置一光幕传感器以及阵列分布多个压力传感器单元，所述方法包括：接收一所述光幕传感器发送的包含识别信息的触发信号；其中，每个所述光幕传感器预先设置对应的识别信息用于标识对应搁板位置，所述触发信号是所述光幕传感器在检测到有物体进入储物柜内一隔层中时产生；根据所述触发信号确定对应的搁板，并采集所述搁板上分布的压力传感器单元产生的电信号；判断是否持续接收到所述光幕传感器发送的包含识别信息的触发信号；以及在停止接收到所述触发信号时，根据采集到的电信号确定所述物品当前的位置信息，或者将采集到的电信号发送至与所述智能储物柜通信连接的服务器以确定所述物品当前的位置信息，使所述服务器将所述物品当前的位置信息与预先保存的对应搁板上所放置的物品位置信息进行对比，确定发生变化的物品信息及数量。

以上方案中，利用压力传感器阵列对储物柜内的物品数量进行识别，解决了当前储物柜无法通过简易的方法实现物品数量判别的问题；并利用光幕传感器和服务器对储物柜物品的出入进行记录及管理，根据物品数量统计可直接生成物品售卖订单，为无人售货的实现提供数据接口。进一步地，通过储物柜内各个隔层上的压力传感器阵列可以获得压感分布图，以准确判别每种包装物品或饮料在储物柜内的精确数量，对不同包装方式(金属包装)的物品或饮料均可正常识别，并结合光幕传感器进行储物柜内的物品饮料管理，为无人售货商店提供一种方便可用的自动售货储物柜。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的一种智能货物管理系统的结构示意图；

图2是图1所示的智能储物柜的搁板结构示意图；

图3是图1所示的智能储物柜的搁板上放置物品时侧面状态示意图；

图4是图1所示的智能储物柜的搁板上放置物品时俯视状态示意图；

图5是图1所示的智能储物柜的搁板上放置物品时的感测到的压力分布状态示意图；

图6是本发明第二实施方式中的一种智能货物管理系统的结构示意图；

图7是图6所示的智能货物管理系统的硬件结构示意图；

图8是本发明实施方式中的一种智能货物管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1，为本发明实施方式中的一种智能货物管理系统的结构示意图。该系统10包括服务器20和智能储物柜30。其中，该智能储物柜30与该服务器20通信连接，进一步地，该服务器20还能够与多个智能储物柜30进行通信连接。在本实施方式中，该智能储物柜30为冷柜，在其他实施方式中，该智能储物柜30还可以是其他用于展示、销售物品的储物柜、酒柜、冷柜、冰箱或者货架。该服务器20可以是本地服务器或计算机，还可以是远端的网络服务器，如，云服务器。

该智能储物柜30包括柜体31、设置在柜体31内部的多个搁板32、以及设置在每个搁板32上的光幕传感器33，如图所示，这些搁板32沿柜体31的竖直方向平行排布，相邻的两个搁板32形成一个隔层，以容纳放置在搁板32上的物品。同时，每个光幕传感器33设置在搁板32的外侧的边缘上，对应的光幕传感器33在对应的隔层空间边缘形成感应光幕。进一步地，每个光幕传感器33预先被设置一识别信息，用于标识其对应搁板33的位置。当有物体(例如，用户的手)穿过感应光幕进入隔层时，形成该隔层的光幕传感器33检测到感应光幕被遮挡时产生包含识别信息的触发信号，并将该触发信号传输至控制器35。具体地，该光幕传感器32会持续形成感应光幕，因此，在用户的手进入隔层内部时，由于用户的手是持续穿过并遮挡感应光幕，因此光幕传感器32会持续产生触发信号；在用户的手移出隔层时，离开后不会再遮挡感应光幕，因此，光幕传感器32会停止产生该触发信号。

进一步地，请同时参阅图2，该储物柜30还包括：

多个压力传感器单元34，其中，每个搁板32上阵列排布多个压力传感器单元34，用于在压力出现变化时产生相应的电信号。在本实施方式中，该压力传感器单元34为压感薄膜传感器，每个搁板32上都覆盖一层由多个单点压感薄膜传感器组成的压感薄膜传感器矩阵，单点压感薄膜传感器分布越密集，检测精度越高，因此，组成每个搁板32上覆盖的压感薄膜传感器矩阵的单点压感薄膜传感器的数量根据具体情况进行设置，例如，根据展示售卖的物品体积大小确定分布的数量。

控制器35，与每个光幕传感器33以及每个压力传感器单元34电连接，用于根据触发信号确定对应的搁板，并对该搁板上分布的压力传感器单元34产生的电信号进行采集。

在一实施方式中，该控制器35还用于在停止接收到触发信号时，根据采集到的电信号确定放置在该搁板上的物品当前的位置信息，以及将确定的物品当前的位置信息发送至服务器20。

服务器20在接收到控制器35发送的物品当前的位置信息时，与预先保存的物品信息和位置信息进行对比，确定该物品的数量变化。其中，服务器20预先保存智能储物柜30中每个搁板32上所放置物品的类别信息及位置信息。

具体地，控制器35对接收到的触发信号进行识别以判断产生该触发信号的光幕传感器32的位置，即，确定需要采集压力值电信号的搁板32。确定了对应的搁板32后，该控制器35响应该触发信号采集该搁板32的压力传感器单元34所产生的电信号，但并不对所采集到的电信号进行处理。进一步地，如上所述，当光幕传感器32停止产生触发信号时，该控制器35不再接收到触发信号，此时，该控制器35对采集到的电信号进行识别和分析，确定对应搁板32上物品的位置信息，并将该数量上传至服务器20。

在另一实施方式中，该控制器35还用于在停止接收到触发信号时，将采集到的电信号发送至服务器20。

服务器20用于根据控制器35发送的电信号确定对应搁板32上物品当前的位置信息，并将该当前位置信息与预先保存的物品信息和位置信息进行对比，确定该物品的数量变化。

以上，利用该智能货物管理系统10能够自动识别被用户取走的物品及数量，还可以自动识别由管理员添加的物品及数量从而更新库存数据。

请同时参阅图3-5，下面将结合附图对智能储物柜30的工作原理进行详细说明。

该压力传感器单元34可以检测出物品对其造成的精确压力值，当压力值产生变化时，该压力传感器单元34将输出不同的电信号至控制器35。

根据此原理，在设置有压力传感器阵列的储物柜搁板32上随意放置几瓶饮料，如图3、图4所示，此时物品下方的压力传感器单元34将分别产生电信号，压力传感器矩阵可准确的检测出物品放置在搁板32上的具体位置。例如，当搁板32上放置多瓶易拉罐装可乐时，可乐瓶底部对压力传感器矩阵的压力形成多个压力环，相应的电信号数据将反馈至控制器35。

控制器35进行数据对比判别及分析，将数据信号抽象成压力感应图，如图5所示，每一个压力传感器单元34相当于一个像素点，当多个像素点均有压力变化时，即有物品放置，这样就可以在知道所放置物品的物品信息(如，包装形状、尺寸、品名等)的情况下自动识别出当前放置于搁板32上的物品数量。

服务器20需要预先保存智能储物柜30中每个搁板32上所放置物品的类别信息及位置信息，即，该系统在应用前需要把尽可能多不同包装规格的物品放置于压力传感器矩阵上，记录下每种不同种类物品包装的压力感应数据，最后形成一个压力感应参数数据库，例如，放置一瓶易拉罐可乐到搁板上时，易拉罐底部与搁板的接触面为具有特定尺寸的环状，那么该环形接触面的传感器单元将出现信号变化如图5。得到物品的压力感应参数后，可将参数与数据库内的参数进行匹配，即可知道不同压感区域所放置的物品类别，并且可统计同种规格类别物品(例如：330ml易拉罐包装的可乐)的数量。

请再次参阅图1，该系统10还包括输入终端40，在本实施方式中，该输入终端40与服务器20通信连接，在其他实施方式中，该输入终端40还可以设置在智能储物柜30上，与控制器35电连接。该输入终端40用于设置每个搁板32上放置的物品信息。

具体地，用户通过输入终端40设置储物柜30内每个搁板32上放置的物品信息，并将对应的数据上传至服务器20保存。这样是为方便储物柜管理以及美观(如，饮料整齐摆放)，且符合实际应用场景，储物柜内每个搁板32分别放置同一种类别的物品。

进一步地，管理员根据设置完成的物品放置类别在对应的搁板32上放置相应类别的物品(例如：330ml易拉罐包装的可乐)，压力传感器阵列将压力变化的电信号发送至控制器35，以对电信号进行识别和分析确定搁板32上的物品数量，将数量与类别进行一一对应，并将数据上传至服务器20保存。

进一步地，该服务器20在确定发生变化的物品信息和数量，生成对应的购买订单。具体地，该服务器20中的保存的物品信息还包括物品售价，在其他实施方式中，物品售价还可以是服务器20从网络服务器中下载并获取，其中，该网络服务器是与该服务器通信连接的，用于管理物品的服务器。在确定发生变化的物品信息和数量后，该服务器20根据该物品的售价和数量自动生成物品购买订单，计算订单金额，并提供结算数据与支付系统实现物品结算。具体地，该服务器20与电子银行的服务器通信连接，用户对购买订单的结算可直接通过电子银行进行扣款，例如，用户通过刷卡对购买订单进行结算时，服务器20将获取到的银行卡信息发送至电子银行服务器，使得该电子银行服务器根据银行卡信息、购买订单信息以及支付指令自动完成关联银行账户的扣款，并进一步地将结算信息通过网络发送至服务器20进行保存，服务器20相应地将购买订单与结算信息保存起来。

在一实施方式中，该系统10还包括移动终端(图未视)，与服务器20及电子银行服务器通信连接，该移动终端用于接收购买订单，并响应结算指令访问电子银行服务器进行所述购买订单的扣款结算。例如，该购买订单以二维码的形式显示在服务器20附带的显示屏上，用户通过移动终端的微信或支付宝识别该二维码以获取购买订单的计算信息，进行订单支付，通过微信或支付宝访问其对应绑定的电子银行的账户自动完成扣款结算。

再一实施方式中，在智能储物柜30的柜体表面还设置一区域用于显示或展示该智能储物柜30的身份识别码，该身份识别码可以是二维码或条码，用户利用移动终端扫描识别该身份识别码以与服务器20建立通信连接。在用户取用物品完成后，服务器20生成相应的购买订单，并直接将该购买订单发送至与其连接的用户终端，使得用户通过移动终端的微信或支付宝访问其对应绑定的电子银行的账户自动完成扣款结算。

请参阅图6，在其他实施方式中，该服务器20’为本地服务器，该系统10’还包括网络服务器50’，通过路由器60’与本地服务器20’通信连接。在本实施方式中，一台网络服务器50’能够与多个本地服务器20’进行通信连接，用于对多个智能储物柜30’进行管理，即，保存多个智能储物柜30’的物品类别信息及数量。具体地，本地服务器20’作为数据中继终端，向网络服务器50’传送智能储物柜30’的物品存放信息(类别、数量等)和购买订单。该网络服务器50’与电子银行的服务器通信连接，本地服务器20’将生成的购买订单发送至网络服务器50’。在用户进行购买订单结算时，该本地服务器20’还将该用户的结算信息(如，银行账户信息)发送至网络服务器50’。网络服务器50’根据购买订单信息以及用户结算信息向电子银行请求结算，以使电子银行自动完成关联银行账户的扣款。相应地，在结算完成后，电子银行会将结算信息同步至网络服务器50’以及本地服务器20’中进行保存。

进一步地，请参阅图7，本地服务器20’包括：数据接口，用于与控制器35’电连接以接收控制器’发送的数据。网络接口，用于通过路由器60’与网络服务器50’通信连接，以与网络服务器50’进行数据交互。其中，该网络服务器50’为云服务器。

在一实施方式中，该系统10还包括移动终端(图未示)，该服务器20生成的购买订单具有识别码，移动终端可通过对识别码的识别获取购买订单信息，并在移动终端上与支付系统进行通信实现结算。例如，服务器20生成二维码形式的购买订单，移动终端通过扫描识别二维码以获得购买订单。

应用场景举例：下面将以冷柜为例对本发明进行举例说明。

具体地，在本实施例中的场景为便利店，智能储物柜为冷柜，服务器20’为便利店的收银结算计算机，网络服务器50’为便利店管理云服务器。便利店的工作人员将带有包装的食品或饮料放入冷柜搁板之前，通过输入终端(冷柜主机或其他与系统相连的智能输入终端)设置每个搁板放置食品或饮料的详细类别，隔层物品放置完成后，通过压力传感器阵列判别当前搁板所放置的物品数量。在本实施方式中，便利店的工作人员还可以通过输入终端输入每个搁板放置食品或饮料的详细类别以及对应的数量和价格。

利用每两个搁板之间的光幕传感器进行人手取物检测，当有顾客打开自动售货冷柜并伸手到某一隔层要拿物品时，该隔层的光幕传感器将被触发，通知控制器进行压力感应检测，当用户拿走物品关上冷柜门后，控制器将重新计算检测得到当前搁板的物品数量，冷柜内所有物品的数量都将被重新检测及计算，并将计算结果通过本地计算机上传至云服务器，与原有数据库内的数量存储结果进行对比，即可判定用户本次拿走了什么类别的物品以及数量。统计得出用户本次拿走的物品类别及数量之后，本地计算机可根据先期通过输入终端输入的物品单价，自动生成购物订单，为无人售货自动结算提供订单服务。在其他实施方式中，在统计得出用户拿走的物品类别及数量时，本地计算机还可以访问云服务器以获取对应物品的单价，以相应地生成购买订单。

以上，利用压力传感器阵列对储物柜内的物品数量进行识别，解决了当前储物柜无法通过简易的方法实现物品数量判别的问题；并利用光幕传感器和服务器对储物柜物品的出入进行记录及管理，根据物品数量统计可直接生成物品售卖订单，为无人售货的实现提供数据接口。通过储物柜内各个隔层上的压力传感器阵列可以获得压感分布图，以准确判别每种包装物品或饮料在冷柜内的精确数量，对不同包装方式(金属包装)的物品或饮料均可正常识别，并结合光幕传感器进行储物柜内的物品饮料管理，为无人售货商店提供一种方便可用的自动售货储物柜。

请参阅图8，为本发明一实施方式中的智能货物管理方法的流程示意图，该实施方式示出的方法应用于如上所述的智能货物管理系统。其中，该智能货物管理系统包括通信连接的智能储物柜和服务器，服务器中预先保存了储物柜中各个搁板上放置的物品类别信息及数量，其中，物品类别信息包括包装规格、售价。该方法包括：

步骤s70，接收一光幕传感器发送的包含识别信息的触发信号；其中，每个搁板对应设置一光幕传感器，每个光幕传感器预先设置对应的识别信息用于标识对应搁板位置；该触发信号是光幕传感器在检测到有物体进入储物柜内一隔层中时产生。

具体地，相邻两个搁板形成对应的隔层，且该相邻两个搁板上设置的两个光幕传感器在对应的隔层空间边缘共同形成感应光幕。当有物体穿过感应光幕进入隔层时，形成该隔层的光幕传感器检测到光幕的变化而产生包含识别信息的触发信号。

步骤s71，根据该触发信号确定对应的搁板，并采集该搁板上分布的压力传感器单元产生的电信号。

具体地，每个搁板上阵列排布多个压力传感器单元，用于在压力出现变化时产生相应的电信号。在本实施方式中，该压力传感器单元为压感薄膜传感器，每个搁板上都覆盖一层由多个单点压感薄膜传感器组成的压感薄膜传感器矩阵。

步骤s72，判断是否持续接收到光幕传感器发送的包含识别信息的触发信号；若是，则返回步骤s71；否则，进入步骤s73。

步骤s73，根据采集到的电信号确定物品当前的位置信息，或者将采集到的电信号发送至与智能储物柜通信连接的服务器以确定物品当前的位置信息，使服务器将物品当前的位置信息与预先保存的对应搁板上所放置的物品位置信息进行对比，确定发生变化的物品信息及数量。

本发明实施方式中，利用压力传感器阵列对储物柜内的物品数量进行识别，解决了当前储物柜无法通过简易的方法实现物品数量判别的问题；并利用光幕传感器和服务器对储物柜物品的出入进行记录及管理，根据物品数量统计可直接生成物品售卖订单，为无人售货的实现提供数据接口。

进一步地，通过储物柜内各个隔层上的压力传感器阵列可以获得压感分布图，以准确判别每种物品在储物柜内的精确数量，对不同包装方式(金属包装)的物品均可正常识别，并结合光幕传感器进行储物柜内的物品管理，为无人售货商店提供一种方便可用的自动售货储物柜。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。