基于物聯網技術的智慧超市系統設計

李韜

【摘 要】大型超市商品種類數量眾多，管理中存在過程繁瑣，易出錯，易丟失和購物時效低等問題。結合RFID和ZigBee等物聯網技術對智慧超市系統設計，實現商品快速結賬，商品防盜，智能推薦功能，從而節省超市管理成本，提升顧客消費滿意度。

【關鍵詞】智慧超市；RFID應用；ZigBee技術；功能設計

中圖分類號： TP391.44 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）05-0179-002

【Abstract】There are a large number of commodity types in large-scale supermarkets， and there are many problems in management， such as complicated processes， error-prone， easy-to-lose， and time-consuming shopping. Combining RFID and ZigBee and other Internet of Things technologies to design a smart supermarket system to achieve fast goods checkout， merchandise anti-theft， and smart recommendation functions， thereby saving supermarket management costs and improving customer satisfaction.

【Key words】Smart supermarket； RFID application； ZigBee technology； Functional design

0 引言

隨著人們消費水平的提高，對商品的選擇更加挑剔，因此超市需要更好管理來滿足消費者。超市商品種類繁多，數量龐大，產品信息不透明，使得統計商品銷售情況難，消費者也不容易找到心儀的商品，時間成本高；結賬時經常排隊，消費體驗差；同時，也帶來商品防損的難題。根據超市管理存在問題，設計一套實時性強，可靠性高的智慧超市系統，幫助超市降低運營成本，提升消費者購物體驗。該系統使用ZigBee和RFID技術進行商品信息核實，交易結算，同時還將通過集成系統根據用戶購買歷史給出購買建議。此外該系統還包含防盜功能。

1 系統架構

1.1 ZigBee模塊

ZigBee基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議，擁有近距離、低復雜度、自組織、低功耗、高數據速率的特點。ZigBee傳輸距離50-300M，速率250kbps，功耗5mA，網絡節點數最大可達65000個。利用ZigBee實現購物車與服務器之間的通信，可以在保證數據高速傳輸的前提下，減少電池功耗，從而提高了設備的電池壽命。

1.2 微處理器

出于對主控性能、經濟性因素的考慮，系統使用STM32F103系列作為主控芯片，接收處理模塊發送的名稱、價格、數量、貨架位置等商品信息，并將信息在觸控屏上可視化。

1.3 液晶觸控屏

購物車上使用5.5寸電容觸控屏，可以顯示字符、數字和圖形。消費者可以透過觸控屏搜索自己想要的商品，可以查詢價格、位置等信息，還可推薦商品推薦，有助于消費者購買產品。

1.4 存儲模塊

系統存儲使用EEPROM，防止斷電造成的數據丟失，保證系統安全。EEPROM中存儲包括商品圖片、價格、成分、商場虛擬地圖等文件，由微處理器將所需文件顯示在電容觸控屏上，引導消費者的購買方向。

1.5 RFID閱讀器

考慮成本原因，超市中的每一個產品都將提供一個RFID無源標簽，以識別其商品信息。每個購物車都安裝有RFID閱讀器來識別放入購物車的商品，商品信息透過Zigbee傳輸給后臺數據庫，存儲消費者個人消費信息。

2 功能設計

2.1 智慧結算

消費者推著智能購物車進行購物，車內裝有RFID閱讀器，當顧客將想要的商品放入車內，閱讀器自動讀取RFID標簽獲取所選商品的信息，并存儲進EEPROM，后臺數據庫會將每一個商品的信息按品牌名稱、ID、價格、生產日期進行整理匯總，通過ZigBee模塊將信息傳送給服務器記錄，并在液晶顯示屏上現實所買商品及消費金額，自動完成商品結算。

2.2 智能防盜

由于顧客在選擇商品時，會經常更換商品，由此可能會在購買過程中出現實際購買商品和數據庫中信息不符的情況；同時也存在個別消費者將商品放入衣物的偷盜行為。消費者選擇好商品后，需連人帶車進入出口處一個裝有RFID閱讀器的防盜門。該防盜門再次讀取購物車內的商品數量，價格，與數據庫中的信息進行比對，若一致則立刻在消費者網銀中支付，若和數據管理系統的信息不一致則會更新數據，觸控屏提示消費者核對商品信息，確認后即可支付。

2.3 智慧推薦

進入超市時，消費者使用手機登錄超市會員系統，并和使用智慧購物車進行信息綁定。智能購物車將在所選商品之間建立相似度關系矩陣，對每個顧客的消費習慣進行大數據分析。通過分析個人消費記錄，根據和你一樣購買該商品的人的的消費選擇，對消費者推送可能需要的商品。同時，后臺數據庫根據個人消費習慣，會針對性的推薦超市打折商品，這種促銷光靠能促進消費者購物，增加超市利潤。顧客列好購物清單后，液晶屏上顯示商品的相關信息，還可以進行同類商品的對比，方便顧客選擇適合自己的商品。

3 系統設計

3.1 系統要素

（1）商店或商場的每一件產品都有RFID標簽。

（2）每個購物車都有一個RFID讀寫器和ZigBee接收器來實現數據讀取和發送。

（3）有一個中央服務器系統。

（4）付款后，購物車購物清單必須重置。將有在線支付程序進行計費。

（5）如果產品被刪除，它也必須從賬單中刪除。

（6）在出口門上必須有RFID讀取器以防防盜。

（7）顯示產品信息、保質期和商品推薦。

3.2 防盜結算算法

通過把購物車讀取的商品信息和防盜門內RFID讀取的商品進行比較核對，若信息一致，則立刻結算；若實際商品多于數據庫中數量，進行增運算，反之進行刪減運算。

Algorithm （Id， Set）

//Scan_list：：List of Currently Scan Item

//Bill_list：：Bill id List

//Find_Newid：：Compare two list and find

//new id

//Fetch Data：：Get Data from Server

//Delete：：Delete item

Set=1；

Repeat While set=1

{

Scan（）；

Scan_list（）；

If （Scan_list==Bill_List）then

Dont Do Anything

Exit（）；

Else if （Scan_list>Bill_list）then

Find_Newid（）；

Fetch_Data（）；

Display（）；

Add_Bill（）；

Update（）；

Else if （Scan_list

Find_Newid（）；

Delete（）；

Update（）；}

3.3 系統運作網絡

使用貝葉斯網絡建立智慧超市運作模型，展示每個節點的運作流程。

在狀態轉移圖中，Q0，Q1，…，Q8表示多個狀態。Q0是初始狀態，Q5最終狀態。所有狀態的相關信息，如表格所示。用戶接受一個產品并放入購物車，接著每一次轉換都按照用戶當時的決定進行。

4 結語

隨著物聯網技術的不斷創新發展，不斷成熟的思維不停刷新著我們對智能生活的期望。本文設計的智慧超市通過應用RFID和ZigBee技術，對傳統的超市進行改革，通過增加超市信息化程度，使得超市購物系統變得更容易，線下購物體驗更加舒適，同時為超市防盜提供有效的應對措施。相隨著物聯網的飛速發展，技術不斷革新，相信智慧超市會很快進入我們的生活。

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