一种智能酒柜系统及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能酒柜系统及其实现方法，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、用于识别酒格中酒瓶的二维码标签信息与形状特征信息的摄像头识别模块，所述微处理器用于根据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。本发明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。本发明可广泛应用于智能酒柜领域。
【专利说明】一种智能酒柜系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能酒柜，尤其是一种智能酒柜系统及其实现方法。
【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:
(O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。
[0005](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。
[0006](3)上述现有专利使用了传统的服务器架构，无法分析用户行为和酒柜使用情况并及时为用户提供相应的服务，不够智能化。
【发明内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的目的是: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]本发明的另一目的是:提供一种识别精度高、抗干扰能力强、实时、自动定位酒柜中酒的位置或行为、智能化程度高的智能酒柜系统的实现方法。
[0009]本发明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、用于识别酒格中酒瓶的二维码标签信息与形状特征信息的摄像头识别模块，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。
[0010]进一步，所述RFID识别模块包括:
至少一个RFID读写天线，用于采集酒格中酒瓶的RFID标签信息；
至少一个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；
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。
[0011]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。
[0012]进一步，所述传感器识别模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器和用于对酒的新鲜度与酒瓶中酒的剩余量进行检测的光纤传感器，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。
[0013]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。
[0014]进一步,所述微处理器为ARM Cortex_A8处理器。
[0015]本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是:一种智能酒柜系统的实现方法，包括:
A、根据RFID天线的辐射范围和天线临界检测区，在酒柜内面向酒瓶RFID标签方向平均布局配备设定数量的RFID天线，以保证RFID天线能辐射覆盖全部的酒格范围；同时在酒柜内面向酒瓶二维码标签方向，安装设定数量的摄像头，以保证摄像头能对每个酒格中酒瓶的二维码标签进行检测并定位；
B、RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器；同时摄像头对酒柜中酒瓶的二维码标签信息和形状特征信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器；
C、所述微处理器将RFID天线采集的RFID标签数据与摄像头采集的二维码标签数据进行比较，判断二者的数据是否一致，若是，则微处理器自动向云计算数据中心发送检索指令获取所需的信息，反之，则通过微处理器向用户发出告警提示；
D、云计算数据中心根据微处理器的检索指令进行查询分析，获取所需检索的数据并将获取的数据返回给微处理器或用户；同时，云计算数据中心自动对微处理器上传的数据进行统计分析，从而发现用户使用酒柜的规律并根据统计分析的结果自动为用户提供相应的配酒服务。
[0016]进一步，所述步骤B中RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集这一步骤，其具体为:
判断两个RFID天线是否存在天线临界检测区，若存在，则控制在天线临界检测区内有且只有一个RFID天线的进程被执行，以保证这两个RFID天线的进程在天线临界检测区内互斥；反之，则控制这两个RFID天线的进程并发执行。
[0017]进一步，在所述步骤D之后还包括步骤E，所述步骤E，其具体为:
用户通过智能终端设备，向本地智能酒柜或者云计算数据中心发出控制和访问指令，并接收本地智能酒柜或云计算数据中心返回的信息。
[0018]本发明的系统的有益效果是: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；采用云计算数据中心代替传统的服务器架构，能自动分析用户行为和酒柜使用情况并及时为用户提供相应的服务，智能化程度高。
[0019]本发明的方法的有益效果是:采用RFID识别与传感器识别交叉验证的方式进行识别验证，识别精度高；酒柜内根据天线辐射范围和天线临界检测区，面向标签方向平均布局配备设定数量的RFID读写天线，并针对不同天线间存在同频检测干扰的问题提出了多进程的天线并发控制算法，完全避免了多天线的干扰问题，抗干扰能力强；酒柜内安装有摄像头，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进行定位，较为人性化和智能化；采用云计算数据中心代替传统的服务器架构，可识别云计算数据中心中记载的所有类型酒品，自动分析用户行为和酒柜使用情况并及时为用户提供相应的服务，智能化程度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0021]图1为本发明本地智能酒柜的结构示意图；
图2为本发明一种智能酒柜系统的功能模块框图；
图3为本发明RFID识别模块的结构示意图；
图4为本发明摄像头识别模块的结构示意图；
图5为本发明传感器识别模块的结构框图；
图6为本发明一种智能酒柜系统的实现方法的步骤流程图；
图7为本发明增加步骤E后的流程图；
图8为本发明第二实施例的结构示意图。
[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、用于识别酒格中酒瓶的二维码标签信息与形状特征信息的摄像头识别模块，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。[0024]其中，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。同时，该云计算数据中心可对各项酒柜的识别数据进行统计、分析，从中发现用户使用酒柜的规律，并推荐满足他们兴趣的酒品以及合适的配餐组合；也可通过采集的信息分析酒柜的使用情况，并适时提出一定的通知(如某瓶酒快喝完了和某瓶酒快过期了等)。
[0025]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，用于采集酒格中酒瓶的RFID标签信息；
至少一个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；
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。
[0026]其中，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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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、光敏传感器和用于对酒的新鲜度与酒瓶中酒的剩余量进行检测的光纤传感器，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。
[0030]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。
[0031 ] 光敏传感器，用于获取酒柜内的亮度。
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]参照图6，一种智能酒柜系统的实现方法，包括:
A、根据RFID天线的辐射范围和天线临界检测区，在酒柜内面向酒瓶RFID标签方向平均布局配备设定数量的RFID天线，以保证RFID天线能辐射覆盖全部的酒格范围；同时在酒柜内面向酒瓶二维码标签方向，安装设定数量的摄像头，以保证摄像头能对每个酒格中酒瓶的二维码标签进行检测并定位；
B、RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器；同时摄像头对酒柜中酒瓶的二维码标签信息和形状特征信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器；
C、所述微处理器将RFID天线采集的RFID标签数据与摄像头采集的二维码标签数据进行比较，判断二者的数据是否一致，若是，则微处理器自动向云计算数据中心发送检索指令获取所需的信息，反之，则通过微处理器向用户发出告警提示；
D、云计算数据中心根据微处理器的检索指令进行查询分析，获取所需检索的数据并将获取的数据返回给微处理器或用户；同时，云计算数据中心自动对微处理器上传的数据进行统计分析，从而发现用户使用酒柜的规律并根据统计分析的结果自动为用户提供相应的配酒服务。
[0037]其中，天线临界检测区，是指两两天线间的辐射交集区。
[0038]设定数量的RFID天线，是指RFID天线的数量和位置可以根据实际的酒柜尺寸和天线的发射功率而预先设定。
[0039]设定数量的摄像头，是指摄像头的数量和位置可以根据实际的酒柜尺寸和实际需要而预先设定。
[0040]进一步作为优选的实施方式，所述步骤B中RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集这一步骤，其具体为:
判断两个RFID天线是否存在天线临界检测区，若存在，则控制在天线临界检测区内有且只有一个RFID天线的进程被执行，以保证这两个RFID天线的进程在天线临界检测区内互斥；反之，则控制这两个RFID天线的进程并发执行。
[0041 ] 参照图7，进一步作为优选的实施方式，在所述步骤D之后还包括步骤E，所述步骤E，其具体为:
用户通过智能终端设备，向本地智能酒柜或者云计算数据中心发出控制和访问指令，并接收本地智能酒柜或云计算数据中心返回的信息。
[0042]下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0043]实施例1
参照图1和图2，本发明的第一实施例:
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
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:
(I) RFID识别模块
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。
[0045]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公式调试确定，RF电磁波的功率密度大小公式为:
Sr - PlGt/41R—(式 I)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。
[0046]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:
【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、用于识别酒格中酒瓶的二维码标签信息与形状特征信息的摄像头识别模块，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。
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，用于采集酒格中酒瓶的RFID标签信息； 至少一个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； 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。
4.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、光敏传感器和用于对酒的新鲜度与酒瓶中酒的剩余量进行检测的光纤传感器，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。
5.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。`
6.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。
7.一种智能酒柜系统的实现方法，其特征在于，包括: A、根据RFID天线的辐射范围和天线临界检测区，在酒柜内面向酒瓶RFID标签方向平均布局配备设定数量的RFID天线，以保证RFID天线能辐射覆盖全部的酒格范围；同时在酒柜内面向酒瓶二维码标签方向，安装设定数量的摄像头，以保证摄像头能对每个酒格中酒瓶的二维码标签进行检测并定位； B、RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器；同时摄像头对酒柜中酒瓶的二维码标签信息和形状特征信息进行采集，并将采集的数据发送给微处理器； C、所述微处理器将RFID天线采集的RFID标签数据与摄像头采集的二维码标签数据进行比较，判断二者的数据是否一致，若是，则微处理器自动向云计算数据中心发送检索指令获取所需的信息，反之，则通过微处理器向用户发出告警提示； D、云计算数据中心根据微处理器的检索指令进行查询分析，获取所需检索的数据并将获取的数据返回给微处理器或用户；同时，云计算数据中心自动对微处理器上传的数据进行统计分析，从而发现用户使用酒柜的规律并根据统计分析的结果自动为用户提供相应的配酒服务。
8.根据权利要求7所述的一种智能酒柜系统的实现方法，其特征在于，所述步骤B中RFID天线采用多进程的天线并发控制算法对酒柜中酒瓶的RFID标签信息进行采集这一步骤，其具体为: 判断两个RFID天线是否存在天线临界检测区，若存在，则控制在天线临界检测区内有且只有一个RFID天线的进程被执行，以保证这两个RFID天线的进程在天线临界检测区内互斥；反之，则控制这两个RFID天线的进程并发执行。
9.根据权利要求7所述的一种智能酒柜系统的实现方法，其特征在于，在所述步骤D之后还包括步骤E，所述步骤E，其具体为: 用户通过智能终端设备，向本地智能酒柜或者云计算数据中心发出控制和访问指令，并接收本地智能酒柜或云计算数·据中心返回的信息。
【文档编号】G06K17/00GK103815675SQ201410041934
【公开日】2014年5月28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