关于智能自动售货机的方案的分析和介绍

在自动售货机行业掀起数据革命英特尔和 ADLINK Technology 使用物联网技术帮助自动售货机运营商降低运营成本, 提高销售收入。

要点综述

当前,在创新科技的推动下,自动售货机行业正在经历一次巨变,从仅提供小吃的机器,转变为一个新的零售点。智能自动售货机遍布许多公共场所及工厂,销售不同类型的商品和服务,甚至包括计算机配件、金条、门票和办公耗材等。随着其功能的不断完善,它们还可以提供基于时间和位置的销售、库存和客户偏好相关数据。

但对于自动售货机运营商而言,其最核心的需求还在于实现更高的盈利能力,而这将依赖于更高的销售收入和更低的运营成本。为了解决这些优先事项,英特尔和 ADLINK Technologies 联手推出了基于物联网(IoT)的产品与服务(物联网是从工业传感器到计步器在内的几十亿联网设备的泛指)。本文详细介绍了一款自动售货机管理和数据分析解决方案,它能够将一组售货机连接到基于云的工具,帮助运营商生成更多收入,同时显著减少维护工作。

主要业务目标

使用大数据和远程管理工具提高自动售货机盈利能力,降低运行一组售货机的成本,同时生成更多收入。

业务挑战

自动售货机运营商在维护、修理和升级自动售货机方面一直面临着严峻的挑战,包括高昂的费用和诸多不便等,并缺少集中的管理系统来执行这些功能。由于经常需要进行现场检修以开展软件升级、故障排除和维修工作,因此维护和支持成本一直居高不下。此外,当自动售货机出现故障时,还会导致收入损失,而让局面进一步恶化的是,此类故障往往需要几天才能发现并解决。

自动售货机运营商关注的另一个方面是需 要能够吸引和迎合年轻客户,他们往往会在其智能手机上进行预订,而且已经习惯于始终联网的世界。为了吸引这一群体, 诸如百事可乐等领先产品制造商已开始推出高度智能的自动售货机,引领行业其他制造商纷纷效仿。然而,采用大数据、 云、游戏化和地理防护(geofencing)等新技术并不容易,大多数自动售货机制造商和运营商都需要借助外力才能达成目标。

解决方案优势

通过使用物联网技术和大数据分析, ADLINK 和英特尔联手推出了全新类型的联网智能自动售货机,可提供以下优势:

• 更低运营成本

云连接能力使自动售货机运营商能够远程诊断和维修系统,从而减少售货机停机时间和现场维护成本。自动售货机还能够发送实时更新(如供应和运营状态),用于优化交货进度和物流,改进库存跟踪和控制。

• 简化的部署和运营

该解决方案的中间件和云服务具备出色的安全性和可扩展性,能够简化边缘到云的集成,降低部署成本,并加速端到端应用开发。

• 更高的销售收入

云能够帮助运营商更轻松地执行促销战略,提高交易规模和销量,例如赠送礼品、动态定价、代金券、优惠券和忠诚度计划等,而这些战略在传统的自动售货机上将无法实现。

• 新收入流

自动售货机运营商还可以通过产品制造商获得更高收入,在自动售货机上直接为他们播放广告,并通过向客户手机发送优惠券来鼓励再次购买。

解决方案概述

英特尔 和 ADLINK 运用了物联网(IoT) 技术来将自动售货机连接到基于云的远程售货机管理和业务分析系统。这一自动售货机管理和数据分析解决方案具备出色的可扩展性,易于部署,操作简单,旨在帮助运营商减少运营开支,提高业务成效。

图 1 云连接的智能自动售货机简单图示

正如图 1 所示,一组自动售货机会定期发送有关硬件状态和业务数据的更新信息到云,云中运行的管理分析软件会将控制数据和命令返回给售货机。软件可以深入挖掘售货机数据,从中获得实用信息,并进一步分析以生成相关洞察,预测消费者趋势,以及为业务决策提供数据支撑。

高级架构

这一自动售货机管理和数据分析解决方案 采用英特尔和 ADLINK 的硬件、软件和云技术打造而成,图 2 显示了其端到端架构。通过使用该解决方案,全新或传统自动售货机可以通过宽带或无线技术连接到互联网。

图 2 高级端到端架构

自动售货机数据使用物联网网关进行汇总,并存储于云中,相关人员可以通过基于 Web 的门户访问数据,也可以使用外部应用检索数据以进行分析。云应用还可发送命令和数据,远程管理、控制和配置自动售货机。这包括对单个自动售货机进行远程诊断,以及将软件更新推送至一组售货机。

这一解决方案的主要构建模块包括: • 基于 ADLINK 解决方案的智能自动售货机:模块化或定制的单板计算机(SBC) - 生成售货机数据,从外设收集信息,以及支持远程管理、控制和配置。 • 基于英特尔物联网网关的ADLINK 物联网网关: - 汇总多台自动售货机的数据,并通过互联网安全连接到云。 •ADLINK 智能嵌入式管理代理(SEMA) 云解决方案: - 支持边缘到云集成,以及基于云的自动售货机管理,并能够实时监控售货机数据。 •ADLINK SEMA 云 API: - 导出售货机数据和控制点,供外部应用使用。 •ADLINK SEMA 门户: - 支持系统管理员使用台式机、平板电脑或智能手机等任意设备, 通过云门户轻松访问数据和进行分析。

借助 ADLINK 的嵌入式构建模块和 SEMA 云服务,自动售货机运营商能够集中开展维修、维护和升级工作。SEMA 云支持随时随地通过互联网远程监控售货机状态、诊断问题和完成系统管理。

使用模式示例

通过将智能自动售货机连接到基于云的应用,运营商将能够获得众多成本降低机会和新商机,包括图 3 中所示的商机。

图 3 物联网带来的成本降低和新商机示例

1. 数字标牌和广告

通过充分利用新技术,每台自动售货机现在都可以成为智能系统,在销售软饮 或服务的过程中为客户带来更丰富多彩的体验。在参加英特尔调查的受访者中,61%1 的受访者表示希望获得交互更强、乐趣更高的自动售货机体验, 62% 的受访者表示希望使用触摸屏, 17% 的受访者表示希望使用手势操作售货机。

2. 客户衡量指标

当今的一些售货机不仅 “知道” 客户购买了什么商品,而且还知道客户查看但没有购买的商品,从而可为产品制造商和运营商提供更多洞察信息,推动提高销售收入和客户满意度。它们还能够基于人口统计数据,在发现单个客户后, 通过定向广告向其提供专门的讯息。

3. ERP 集成和预测维护

自动售货机运营商可通过将售货机与企业系统(例如企业资源规划(ERP)和 集中定价系统)相连,自动化并精简其业务。智能售货机能够通过访问基于云的服务,节省宝贵的成本。例如,基于动态路线管理条件的维护服务能够发现过度磨损的部件,在它们出现故障前进行更换。

4. 支付和收入管理

自动售货机行业不再需要依赖于客户随身携带现金。智能自动售货机可提供更多支付选择,例如信用卡和借记 卡、二维码,使用支持近场通信技术的手机进行轻扫,以及其他非接触式 支付方法。

当前有许多消费者使用手机在销售点通过扫描、轻触、轻扫或登记等方式, 完成商品或服务交易。最近开展的 eMarketer 调查预测,2016 年移动支付交易将达到 265 亿美元,是 2013 年(略超过 10 亿美元)的 25 倍之多。

技术

这一部分描述了用于部署自动售货机管理和数据分析解决方案的技术组件。

面向智能自动售货机的计算解决方案

智能自动售货机的核心是一台嵌入式计算机,负责控制和监控售货机操作。这些功能可采用 ADLINK SBC (例如 Mini-ITX 和 PC/104)或计算机模块(例如 COM Express、SMARC、Qseven 和 ETX)来完成。这些系统均采用了英特尔酷睿处理器,可提供系统运行所需的性能、外设子系统控制功能和用户界面。

这一低功耗处理器还可提供出色的 I/O 灵活 性(USB 2.0、以太网和 PCI Express), 并能够支持多种显示器类型,包括 HDMI、 DVI、DisplayPort、SVDO 和 VGA。此外,它还可支持纠错码内存,并具备增强的图形性能。

ADLINK 计算机板配备有 ADLINK 板载管理控制器(BMC)芯片,提供了板载管理和控制功能。BMC 可收集有关系统正常运行时间和功耗的统计数据和测量信息 (例如 CPU 温度和风扇转速),这些信息可通过 SMBus 界面从主处理器进行访问。

物联网网关

ADLINK MXE-200i 系列物联网网关构建于英特尔物联网网关和英特尔凌动处理器之上,是一款全面集成且精心优化的软硬件系统,用于通过互联网将售货机连接到云。它支持通过 I/O 接口连接到售货机端的现场总线或传感器网络, 同时还支持以太网互联网、Wi-Fi 或云端 2G/3G/4G 连接。此外,该系统还采用了Wind River 智能设备平台(IDP),包含一个用于数据转发的多协议软件堆栈, 并为执行代码提供了一个可管理且安全的运行时环境。ADLINK 物联网网关中的英特尔架构处理器可提供智能网关应用所需的计算能力,以执行本地数据汇总、 转换和分析操作。

云支持

ADLINK 智能嵌入式管理代理(SEMA)云解决方案提供了售货机到云的集成和管理服务。它包括两个互通组件:SEMA 代理和 SEMA 云智能。SEMA 代理运行在终端设备或网关平台之上,可通过互联网与 SEMA 云服务器保持通信。这一代理的主要功能是从板载 BMC、其他硬件组件和软件应用定期收集数据更新,并发送到 SEMA 云。同时它还可从 SEMA 云接收命令和数据,并采取必要行动。

SEMA 云是数据和设备管理的服务后台, 同时也负责远程监控和控制自动售货机。 用户可以通过 Web 仪表板访问诸如设备状态和活动日志等信息,以及启动售货机管理功能,包括重启、软件更新和诊断等。 从自动售货机接收到的数据会存储在数据库中,供查询和查看。

SEMA 云还支持事件检测,并可根据用户定义的规则和阈值发出告警。

SEMA 代理与 SEMA 云之间使用 HTTPS 协议和标准 TCP 端口来交换信息和传输数据。在此基础之上,代理到云的通信可在防火墙后端进行。

云计算平台

基于英特尔至强处理器 E7 v2 家族的服务器用于运行计算和 I/O 密集型软件算法,以支持预测建模和商业智能。该处理器家族采用英特尔的 3-D 三栅级晶体管技术构建而成,具备卓越性能,可支持快速高效地执行这些工作负载类型。其性能是上一代产品的两倍。此外,借助英特尔 集成 I/O、英特尔数据直接 I/O 技术和 PCI Express,它还可带来四倍的 I/O 性能提升。

用于识别甚至是检测故障的实时监控功能和反馈控制功能要求快速、全面地处理流数据。这要求使用内存计算设计,即使用在系统内存中加载的整个数据集执行程序,将磁盘到 IO 的传输降至最低。凭借相当于前代产品三倍的内存容量,英特尔至强TM 处理器 E7 v2 家族能够出色地支持内存计算。其系统内存能够容纳一个超大的数据集,其中四路系统可容纳最高 6 TB,八路系统可容纳最高 12 TB。

表 1 汇总表示了前面部分讨论方案的组件

云 API

SEMA 云提供了一个基于 Web 的 API, 支持以编程方式使用 SEMA 功能。API 为设备管理和外部应用提供了两组功能,支持查询单个售货机的状态,创建分组,以及定义告警和通知规则。它还可支持数据访问和控制。

外部应用可以检索自动售货机数据,用于进行处理、分析和与其他数据来源混合, 以及提供预测维护建模等大数据服务。外部应用还可以将命令和数据发送回自动售货机,从而使分析应用能够执行反馈控制和采取数据驱动的举措。鉴于此,SEMA 云的 API 服务对于在 SEMA 的基础功能之上增添价值和构建智能至关重要。

端到端安全

这一解决方案集成了众多安全机制,可确保数据安全地从自动售货机传输到云。

•McAfee Embedded Control 仅允许运行授权代码和做出授权变更,可有效保持自动售货机的完整性。它可以在系统上自动创建 “授权代码” 的动态白名单。白名单一旦创建和启用,系统就会锁定在已知活动范围内。授权集之外的任何程序或代码都无法运行。白名单可 帮助防止执行病毒、间谍程序、蠕虫 (如 Stuxnet 蠕虫)以及其他恶意软件。

•传输层安全性(TLS)可保护在 SEMA 代理与 SEMA 云之间发送的数据与控制消息。

•仪表板访问要求登录凭据,SEMA Web API 创新通过授权和身份验证机制进行控制。

数据分析

英特尔零售客户端管理器(英特尔 RCM)可为产品制造商和运营商提供重要洞察,帮助他们了解自动售货机客户如何响应可视消息,以及他们如何与售货机及其产品进行交互。该软件可按性别、年龄段、印象次数和停留时间汇总观看者统计数据,运营商可利用此信息播放定向广告和衡量活动效果,以及确定客户离开未购买的销售损失。这一切操作均匿名完成,同时严格保护观看者的隐私。

创建联网自动售货机

下文描述了制造智能自动售货机的方法,首先介绍了全新或传统设计。

全新设计

设备开发人员可以使用基于英特尔架构处理器的 ADLINK 计算板,设计一款智能自动售货机,如图 4 所示。该 SBC 与一块扩展板相连,此扩展板通过一根内部总线(例如多点总线(MDB)、ccTalk 或 CAN 总线)连接自动售货机外设。借助内建于计算板中的网络连接,自动售货机能够通过将物联网应用和 SEMA 代理这两个互通软件组件添加到计算板,支持物联网。物联网应用可从外设收集售货机数据,并传送给 SEMA 代理,以最终传输到 SEMA 云。此自动售货机还负责按照 SEMA 代理从 SEMA 云接收到的命令和数据的要求,采取相应的措施。

图 4 基于全新设计的自动售货机

传统设计

在传统自动售货机上,外设由运行于自动售货机控制器上的有限状态售货机固件进行监控和控制,并通过一个或多个总线协议进行通信(例如,MDB、ccTalk 或 CAN 总线)。这些自动售货机可通过集成英特尔物联网网关来支持物联网。网关到售货机集成可以是一对一或一对多。在一对一集成中,英特尔物联网网关可使 用总线适配板整合到传统系统中。该适配板的一端连接到系统总线,同时通过另一端的串行或 USB 端口连接此网关。物联网网关的运行时将包括两个互通软件组件:

1. 用于连接到 SEMA 云的 SEMA 代理 2. 用于处理数据收集和远程控制工作的物联网应用

或者,也可以移植自动售货机控制逻辑, 使其在物联网网关上运行,从而消除原有 的自动售货机控制器。

图 5 基于传统设计的自动售货机

在一对多集成中,单一物联网网关设备在外部使用,为一组位于相同位置的自动售货机提供云连接。这要求在组中的每台自动售货机上安装总线适配板,并使用集线器设备来互连适配板与物联网网关。运行于该网关之上的物联网应用负责获取数据,并对每台自动售货机施加控制。SEMA 代理与物联网应用同时运行,与 SEMA 云 进行通信。

物联网准则

ADLINK 和英特尔开发的自动售货机管理和数据分析解决方案旨在按照英特尔定义的五大准则,提供从边缘到云的安全性和可互操作性。这些准则包括:

•以世界级的安全性为基础 - 该解决方案采用顶级安全解决方案保护整个制造环境。 •通过自动化发现和配置边缘设备简化部署 - ADLINK SEMA 云采用 ADLINK 物联 网网关和运行 ADLINK SEMA 代理的终端系统,可支持运营商轻松完成设置。 • 通过协议抽象实现数据标准化,提高互操作性 - ADLINK 物联网网关能够支持各种设备和通信协议。 • 从边缘到云的广泛分析基础架构可为客户带来卓越价值 - ADLINK SEMA 云能够与各种数据分析软件进行互操作,包括英特尔 RCM,可准确衡量客户对广告宣传的反映。 • 采用强大基础架构,利用从边缘到云的硬件、软件和数据管理能力实现创收 - ADLINK SEMA 云能够与创收服务进行互操作,例如在自动售货机上播放广告。

总结

用于自动售货机管理和数据分析的物联网解决方案能够帮助自动售货机运营商降低运营成本,提高销售收入。ADLINK 和英特尔为这些解决方案提供了支持技术和构建模块。基于英特尔处理器的 ADLINK嵌入式设备可满足在智能自动售货机上执行数据收集和远程控制任务的性能、连接性和安全性要求。基于英特尔物联网网关的 ADLINK 物联网网关能够可靠地将传统自动售货机连接到互联网,并支持与云服务器进行安全通信。

此外,ADLINK SEMA 中间件和云服务能够帮助简化边缘到云的集成,降低部署成本,并加速端到端应用开发。计算和 I/O 密集型云软件能够在基于英特尔至强处理器的服务器平台上运行,该平台可提供大数据应用和实时分析所需的处理能力与内存性能。该整体解决方案为自动售货机运营商提供了一个端到端的物联网架构, 能够帮助他们充分利用数据中蕴含的强大力量,显著提高盈利能力。