關于智能果蔬售貨機的設計分析

王超峰

（濟寧學院 數學與計算機應用技術學院，山東 濟寧 272155）

關鍵字 智能果蔬售貨機 無人經濟 經營模式

“無人售貨柜”、“無人藥柜”、“無人售賣店”等相關產品已日趨成熟，并且已有相當的市場占有量。伴隨著疫情等突發性事件的產生，人們對“無人售賣”經營模式的認知度、認可度越來越高，已慢慢培養出這類智能的消費習慣。諸如水果蔬菜這類關乎民生的日常消費食品，人們對其的需求量巨大，但傳統的自動售賣柜無法解決其保鮮、稱重、結算等問題，因此市場上一直未有成熟的果蔬自動售貨產品出現。同時本項目實現了最快5 秒內完成整個購物過程，刷新了“自動售賣”的相關記錄，也為該領域提供了新的解決思路。

1 項目目的

1.1 目的

在無人經濟的快速發展下，本項目作為“無人售賣”行業的延展，重點解決了非包裝類食品的無人銷售難題，實現最快5 秒內完成整個購物過程。

1.2 調研

無人售貨機在國外以美國和日本發展最為迅速，發達國家現在已進入了“自動售貨”的時代。日本是無人售貨機行業發展最快國家，在無人售賣機領域中，大部分的同類課題是運用了PLC，I/O，而國內都是選用三菱FX2N-48MR系列PLC，綜合其系統功能，其能夠很好地滿足設計要求。國外的支付方式為：整個過程從支付網關開始或者硬幣、紙幣、銀行卡來進行自主的交易；而國內近期的支付方式來看不僅有紙幣、硬幣以及微信支付和支付寶，而且有更加方便快捷的刷臉識別支付技術。

1.3 需求

（1）可開門式自動售貨柜。（2）微信端掃碼或者刷卡開門，挑選商品，然后關門免密支付自動付款，用戶熟練后完全可以達到5 秒完成的購物體驗。（3）采用主控板為符合通用功能的物聯網控制板，對以后的產品功能擴展提供了可能，為未來物聯網的各項技術提供了兼容。（4）可以對于錯拿錯放、亂拿亂放、惡意破壞等問題提供解決方案，保障了產品的正常經營[1]。

2 可行性分析

2.1 科學性

無人售賣并非新鮮事物，但當前成熟的產品，多數為等重的、常溫保存的，規則包裝類食品。這類產品雖然已經成熟，但是相較于水果蔬菜這類日常消費類食品，其市場占有率和利用率仍相對較低。本項目重點解決果蔬類產品在無人售貨中的難點問題，具有相當大的市場前景和利潤空間。

（1）在互聯網的飛速發展之下，5G、云技術、各類控制芯片、各種智能外設均得到了飛躍式的發展，這為本項目的立項奠定了技術基礎。

（2）在經營模式上，線上線下相結合、社區團購、物流配送等相關技術或模式都預示了“無人經濟”、“無人銷售”將成為未來社區快消品銷售的主流模式。

（3）個人信用體系的完備，使得各支付平臺在結算方式上完成了很多質的飛躍，比如人臉識別支付、免密支付等。這也為本產品使用的高效化奠定了堅實的基礎。

（4）通過完備的市場調研，多數行業內的相關專業人員及隨機調查的消費者，均對本產品的經營模式、產品理念表示認同。

2.2 先進性

2.2.1 可開門式自動售貨柜

目前市場成熟的自動售貨柜產品，絕大多數為封閉式售貨柜，因此難以滿足蔬菜水果類產品的銷售。可開門式售貨柜，目前就技術領域劃分有兩種：一種是視覺識別方式，另一種是稱重方式。稱重方式在性能和價格兩方面均高于視覺識別方式，只需要將電子秤的精度和反應速度做好，產品體驗就會遠超其他同行。

2.2.2 經營模式

本產品體現的經營理念為“共享冰箱”，特別適合于時間緊數量少的產品采購。產品可投放于樓梯間、電梯間等消費者的必經之路，結合5 秒內可完成的快速購物功能，本產品刷新了人們對自動售貨的傳統認知。

圖1

2.2.3 支付模式

產品除使用常見的儲值卡、掃碼支付等常用模式之外，主推支付平臺的免密支付。由于蔬菜水果產品價值相對低廉的特性，結合個人信用系統的免密支付可以大大節省購物時間[2]。

2.3 獨特性

（1）無人智能果蔬機本質上就是一個微型便利門店，比便利店更小，擺放位置多樣靈活，可以隨時更換到人口稠密的地方，離消費者更近，讓消費者更便捷的零售渠道。

（2）微信端掃碼或者刷卡開門，挑選商品，然后關門免密支付自動付款，用戶熟練后完全可以達到5 秒完成的購物體驗。

（3）采用了標準化的設計理念，主控板為符合通用功能的物聯網控制板，對以后的產品功能擴展提供了可能，為未來物聯網的各項技術提供了兼容。

（4）產品提供了各類應急預案，對于錯拿錯放、亂拿亂放、惡意破壞等問題均提供了解決方案，保障了產品的正常經營。

3 概要設計

本產品屬于物聯網范疇之下的綜合控制類產品，自主研發的核心控制板，對各類外設進行控制和采集管理，并由云端及各類輔助性軟件協同完成從身份確認、物品選取到無感結算整個的購物流程。

產品采用冷藏柜作為基本柜體，主要思路為“稱重”模式，各類非包裝性食品上貨后均恒定記錄其當前重量，用戶在確認身份并合法打開柜門后，可直接獲取商品，商品離開托盤后可自動根據減重數據計算賬單。柜門關閉代表購物結束，結合微信、支付寶這類支付平臺的免密支付功能，由支付平臺自動完成結算流程。

同時作為輔助性功能，產品為用戶提供豐富的對賬、統計功能。對于運營產品的運營商，產品提供各種經營方面的功能，如進貨管理、設備管理、上貨管理、分層管理、對帳功能、運營管理、活動推廣等。使得產品成為一個基于線上與線下相結合、智能化高效化銷售、可多級管理的果蔬銷售平臺[3]。

4 詳細設計

本產品由項目組獨立設計完成，擁有安全的自主知識產權。產品分為硬件與軟件系統兩部分。

1.硬件系統包括主控板、電子鎖、稱重裝置、音頻模塊、顯示屏、制冷系統、電輔熱系統各類傳感器以及通訊模塊等核心部件，詳見圖1。

2.產品介紹：（1）首先用戶使用微信掃碼，通過微信服務器將確定后的用戶身份傳遞至產品后臺云服務器，后臺云服務器驗證用戶合法性及設備編號通知阿里云MQTT平臺，并由該平臺將控制信號，通過產品通訊模塊發送到核心控制板，控制板通過電磁鎖打開柜門。

（2）貨架裝有高精度的電子秤（精準度達0.1g），用戶挑選商品在拿起后自動由電子秤做減重操作，電子秤將數據反饋給核心控制板，核心控制板通過通訊模塊將數據傳遞給阿里云MQTT平臺，該平臺將數據回傳給產品云服務器，產品云服務器完成實時記賬功能。

（3）消費者商品選購完成后閉合柜門，電磁鎖接到回饋信號后通知核心控制板，核心控制板通過MQTT 平臺將結束信號反饋給產品云服務器，產品云服務器核對賬單后向微信支付服務器發起支付請求，并完成自動免密支付，整個購物流程完成，從開柜到結算最快只需5 秒就能完成。

5 結語

該產品解決廣大人民群眾購買生鮮水果蔬菜的問題，尤其在疫情期間，極大地降低病毒傳播的風險。并與現在智能化的市場相結合，也與老百姓的日常生活與安全息息相關。運用了智能稱重感應和免密支付等技術，操作和結算都非常便捷，用戶可以零距離接觸和挑選商品，提高用戶的購買欲望并增加購買數量。成本低，回收快，適用于社區街道，火車站，醫院，工廠，酒店等應用場景，有很大的發展推廣空間。