張云慧 郭輝瀚 孟姣

[摘 要]本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種校園智能超市構(gòu)建方案，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，以實現(xiàn)商品快速查詢和定位、快速自主結(jié)算和貨架商品智能盤點統(tǒng)計為目的，構(gòu)建了一個更加具備專業(yè)教學(xué)意義和運營效率的校園超市解決方案。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；校園智能超市；射頻識別技術(shù)；系統(tǒng)設(shè)計

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1 引 言

隨著學(xué)校規(guī)模的日益擴大，學(xué)生群體的不斷壯大，一般的校園小賣部已經(jīng)難以服務(wù)日常消費需求旺盛的大學(xué)生群體。巨大的消費潛力和商機，吸引了更大型的零售商的進(jìn)入，校園超市也應(yīng)運而生。但在校園超市的發(fā)展過程中也存在著運作效率不高、管理不合理等問題，加上學(xué)生群體的購物消費習(xí)慣和達(dá)到超市的時間分布特點，造成校園超市在經(jīng)營上出現(xiàn)良莠不齊的情況，成為不少學(xué)校管理層的難題。

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)給上述問題的解決提供了相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)。ITU對物聯(lián)網(wǎng)的定義為：物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物到物（Thing to Thing：T2T）、人到物（Human to Thing∶H2T）和人到人（Human to Human：H2H）的互聯(lián)。[1] 通過射頻識別、傳感器、全球定位系統(tǒng)、移動電話等設(shè)備，按約定的協(xié)議，將世界上的所有物體全部連接到信息網(wǎng)絡(luò)中，[2]以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。[3]早在2003年，麥德龍在德國開辦的第一家“未來超市”的銷售模式和應(yīng)用的技術(shù)正是基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)超市的概念和技術(shù)實現(xiàn)的。[4]2003年，沃爾瑪首次提出用RFID技術(shù)取代傳統(tǒng)的條形碼，成為超市商品的信息載體，其他的零售商巨頭如Tesco、麥德隆等也緊跟沃爾瑪之后。

本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐技術(shù)，以傳統(tǒng)校園超市為改造平臺，以實現(xiàn)校園超市的智能化運行為目標(biāo)，融合了無線射頻識別技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，實現(xiàn)消費者目標(biāo)商品的快速查詢和定位、快速自主結(jié)算和貨架商品盤點統(tǒng)計等智能作業(yè)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園智能超市總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園智能超市主要由智能購物車系統(tǒng)、智能超市貨架系統(tǒng)、智能自提柜系統(tǒng)、智能結(jié)算通道系統(tǒng)、智能揀選系統(tǒng)和虛擬購物系統(tǒng)[4]等智能子系統(tǒng)組成，涵蓋了消費者進(jìn)入超市—選購商品—結(jié)算—離開超市的整個購物過程。

智能超市最大的特點是使用RFID技術(shù)，超市每件商品上都貼有RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)存儲有商品編碼、價格、生產(chǎn)日期、成分、產(chǎn)地等詳細(xì)商品信息；[5]超市管理員不需要對每件商品進(jìn)行人工掃描盤點，就可以完成對在庫、在架商品的盤點、補貨和統(tǒng)計作業(yè)，節(jié)省大量人力物力和時間，提高作業(yè)效率。消費者進(jìn)入智能超市購物，進(jìn)入超市后可通過智能購物車進(jìn)行身份識別并進(jìn)入服務(wù)系統(tǒng)，在智能超市系統(tǒng)上完成熱銷商品推薦、目標(biāo)商品定位、購物車定位、相關(guān)商品信息等導(dǎo)購操作；選購商品時消費者可通過掃描貼在商品上的電子標(biāo)簽或條碼，并通過智能購物車顯示屏讀取到商品信息；在選購?fù)瓿珊螅M者無須在收銀臺前排隊等待結(jié)算，智能購物車可以對車?yán)镔N有電子標(biāo)簽的商品進(jìn)行自動結(jié)算，完成支付；同時消費者也可選擇走結(jié)算通道，自主掃描商品條碼，并完成支付。同時安置在宿舍樓、食堂等人群密度高的校園區(qū)域的智能自提柜，可以避免學(xué)生教職工由于上課工作等原因無法及時領(lǐng)取快遞的情況，使得取件時間更加靈活、更具柔性。各子系統(tǒng)如下圖示：

圖1 校園智能超市系統(tǒng)分部

3 校園智能超市系統(tǒng)功能設(shè)計

校園智能超市以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，旨在構(gòu)建智能、高效、先進(jìn)的校園超市購物體驗。本文主要對智能購物車系統(tǒng)、智能超市貨架系統(tǒng)、智能自提柜系統(tǒng)、智能結(jié)算通道系統(tǒng)的構(gòu)建和實現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計和研究。

31 智能購物車

智能購物車包括購物車體和車載智能終端兩部分。其智能終端具有RFID識別、WIFI數(shù)據(jù)傳輸、語音提示、高清晰多媒體播放等多種功能。主要實現(xiàn)的功能有：

身份識別功能：掃描用戶卡后可以識別持卡人身份信息，消費卡信息以及購物歷史。

商品溯源功能：智能購物車終端內(nèi)封裝RFID讀寫器，可以掃描讀取商品標(biāo)簽，通過無線網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器數(shù)據(jù)庫獲得商品生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家等信息。

商品導(dǎo)購功能：智能終端可以向消費者推薦熱銷商品、打折優(yōu)惠商品，還可以通過歷史購物信息的數(shù)據(jù)挖掘向消費者推薦相關(guān)商品。

商品定位功能：智能終端可通過讀寫器識別商品的位置信息來確定用戶的位置信息，并通過超市地圖指引消費者找到商品。

消費查詢功能：可以查詢用戶本次購買的商品名稱，數(shù)量，價格以及核算購物車?yán)锏目們r格。

結(jié)算功能：智能終端通過車載讀寫器讀取商品信息，完成價格核算后在進(jìn)行結(jié)算。

壓力測控功能：智能購物車底座安置的壓力傳感裝置可測出車內(nèi)的商品重量，防止個別商品的遺漏和未結(jié)算等誠信問題。

32 智能超市貨架

321 面向消費者

查詢功能：智能超市貨架帶有觸摸屏設(shè)備，購物者可通過觸摸屏設(shè)備可查看商品信息，并進(jìn)行語音導(dǎo)購。

自助結(jié)賬功能：為智能購物車、非智能購物車用戶完成自助式結(jié)賬收銀操作（通過RFID讀寫器及條碼讀寫器，逐個讀取商品信息，完成結(jié)賬）。

322 面向超市后臺管理

監(jiān)控功能：向后臺超市管理員提供商品放置時間、離開時間、每層貨架商品放置狀態(tài)等信息。

補貨報警功能：系統(tǒng)設(shè)置了在架商品數(shù)量最低控制線，當(dāng)貨架上的商品數(shù)量達(dá)到臨界狀態(tài)的時候，智能貨架系統(tǒng)可以向后臺管理員發(fā)送補貨提醒，管理員按照指示向相應(yīng)的缺貨貨架進(jìn)行補貨。[5]

信息共享功能：貨架信息支持實時多終端信息共享，提供數(shù)據(jù)接口。

安全報警功能：能夠感知環(huán)境狀態(tài)，并進(jìn)行異常報警。避免失竊等情況的發(fā)生。

33 智能自提柜

身份驗證功能：智能自提柜主控單元可以根據(jù)取件人輸入的驗證碼自動識別驗證取件人身份，核實無誤后將自動打開單元格，讓取件人取走訂單商品。

存放保管功能：智能自提柜可解決取件人因各種原因不能按時取件的問題，提高了取件時間的柔性，在待取件期間對商品進(jìn)行保管，沒有正確驗證碼無法打開單元格取走商品。

34 智能結(jié)算通道

自主結(jié)賬功能：利用RFID技術(shù)，實現(xiàn)快速掃描并完成自主結(jié)算，無須排隊等候，無須收銀員操作。

4 校園智能超市關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

41 硬件設(shè)計

411 智能購物車系統(tǒng)

隨著消費者需求日趨個性化，商品功能細(xì)分不斷深入，滿足消費者需求的同時也帶來了選購的麻煩，如何在浩如煙海的商品市場中，便捷、快速、準(zhǔn)確地找到真正適合于自己的商品呢？智能購物車系統(tǒng)能夠解決這個問題。

（1）運行流程設(shè)計。智能購物車系統(tǒng)是基于RFID技術(shù)與WEB平臺的個性化導(dǎo)購系統(tǒng)，它以客戶需求為基礎(chǔ)，當(dāng)客戶進(jìn)入商場時，使用購物車上方智能識別裝置識別顧客身份，后臺智能算法獲取顧客個性化的信息，包括喜好特點、生理特征、購物歷史等，并以此為依據(jù)進(jìn)行商品的自動選購，并以語音播報的形式，引導(dǎo)用戶定位到合適的商品及所在貨位、查詢商品詳細(xì)資料、進(jìn)行消費結(jié)算等，從而實現(xiàn)個性化的導(dǎo)購服務(wù)。

（2）系統(tǒng)架構(gòu)。智能購物車車載智能終端主要由智能超市軟件系統(tǒng)、顯示屏和發(fā)卡器組成，通過WIFI信號進(jìn)行通信連接，利用RFID技術(shù)進(jìn)行商品識別和消費者身份識別。顯示屏顯示系統(tǒng)軟件操作界面，發(fā)卡器讀取商品上的電子標(biāo)簽信息、獲取消費者身份，并完成結(jié)算通道的自主結(jié)算。

412 智能超市貨架系統(tǒng)

隨著消費者購物需求日趨個性化，商品功能細(xì)分不斷深入，滿足消費者需求的同時也帶來了選購的麻煩，同時消費者希望對商品信息的充分了解，如何給消費者方便地了解商品信息、超市的優(yōu)惠信息，以及如何通過智能貨架的實時變化有效反饋給后臺管理人員，智能貨架系統(tǒng)能夠解決這個問題。

（1）運作流程設(shè)計。智能超市貨架能夠完成貨架上商品實時監(jiān)控。記錄商品放置時間、離開時間、每層貨架商品放置狀態(tài)。貨架設(shè)備能夠感知環(huán)境狀態(tài)，并進(jìn)行異常報警。自動將補貨信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到倉庫管理服務(wù)器；智能貨架設(shè)備能夠感知環(huán)境狀態(tài)，并進(jìn)行異常報警。智能超市貨架帶有觸摸屏設(shè)備，購物者可通過觸摸屏設(shè)備可查看商品信息，并進(jìn)行語音導(dǎo)購。

（2）系統(tǒng)架構(gòu)。智能超市貨架通過天線和RFID讀寫器識別貨架上的商品電子標(biāo)簽信息，統(tǒng)計貨架上商品種類和數(shù)量并反饋給超市管理員，實現(xiàn)對超市貨架上架商品的實時動態(tài)監(jiān)控。同時消費者可通過顯示屏查詢商品的詳細(xì)信息。

413 智能自提柜系統(tǒng)

智能自提柜在智能超市解決方案中主要起到配合虛擬購物線下存放訂單商品、等待消費者取件。消費者取件后有專門的訂單復(fù)核人員檢查核實訂單商品，并收取訂單商品價錢。

智能自提柜系統(tǒng)主要產(chǎn)品主要由柜體、單元格和主控單元三部分組成，主控單元包含內(nèi)部微型計算機、液晶顯示屏、操作鍵盤、讀碼器等主要部件。內(nèi)部微型計算機控制箱柜存取操作。

414 智能結(jié)算通道系統(tǒng)

（1）運行流程設(shè)計。RFID自主結(jié)算系統(tǒng)主要由RFID結(jié)算通道和智能超市前臺軟件系統(tǒng)組成，能夠提供快速的結(jié)賬服務(wù)，系統(tǒng)利用UHF RFID技術(shù)，掃描人員卡信息與購物車內(nèi)的貨物信息，首先識別人員RFID卡，進(jìn)入相應(yīng)會員的資料中，然后RFID掃描通道掃描購物車中所有商品RFID標(biāo)簽，統(tǒng)計購物車內(nèi)的商品數(shù)量，并對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的價格，判斷是否折扣，最終將價格進(jìn)行核算。

（2）系統(tǒng)架構(gòu)。RFID結(jié)算通道在掃描到購物車?yán)锏纳唐窐?biāo)簽后自動進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計和價錢加總，并將信息反饋至中心服務(wù)器，消費者通過操作智能超市前臺系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)算，并由系統(tǒng)扣除消費者消費卡里的相應(yīng)金額，完成結(jié)算支付。

42 軟件設(shè)計

421 智能購物車系統(tǒng)軟件設(shè)計

當(dāng)顧客進(jìn)入超市，在購物車的平板電腦上會看到刷卡界面，在智能購物車的發(fā)卡器上刷自己的會員卡，可以自動識別自己的身份從而以會員的身份登錄到超市的系統(tǒng)。其中，商品追溯和購物地圖界面如下：

（1）商品追溯。點擊商品追溯功能選項，如下圖位置，可以查看商品詳細(xì)信息。點擊詳細(xì)信息后，出現(xiàn)下圖界面：

圖2 軟件追溯界面

（2）購物地圖。購物地圖為顧客提供出超市的3D布局圖，讓顧客對于自己的位置和所需商品的位置有了更加直觀的了解，提供智能超市實時定位功能，從而為顧客規(guī)劃自己的購物路線提供了方便，節(jié)約了時間。界面如下：

圖3 軟件定位界面

422 智能超市貨架系統(tǒng)軟件

智能超市后臺管理軟件是面向在智能超市后臺綜合管理與采購中需要使用的客戶端軟件，該軟件可是實現(xiàn)用戶管理、商品管理、訂單管理、銷售管理、盤點管理與系統(tǒng)管理功能。使用該軟件能夠幫助用戶完成智能物流系統(tǒng)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能超市后臺所有環(huán)節(jié)，該軟件與智能超市前臺管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，共同配合，完成整體智能超市管理功能。其中，銷售管理、盤點管理界面如下：

（1）銷售管理?？梢圆樵冧N售歷史，也可以按照商品名稱、時間查詢訂單查詢銷售統(tǒng)計。

圖4 軟件銷售管理界面

（2）盤點統(tǒng)計。點擊盤點統(tǒng)計按鈕，可以輸入查詢條件，也可直接在【在庫信息欄顯示】中選擇商品點擊，可以進(jìn)行盤點統(tǒng)計也可以進(jìn)行商品追溯。通過柱形圖和餅狀圖清晰地看出單品的總數(shù)量和在庫數(shù)量以及不在庫數(shù)量和在庫數(shù)量。

圖5 軟件盤點統(tǒng)計界面5 結(jié) 論

本文針對校園超市的實際運營情況，結(jié)合傳統(tǒng)超市的日常業(yè)務(wù)運行，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建了一種以智能購物車系統(tǒng)、超市智能貨架系統(tǒng)、智能自提柜系統(tǒng)和智能結(jié)算通道系統(tǒng)為服務(wù)平臺的，運作靈活、運營高效、功能完整的校園智能超市，實現(xiàn)了校園超市的智能化改造，給校園超市的高效、創(chuàng)新運營提供了一種切實可行的解決方案。

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