(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司,廣州 510623)
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能餐飲信息化解決方案研究
李建榮
(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司,廣州 510623)
本文聚焦3萬(wàn)億元營(yíng)收的餐飲行業(yè),研究適用于餐飲行業(yè)的智能終端以及物聯(lián)網(wǎng)智能管控平臺(tái),為餐飲行業(yè)提供包含4G無(wú)線應(yīng)用、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的ICT整體解決方案,快速切入餐飲行業(yè)信息化市場(chǎng),捆綁專線產(chǎn)品業(yè)務(wù)及個(gè)人業(yè)務(wù),提升公司業(yè)務(wù)粘性。
物聯(lián)網(wǎng); 智能餐飲; 信息化
目前,我國(guó)有250萬(wàn)家餐飲企業(yè)、420萬(wàn)家餐飲門店,餐飲行業(yè)年?duì)I業(yè)額達(dá)到3萬(wàn)億元。餐飲的本質(zhì)是社交,產(chǎn)品是基礎(chǔ),個(gè)性化和品牌化是核心競(jìng)爭(zhēng)力。本文聚焦餐飲行業(yè),區(qū)別于現(xiàn)有餐飲O2O導(dǎo)流的模式,深度改造現(xiàn)有的餐廳經(jīng)營(yíng)模式,將整個(gè)體系互聯(lián)網(wǎng)化和物聯(lián)網(wǎng)化,提供整體信息化解決方案。餐廳現(xiàn)場(chǎng)以智能物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人為載體,借助人臉識(shí)別、服務(wù)交互和語(yǔ)音互動(dòng)等人工智能;后臺(tái)借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái),實(shí)現(xiàn)顧客從入店、點(diǎn)餐、用餐、支付、服務(wù)評(píng)估等全生命周期流程的信息化處理。經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造的娛樂化、好玩和有趣的餐廳,有效節(jié)約人力成本,提升餐廳的信息化水平和管理效率,驅(qū)動(dòng)顧客自傳播[1~4]。
通過(guò)研發(fā)具有無(wú)線通信功能的餐飲智能服務(wù)機(jī)器人及物聯(lián)網(wǎng)智能管控平臺(tái),提供包含線下現(xiàn)場(chǎng)智慧改造、線上云端數(shù)據(jù)智慧處理的“O2O”整套信息化解決方案,打造包含4G無(wú)線應(yīng)用、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的智慧餐飲升級(jí),實(shí)現(xiàn)對(duì)餐飲服務(wù)“售前”、“售中”和“售后”全生命周期的智慧管理和應(yīng)用,提升餐飲行業(yè)信息化水平和管理效率。簡(jiǎn)言之,整合智能服務(wù)機(jī)器人研發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)能力開發(fā)的資源,形成餐飲行業(yè)智能服務(wù)機(jī)器人與物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)相結(jié)合的創(chuàng)新型餐飲行業(yè)信息化解決方案,針對(duì)政府部門(食品安全監(jiān)督部門和安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門)、餐廳及其管理者、餐飲聯(lián)盟(如百度外賣)和就餐人員等不同應(yīng)用對(duì)象,通過(guò)研發(fā)總結(jié)一套通用的餐飲行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決建議,用于餐飲行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景,為迅速搶占餐飲行業(yè)ICT信息化市場(chǎng)提供有吸引力的產(chǎn)品保障,具體目標(biāo)如圖1所示。
2.1 前端智能服務(wù)機(jī)器人研發(fā)
研發(fā)餐飲智能服務(wù)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)餐廳現(xiàn)場(chǎng)人臉識(shí)別、餐位導(dǎo)引、點(diǎn)菜交互、現(xiàn)場(chǎng)送菜、服務(wù)交互、結(jié)帳付款、評(píng)估交互及餐位釋放等功能,使用智能服務(wù)機(jī)器人釋放人力,節(jié)約人力成本,同時(shí)增強(qiáng)餐廳的趣味性,吸引更多的顧客,形成餐廳自有的個(gè)性化和品牌化。
圖1 研究目標(biāo)示意圖
2.2 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力平臺(tái)研發(fā)
研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)智能管理平臺(tái),通過(guò)數(shù)據(jù)接入、處理、分析,實(shí)現(xiàn)智慧餐廳的圖像處理、餐位管理、訂單管理、送菜管理、服務(wù)管理、支付管理、評(píng)估管理等功能,提升餐廳的管理效能和效率。
2.3 前后端聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)智能管理
智能服務(wù)機(jī)器人采集顧客的人臉數(shù)據(jù),在物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)存檔,以人臉為辨識(shí)標(biāo)簽,建立客戶座位喜好、用餐喜好及其它服務(wù)信息的檔案,下次顧客再次光臨時(shí),服務(wù)機(jī)器人能夠主動(dòng)引導(dǎo)客人到上次的座位、調(diào)用上次用餐的菜單,提升顧客的服務(wù)感知。現(xiàn)場(chǎng)智能服務(wù)機(jī)器人收集服務(wù)點(diǎn)評(píng),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),從現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、菜品、服務(wù)員等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,從而方便餐廳商家的內(nèi)部績(jī)效考核,找出管理的短板,有針對(duì)性地提高餐廳的服務(wù)品質(zhì)。
本文主要圍繞智能餐飲物聯(lián)網(wǎng)端、管、云的三大模塊開展研發(fā)工作,圖2為研究?jī)?nèi)容示意圖,目標(biāo)是構(gòu)建餐飲行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟硬件開放平臺(tái)。
3.1 餐飲智能服務(wù)機(jī)器人的研發(fā)
端,即指餐飲行業(yè)終端。研究適用于餐飲行業(yè)的各類數(shù)據(jù)接收設(shè)備、通信模組,實(shí)現(xiàn)以下功能:全高清視頻接入,實(shí)現(xiàn)餐廳的安全監(jiān)控及顧客人臉數(shù)據(jù)采集;語(yǔ)音交互,實(shí)現(xiàn)與顧客的語(yǔ)音交互,增加餐廳的趣味性;服務(wù)智能機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)餐位閑忙識(shí)別、餐位預(yù)訂、餐位導(dǎo)引、下單、送餐、支付導(dǎo)引、點(diǎn)評(píng)交互等功能;溫濕度檢測(cè)、氣體檢測(cè)。研究的行業(yè)終端產(chǎn)品模型適配公司物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及規(guī)范。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中,包含圖像識(shí)別模塊、語(yǔ)音交互模塊、軌跡運(yùn)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)交互模塊等4個(gè)方面。
3.1.1 圖像識(shí)別模塊設(shè)計(jì)
圖像識(shí)別為智能服務(wù)機(jī)器人的核心功能,達(dá)到實(shí)現(xiàn)人數(shù)識(shí)別確認(rèn)以及老顧客二次識(shí)別。有利于營(yíng)造良好的顧客體驗(yàn),并且能夠深入發(fā)掘老顧客的二次識(shí)別的商業(yè)價(jià)值以及增加顧客歸屬感。圖像識(shí)別模塊采用Directshow體系,視頻直接從設(shè)備中讀取,內(nèi)存映射,提高傳輸效率;使用視頻處理專用芯片高速DSP、FPGA等完成視頻處理以保證數(shù)據(jù)分析的完整和實(shí)時(shí)性。在編解碼過(guò)程中,分別選用Xvid Encoder和Xvid Decoder作為視頻編碼器和解碼器,遵循MPEG標(biāo)準(zhǔn),具有編碼速度快、壓縮率大、質(zhì)量損失小的特點(diǎn)。
圖2 研究?jī)?nèi)容示意圖
3.1.2 語(yǔ)音交互模塊設(shè)計(jì)
語(yǔ)音交互模塊使用微處理器分析傳感器送來(lái)的數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)終端傳來(lái)的信號(hào),分析后便對(duì)應(yīng)播報(bào)不同的語(yǔ)音,與顧客互動(dòng)。本項(xiàng)目中,采用ISD4004型號(hào)的語(yǔ)音播報(bào)芯片,ISD4004系列單片錄放時(shí)間為8~16 min,采樣頻率可為4.0/5.3/6.4/8.0 kHz,頻率越低,錄放時(shí)間越長(zhǎng),而音質(zhì)則有所下降。芯片設(shè)計(jì)基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過(guò)串行通信接口(SPI或Mi-crowire)送入。
語(yǔ)音交互模塊經(jīng)過(guò)語(yǔ)音采集、預(yù)處理、特征提取、矢量量化等步驟,可以分成語(yǔ)音采集子模塊、語(yǔ)音前級(jí)處理子模塊、語(yǔ)音訓(xùn)練子模塊、語(yǔ)音識(shí)別子模塊、語(yǔ)音提示子模塊、輸出控制子模塊和語(yǔ)音模板庫(kù)幾部分,具體的功能如下:
語(yǔ)音采集子模塊 :語(yǔ)音采集子模塊主要完成信號(hào)調(diào)理和信號(hào)采集等功能,它將原始語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音脈沖序列,因此該模塊主要包括聲/電轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理和采樣等信號(hào)處理過(guò)程。
語(yǔ)音前級(jí)處理子模塊 :語(yǔ)音前級(jí)處理子模塊的主要功能是濾除干擾信號(hào)、提取語(yǔ)音特征矢量,并將提取的語(yǔ)音特征矢量量化成標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音特征矢量,該模塊主要包括語(yǔ)音預(yù)處理、特征提取、矢量量化等語(yǔ)音信號(hào)處理過(guò)程。
語(yǔ)音訓(xùn)練子模塊 :語(yǔ)音訓(xùn)練子模塊的主要功能是將多次采集、提取的語(yǔ)音特征標(biāo)準(zhǔn)矢量進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì),提取說(shuō)話人的最佳語(yǔ)音特征標(biāo)準(zhǔn)矢量,防止因說(shuō)話人心情、環(huán)境等因數(shù)引起提取特征參數(shù)不準(zhǔn)確而影響語(yǔ)音識(shí)別效果,因此該模塊主要包括概率統(tǒng)計(jì)、參數(shù)評(píng)估等處理過(guò)程,用隱馬爾可夫模型(HMM模型)實(shí)現(xiàn)。
語(yǔ)音識(shí)別子模塊 :語(yǔ)音識(shí)別子模塊的主要功能是將采集的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音特征矢量與語(yǔ)音模板庫(kù)中的語(yǔ)音模型進(jìn)行比較,判斷當(dāng)前語(yǔ)音命令功能,因此該模塊主要包括矢量比較與參數(shù)評(píng)估兩個(gè)過(guò)程。
語(yǔ)音提示子模塊:語(yǔ)音提示子模塊的主要功能是根據(jù)語(yǔ)音識(shí)別的結(jié)果提示用戶進(jìn)行相關(guān)操作或說(shuō)明當(dāng)前完成的功能,因此該模塊主要包括調(diào)用提示語(yǔ)音資源文件、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大等語(yǔ)音處理過(guò)程。
輸出控制子模塊:輸出控制子模塊的主要功能是根據(jù)語(yǔ)音識(shí)別的結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)電燈、電視、風(fēng)扇等辦公電器的語(yǔ)音控制功能,因此該模塊主要包括信號(hào)驅(qū)動(dòng)、輸出控制器和被控對(duì)象。
語(yǔ)音模板庫(kù) :語(yǔ)音模板庫(kù)的主要功能是存儲(chǔ)訓(xùn)練后的最佳標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音特征矢量。
3.1.3 軌跡運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
在智能服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)中,尋跡電路采用紅外光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)并且尋跡運(yùn)動(dòng)。紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線具有一定的方向性,當(dāng)紅外線照射到白色地面時(shí)會(huì)有較大的反射,如果距離取值合適,紅外接收管接收到反射回的紅外線強(qiáng)度就較大;如果紅外線照射到黑色標(biāo)志線,黑色標(biāo)志線會(huì)吸收大部分紅外光,紅外接收管接收到紅外線強(qiáng)度就很弱。尋跡時(shí),引導(dǎo)線是黑顏色,不宜反光,當(dāng)紅外發(fā)射管輸出信號(hào)照射到黑色引導(dǎo)線上時(shí)輸出一個(gè)非常微弱的低電平,這個(gè)過(guò)程是一個(gè)負(fù)跳變過(guò)程,通過(guò)對(duì)此信號(hào)高低電平的檢測(cè)就可以知道機(jī)器人是否正在沿著引導(dǎo)線行駛,若不是沿著引導(dǎo)線行駛,單片機(jī)根據(jù)傳感器送回的信號(hào)可以判斷并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正確轉(zhuǎn)向,從而使機(jī)器人沿著正確的軌道行駛。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)智能接入網(wǎng)關(guān)
管,主要是指數(shù)據(jù)傳輸通路及智能接入網(wǎng)關(guān)。對(duì)于自行研究餐飲行業(yè)數(shù)據(jù)終端模型,實(shí)現(xiàn)接入與交互控制的支持。對(duì)下,面向相關(guān)終端,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、協(xié)議適配轉(zhuǎn)換、信號(hào)控制等;對(duì)上,面向應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)開放接口Open API,對(duì)手機(jī)APP、Web管理控制終端提供支撐。提供開放的接口協(xié)議(兼容適配業(yè)界主流協(xié)議),可供第三方設(shè)備方便接入。圖3為物聯(lián)網(wǎng)智能接入網(wǎng)關(guān)示意圖。
對(duì)智能服務(wù)機(jī)器人通信模塊設(shè)置IP地址,物聯(lián)網(wǎng)智能接入網(wǎng)關(guān)通過(guò)IP地址將終端接入統(tǒng)一適配模塊的地址加入其中,行業(yè)終端在向應(yīng)用后臺(tái)上報(bào)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的同時(shí),可將其終端通信狀態(tài)通過(guò)終端接入統(tǒng)一適配模塊上報(bào)到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。前后端互聯(lián)原理如圖4所示。
圖3 物聯(lián)網(wǎng)智能接入網(wǎng)關(guān)示意圖
圖4 物聯(lián)網(wǎng)前后端互聯(lián)示意圖
3.3 物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)
云,主要是指各行業(yè)客戶應(yīng)用平臺(tái)。通過(guò)整合網(wǎng)絡(luò)能力、業(yè)務(wù)能力、數(shù)據(jù)能力、智能終端接入能力等,打造餐飲行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐的一體化解決方案,面向餐飲行業(yè)客戶,支撐應(yīng)用領(lǐng)域的快速拓展,提供一站式以WEB、API、SDK等多種形式對(duì)外開放4G應(yīng)用及餐廳服務(wù)管理能力,為顧客和餐廳現(xiàn)場(chǎng)提供環(huán)境監(jiān)測(cè)、入座、點(diǎn)餐、服務(wù)互動(dòng)、支付、點(diǎn)評(píng)等功能,為企業(yè)管理者提供顧客滿意度、顧客組成、用餐時(shí)長(zhǎng)、食料采購(gòu)等統(tǒng)計(jì)分析功能。平臺(tái)分為感知層、接入及網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層4個(gè)部分,平臺(tái)架構(gòu)如圖5所示。感知層。利用智能服務(wù)機(jī)器人,采集餐廳現(xiàn)場(chǎng)顧客人臉信息、餐廳溫濕度以及視頻等現(xiàn)場(chǎng)信息信號(hào)。采集的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)線纜與智能采集器連接,所有硬件采用模塊化架構(gòu),I/O模塊采集傳感器數(shù)據(jù)后通過(guò)平臺(tái)配置實(shí)現(xiàn)對(duì)所有傳感器的數(shù)據(jù)匹配對(duì)應(yīng)。
網(wǎng)絡(luò)及接入層。利用4G無(wú)線通信或者Wi-Fi傳輸信息數(shù)據(jù)、視頻信息。
數(shù)據(jù)處理層。負(fù)責(zé)整體平臺(tái)的集中管理與調(diào)度,收集與處理由感知層、網(wǎng)絡(luò)及接入層發(fā)送上來(lái)的數(shù)據(jù)。
應(yīng)用層。負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)處理層的結(jié)果與原有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì),轉(zhuǎn)化為具體的應(yīng)用,最終實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的圖像處理、餐位導(dǎo)引、訂單處理、送菜服務(wù)、支付交互和服務(wù)點(diǎn)評(píng)功能。
隨著公司集客業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進(jìn),集團(tuán)客戶業(yè)務(wù)成為公司業(yè)務(wù)收入的重要增長(zhǎng)點(diǎn),移動(dòng)化是集團(tuán)客戶行業(yè)信息化應(yīng)用發(fā)展的主要趨勢(shì)。公司現(xiàn)有收入結(jié)構(gòu)中,面向集客家寬的數(shù)字化服務(wù)收入增長(zhǎng)較快但對(duì)收入貢獻(xiàn)度較低,收入持續(xù)穩(wěn)健增長(zhǎng)面臨較大挑戰(zhàn)。在集客業(yè)務(wù)服務(wù)領(lǐng)域,要夯實(shí)基礎(chǔ)能力,提前布局物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務(wù),推動(dòng)全業(yè)務(wù)發(fā)展大提升。公司領(lǐng)導(dǎo)提出“加快打造第三條增長(zhǎng)曲線。要?jiǎng)?chuàng)新商業(yè)模式,打造聚合平臺(tái),有步驟有策略地適度開放網(wǎng)絡(luò)能力、大數(shù)據(jù)能力,加強(qiáng)與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的合作,共同打造“互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài)圈,實(shí)現(xiàn)合作共贏”。
圖5 平臺(tái)架構(gòu)示意圖
首先,整合公司資源,強(qiáng)化端管云的物聯(lián)網(wǎng)提供能力,集聚公司物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力。過(guò)去,公司的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展,著力于滿足客戶通道需求,不提供整體方案,重點(diǎn)針對(duì)電力等傳統(tǒng)大型企業(yè);項(xiàng)目中,需要面向餐飲行業(yè),基于開放平臺(tái),構(gòu)建集終端、通道(網(wǎng)絡(luò))、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)為一體的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化解決方案能力,滿足餐飲行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用的多元化需求,努力培育新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
其次,創(chuàng)新餐飲行業(yè)ICT整體信息化解決方案,提供創(chuàng)新性集客產(chǎn)品。項(xiàng)目聚焦3萬(wàn)億元營(yíng)收的餐飲行業(yè),研發(fā)智能服務(wù)機(jī)器人以及物聯(lián)網(wǎng)智能管控平臺(tái),產(chǎn)品創(chuàng)新,為餐飲行業(yè)提供包含4G無(wú)線應(yīng)用、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的ICT整體解決方案,填補(bǔ)餐飲行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案的空白,快速切入餐飲行業(yè)信息化市場(chǎng),捆綁專線產(chǎn)品業(yè)務(wù)及個(gè)人業(yè)務(wù),提升公司業(yè)務(wù)粘性。面向餐廳及其管理者,提供餐廳現(xiàn)場(chǎng)的智能化監(jiān)控管理數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息化的管理。面向餐飲聯(lián)盟及就餐人員,展示餐廳食品制作過(guò)程視頻及餐廳現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息:一方面為餐飲聯(lián)盟及就餐人員提供信用等級(jí)、安全性及就餐指導(dǎo)等功能,就餐人員根據(jù)其“看到的”食品制作過(guò)程選擇用餐的餐廳;另一方面提升餐廳管理的透明度從而提升餐廳的知名度和信譽(yù)度,達(dá)到口碑經(jīng)營(yíng)的效果。
最后,面向食品安全監(jiān)督部門和安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門,提供餐廳食品制作過(guò)程視頻信息和餐廳現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息,分別滿足其食品溯源、食品安全監(jiān)督以及安全生產(chǎn)監(jiān)督職能,拓展公司物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用提供能力,展現(xiàn)公司技術(shù)、服務(wù)優(yōu)勢(shì),提升物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的口碑和品牌,踐行公司的社會(huì)責(zé)任。
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Research on the smart restaurant information solution based on the Internet of Things
LI Jian-rong
(China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Guangzhou 510623, China)
In this paper, focus on $3 trillion of restaurant industry, the research of the industry platform for the intelligent terminal and the Internet of things intelligent control is provided, which applied to the smart restaurant information solution. The integrated ICT solution is put forward, including the 4g wireless applications, artificial intelligence, the Internet of things application, Internet +, big data analytics. The information technology solution will get a jump-start on entering the informatization market of the restaurant industry, binding line products business and personal business.
Internet of Things; smart restaurant; information solution
TP393
A
1008-5599(2017)05-0007-05
2016-06-14