《智能超市导购系统中运用物联网的创新实践_黄晔华》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能超市导购系统中运用物联网的创新实践_黄晔华（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2012年第5期福建电脑 智能超市导购系统中运用物联网的创新实践 黄晔华， 张磊， 衡恒 （ 无锡工艺职业技术学院 江苏 宜兴214206） 【摘 要】： 在智能超市导购系统中运用物联网技术， 让顾客不再为购物寻找商品和排队结 账而苦恼,真正实现无人化全自动购物，让顾客感受到物联网给人们生活所带来的便捷，明白何 为物联网及物联网对人们生活的影响。 【关键词】： 智能超市、物联网、RFID、电子标签、智能购物车 0、引言 随着社会的发展， 超市已经成为了人们日常 生活的一部分。超市中的物品种类繁多，人们可以 在超市中购买到任意所需商品。 然而商品种类的 增多给超市的管理和人们选购商品带来了一定的
2、 影响， 人们可能会花大量的时间在寻找商品和排 队付款上。 基于物联网的智能超市的出现将为人 们带来很大的便利。 1、主要原理和关键技术 1.1原理 “物联网”的概念是在1999年提出的，它的定 义很简单： 把所有物品通过射频识别等信息传感 设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。 也就是说， 物联网是指各类传感器和现有的互联 网相互衔接的一个新技术。 目前较为认可的物联网定义为： 物联网是通 过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、 激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物 品与网络连接起来进行信息交换和通信， 以实现 智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 智能超
3、市就是物联网应用于零售业的实例， 它融合射频识别技术、无线网络技术、软件开发技 术和嵌入式开发技术、 数据库管理技术等多种技 术,具有运转效率高、风险成本低、管理科学先进、 服务品质优良等优点。 1.2关键技术 智能超市最大特点是采用射频识别技术， RFID(radio frequency identification，射频识别)射频 识别是一种非接触式的自动识别技术， 它通过射 频信号自动识别目标对象并获取相关数据， 识别 过程无须人工干预， 可工作于各种恶劣环境。 RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多 个标签，操作快捷方便。RFID技术与互联网、通讯 等技术相结合， 可实现全球范围
4、内物品跟踪与信 息共享。 目前RFID的应用包括高速公路停车收费、 开放式门禁管理、自动化仓库管理、电子票务、电 子标签防伪系统等。第二代身份证，迄今为止全球 最大的RFID应用项目；2008年北京奥运会、2010 年上海世博会门票都是采用的RFID电子门票； 深圳图书馆利用RFID标签在馆内构造精确的定 位系统，读者从图书检索系统中查到一本书，馆内 的RFID导航系统， 可以将读者引到相应书架存 放该书的位置。 2、系统主要组成部分 在智能超市里， 每件商品上都贴有一个小小 的芯片，即电子标签，标签内存储的信息除了商品 的编码和价格外还存储了主要原料、生产日期、厂 商等产品包装上的其他信息。
5、 使用专用的阅读器 读取电子标签后，标签能马上激活，阅读器读取电 子标签的内容并显示给顾客。 在智能超市里所有 的一切都是由智能超市管理系统来控制， 由于每 一件商品都贴有电子标签， 所以任何价格的变动 或者折扣优惠调整，由天线发出射频信号，就可以 快速的修改某种商品的价格， 都无须通过人工一 个个的更换标签， 只需要在服务器端通过控制系 统进行统一的调整，避免手工贴标签、更换标签的 麻烦，利用电子标签轻松实现更换价格标牌。在智 能超市里， 可以通过智能导航系统能引导顾客到 所需购买商品货架前， 避免花长时间在寻找商品 上。在智能超市里，结算时收银员不用一件件扫描 商品条码，整个结账过程只需几
6、秒就能完成，免去 了顾客排长队等待结账之苦。除此之外，由于射频 信号具有很强的穿透能力，能穿透衣服等障碍物， 基金项目：江苏省大学生实践创新训练项目智能超市导购系统中运用物联网的创新实践 30 2012年第5期福建电脑 可以防止超市商品被盗。 为实现上述功能，智能超市系统需要由RFID 电子标签、读写器、天线、智能货架、智能购物车、 计算机及后台数据库系统组成。 2.1 RFID标签、读写器及天线 RFID标签也称电子标签或射频标签，是一种 把天线和IC封装到塑料基片上的新型电子卡片； 是近几年发展起来的新型产品， 是未来几年代替 条形码标签走进“物联网”时代的关键技术之一。 RFID标签由耦
7、合元件及芯片组成。标签含有 内置天线，用于和射频天线间进行通信，它是射频 识别系统真正的数据载体，由线圈(天线)和存储有 关应用标识信息的存储器及微电子芯片组成。 一 般来说射频标签的主要特点有：小巧轻便、数据存 储量大、使用寿命长、防水、防磁、可重复利用、安 全防伪等特点，可支持快速读写、移动识别、多目 标识别、定位及长期跟踪管理。 读写器也称阅读器是用于读取(或写入)标签 信息的设备。读写器的收发距离范围较大，根据输 出功率和使用频率的不同， 从几厘米到几十米不 等。 从电路实现角度来说， 读写器可分为两大部 分，即射频模块与基带模块。射频模块主要由调制 解调电路模块及天线组成，主要实现两
8、项任务：第 一项是实现将读写器欲发往射频标签的命令调制 到射频信号上，经发射天线发送出去。发送出去的 射频信号经过空间传送到射频标签上， 射频标签 对照射的其上的射频信号作出响应， 形成返回读 写器天线的反射回波信号。 第二项任务是实现将 射频标签返回到读写器的回波信号进行必要的加 工处理，并从中解调提取出射频标签回送的数据。 基带模块实现的任务也包含两项， 第一项是将读 写器智能单元发出的命令加工实现为便于调制到 射频信号上的编码调制信号。 第二项任务是实现 对经过射频模块解调处理的标签回送数据信号进 行必要的处理， 并将处理后的结果送入读写器智 能单元。 天线用于在电子标签和读写器之间传递
9、射频 信号，以控制数据的获取和通讯。天线在射频标签 和读写器问发射电磁波， 给射频标签提供微量能 量，并负责接收来自射频标签发出的射频信号。一 般而言，天线都会与读写器整合在一起，可设计为 手持式或固定式。在本系统中，我们将阅读器和天 线整合在一起，嵌入到智能购物车上。 2.2智能货架 在智能超市中，每个货架上都设置天线，每类 商品边都贴有有源RFID标签， 可以主动向过往 的智能购物车发送本货架的商品信息。 相对于传 统的非电子标签，RFID标签可以通过标签本身传 递丰富的信息，包括商品的生产商、原材料配料、 保质期等其他信息都可直接通过阅读器读取得 到。 相对于无源电子标签， 有源电子标签
10、内装电 池，信息存储量更大，读写距离更远。 有源电子标 签的读写灵敏度和防碰撞性能也更高， 所以智能 货架能增加智能购物车读取商品的准确率。此外， 还具有较强的防磁和抗干扰能力。 2.3智能购物车 智能购物车在传统购物车基础上进行改进， 集阅读器模块、无线通信模块、触摸屏及ARM芯 片为一体的嵌入式系统。 顾客可以通过触摸屏设 定需要购买的商品的信息或刷卡导入预购清单， 防止忘记购买某些商品， 并且可以随时看到购物 车内商品的总价格， 避免盲目购买不需商品造成 浪费。当顾客选购完所需购买商品，智能购物会主 动提示顾客所需购买商品已采购完成， 是否继续 购物。购物车上配置超市导航系统，如果顾客需
11、要 查询某一商品的具体位置,可以在触摸屏上查询, 那么导航系统将会引导顾客达到该商品所在货 架。当顾客购买完所有商品，不需要再排着长队等 候收银员扫描、结账，只需要在智能购物车显示屏 上点击购物完成， 显示终端会马上显示本次购买 总价。 将智能购物车推到结账区域等待几秒钟的 时间，用户可以便可以通过支付现金、刷信用卡或 者超市专用的购物卡结账离开。 2.4计算机及后台数据库系统 在智能超市计算机系统中， 需购买高性能计 算机作为服务器，为保证安全Web和数据库应分 开布置，最好能布置在不同的服务器上。服务器操 作系统可安装Linux系统， 数据库可采用Oracle 大型数据库以存储海量商品信息
12、。 3、系统功能模块 整个智能超市系统功能模块由身份认证、智 能导航、信息读取、广告模块、智能结算5个模块 组成 3.1身份认证 智能超市通过身份证或市民卡认证顾客身份 信息， 顾客只有持身份证或市民卡才能进入超市 购物。 3.2智能导航 顾客可以在超市的智能购物车上搜索或选择 所需购买商品， 智能购物车上的导航系统将定位 顾客当前位置信息， 并引导顾客前往欲购买商品 所在货架。 31 2012年第5期福建电脑 超市导航系统中可采用基于射频识别(RFID) 的室内定位系统进行定位， 解决无线射频网络中 定位移动手持机或智能购物车的问题。 导航系统 中采用最短路径算法。 导航系统的实现则可以采
13、用的二维矩阵来存储超市地图， 实现函数中使用 了Dijkstra算法。Dijkstra算法的基本思路是：假设 每个点都有一对标号(dj, pj)，其中dj是从起源点 s到点j的最短路径的长度(从顶点到其本身的最 短路径是零路(没有弧的路)，其长度等于零)；pj则 是从s到j的最短路径中j点的前一点。 求解从起 源点s到点j的最短路径算法的基本过程如下： （1）初始化。 起源点设置为： ds=0, ps为空; 所有其他点: di=, pi=?; 标记起源点s ，记 k=s,其他所有点设为未标记的。 （2） 检验从所有已标记的点k到其直接连接 的未标记的点j的距离，并设置：dj=mindj, dk
14、+ lkj式中，lkj是从点k到j的直接连接距离。 （3）选取下一个点。 从所有未标记的结点中， 选取dj中最小的一个i： di=mindj,所有未标记的点ji就被选为最 短路径中的一点，并设为已标记的。 （4）找到点i的前一点。 从已标记的点中找到 直接连接到点i的点j*，作为前一点,设置：i=j* （5）标记点i。如果所有点已标记，则算法完全 推出，否则，记k=i，转到（2） 再继续。 3.3信息读取 当顾客选择某个商品时， 将该商品的基本信 息和同类商品的促销信息通过智能购物车显示屏 展示给顾客。 3.4广告模块 智能购物车上的触摸屏可以滚动播放超市的 促销信息，还有“搜索商品”、“会员
15、惊爆”、“特惠活 动”、“新品上市”、“有奖问卷”等栏目可以选择。消 费者可以查看促销信息，也可通过“有奖问卷”向 供货商反馈信息。 智能购物车也可以将根据顾客 所列的购物清单中商品显示该商品的促销信息， 还可以当顾客走进某货架时， 可以将该货架上商 品的特价或优惠等信息传递给顾客， 供顾客挑选 商品。 3.5智能结算 结算时收银员不用一件件扫描商品条码，将 商品放入智能手推车时， 手推车屏幕即显示包括 商品价格在内的其他信息， 并显示当前手推车内 所有商品总金额。 购物完成后直接点击购物完成 即出现结算金额，可以自动从“市民卡”上扣取整 个结账过程只需几秒就能完成， 免去了顾客排长 队等待结
16、账之苦。 4、智能超市购物流程 4.1预购物 在超市购物时可能会有这样的经历， 计划购 买的物品，忘记购买了，而不需要购买的东西却买 了很多。在智能超市的与购物系统中，可以避免发 生这样的事情。在去超市前，我们可以预先用会员 账号登录超市网站，选择想购买的物品，形成购买 物品清单。 到智能超市后在智能购物车上刷一下 会员卡，就能显示预购物品清单，由购物车的电子 导航图，带领你到你所需购买的物品货架前。放入 智能购物车后，购买物品清单将自动删除该条目。 4.2选购 进入超市，推上智能购物车，在智能购物车上 刷一下市民卡， 在智能购物车触摸显示屏上显示 你所需购买物品清单，点击超市电子地图导航，智 能购物车将引导你到你所需购物的商品货架前。 同时， 购物车显示屏将显示该商品附近有哪些同 类商品，哪些商品正在促销，其他用户对它的评价 如何。选定某件商品放入智能购物车，购物车显示 屏显示已购买金额和未购物品清单。 4.3结算 选购结束后，将智能购物车推入结算通道，在 智能购物车上点击购物完成， 购物车显示屏上显 示结算金额， 可以选择与市民卡绑定的银行卡自 动划卡付款，
