基于RFID的智能超市系统的设计与实现

46软件工程师2014年2月2014年第2期47成杰等：基于RFID的智能超市系统的设计与实现签应用于部分价值较高的商品，大部分普通商品并没有使用RFID标签，这也不能称为成熟的案例[2]。随着RFID的发展，RFID性能和成本都可以适用于超市系统了，因此，可以使用RFID技术解决快速结账的问题。此外，可采用WIFI或二维码技术来实现室内导航，目前国内外的超市中没有用WIFI或二维码进行商品导航的案例。本文提出概念和实现方案将会极大的方便和丰富顾客的购物经历。下文将介绍该系统的实现方案，即如何使用RFID技术处理大型超市的结账速度问题以及使用WIFI技术或二维码实现智能导购功能。2快速购物设计方案(Quickshoppingdesigns)RFID技术与互联网、通讯技术相结合可应用于物流、制造、公共信息服务等多个行业，目前RFID在零售业开始得到应用，针对目前的大型超市难以寻找到目标商品以及结账的过程需要等待较长时间等问题，本文提出如下的快速购物设计方案：采用UHFRFID(超高频无线射频识别)技术，为每个商品分配一个RFID标签，采用UHFRFID标签做会员卡，使用UHFRFID阅读器一次性阅读所有标签信息。利用此方法实现商品不用拿出购物袋而一次性扫描所有商品，并结账，如果有会员卡可以将其一并放进购物袋，此系统会按会员价一并结账。2.1快速购物设计思路传统的超市扫描系统是基于条形码的，条形码的缺点是：(1)需要近距离地读取。(2)阅读速度慢。(3)存储信息量小。(4)不可以多标签同时读取，采用RFID技术可以同时解决以上问题。具体设计思路如下，将RFID标签贴在货物上，每个RFID标签存储的信息是一个相对于该超市唯一的序列号。超市内所有商品的商品名称、单价、生产厂商、生产日期等信息都被存储在超市的服务器里的数据库中。RFID阅读器和天线放在超市的结账区。当货物通过结账区时，放置在结账区的阅读器会在短时间内同时读出贴在货物上的RFID标签的信息并传递给计算机，计算机会根据输入的标签的序列号到商品数据库中检索这些序列号对应的商品，同时把商品的清单以及总价打印出来。这样就可以将扫描商品的时间将至十秒钟之内，结账时无需担心商品的个数，因为它最多支持1000商品同时扫描。本系统在实现快速购物的基础上，还设计了快速入库、防盗系统等模块。在入库的过程中，此方法可以让超市仓库管理员从机械枯燥的工作中解放出来，在卡车进入超市仓库的时候会从带有RFID阅读器的门缓缓驶入，RFID阅读器就可以扫描商品上的RFID标签信息，这样可以实现所有商品信息的录入，之后只需要用软件程序简单地分类录入数据库即可。此外，当用户提着装有商品的购物袋经过防盗门的时候，防盗门处安装的RFID阅读器开始自动扫描包装袋(当然也包括顾客的口袋)，并与数据库里面的商品ID进行比较，如果是数据库里面的商品ID而且没有经过结账处扫描就认定为异常，此时启动单片机的蜂鸣器发出报警声通知相关人员[3]。2.2硬件设计本文使用的RFID设备采用的是改良ALOHA算法，具有同时阅读1000张RFID标签的性能。这些性能足以满足超市扫描快速商品的性能要求。如果配备上RFID四臂螺旋天线可以使阅读距离最大增大至10米，这样可以用于商品的入库出库管理[4]。具体的RFID阅读器以及天线设计如图1所示。Fig.1Hardwarestructure2.3软件设计本系统涉及的软件主要分为三个模块，即快速结账、快速入库和超市管理。快速结账模块用于接收RFID阅读器读取的商品信息ID，通过与数据库里的商品ID比较，获取商品的ID、名称、价格以及会员卡信息，并进行相应处理弹出结账页面[5]。快速入库模块与快速结账类似，主要用于获取RFID阅读器读取的数据，将商品信息写入数据库。超市管理模块适用于设置管理员、安排员工值班、管理顾客会员信息、管理超市收入信息等。图2为快速结账模块界面。基于RFID的智能超市系统的设计与实现成杰，贾宁，王炜堃摘要：顾客在大型超市购物的时候会遇到两个不方便之处：难以寻找到目标商品、结账的过程需要等待较长时间。本文采用RFID(RadioFrequencyIdentification，无线射频识别)和二维码技术来解决这两个问题。智能超市系统由四个模块构成：(1)RFID实现入库、出库，从而将结账时间降至秒级别。(2)WIFI或二维码联合手机和服务器实现商品定位导航功能。(3)单片机和RFID实现防盗功能。(4)二维码联合手机实现货源渠道查询功能。此系统不仅适用于超市，还可以用于物流行业、仓库管理、室内导航等近距离定位领域。关键词：RFID；快速识别；室内导航；二维码追踪中图分类号：TP368.1文献标识码：ADesignandImplementationofSmartSupermarketSystemBasedonRFIDAbstract:Therearetwoincommoditieswhenyouareshoppingatsupermarket,thefirstoneisthatyouhavetospendabundanttimeinsearchingcommodity,thesecondoneisthatitwastesmuchtimewhenyouarecheckingoutyourgoods.Inthispaper,RFID(RadioFrequencyIdentification)andtwo-dimensionalcodetechnologycansolvetheseproblems.SmartSupermarketSystemconsistsoffourmodules:(1)TheRFIDtechnologywillachievestoragefunctionanditcanreducethecheckingtimefromseveralminutestoafewseconds.(2)Two-dimensionalcodeandsmartcellphonejointcomputertoachievethefunctionofgoodsnavigation.(3)SinglechipandRFIDachievethefunctionofagainstburglars.(4)Two-dimensionalcodeandyoursmartphoneachievethefunctionofsearchingsupplychannels.Thissystemnotonlycanworkonsupermarketandalsoapplyonthelogisticsindustry,storehousemanagementandtheotherfield.Keywords:RFID;quicklyidentify;shoppingguide;dimensionalcode文章编号：1008-0775(2014)-02-46-031引言(Introduction)科技带动经济，经济促进科技，这两者在人类发展历史上如影随形。经济活动一直都是人类社会活动的主要成分，零售业在人类的经济活动中占主导地位，它是国民经济的战略行业。我们国家的社会商品零售总额从五年前的9.4万亿增加到去年(2013年)的21万亿，而超市在零售业中处于霸主地位[1]。相对于其他的传统零售业来说，超市具有以下优势：(1)各种超市的结构和规格统一。里面的商品按一定的规格和重量分门类地包装好并排放在不同的位置，顾客可以自助式地方便购物。(2)超市采用计算机、条形码、POS机等先进设备，便于超市管理人员快速掌握销售信息，方便保存、整理和包装商品，减少了人为操作的枯燥性、易失误性，提高了工作人员的效率，扩大了销售数量。(3)超市规模庞大，商品齐全。一般采用连锁经营作为发展模式，这样可以一次性大批量的进货，压低商品的进货成本并分摊了几家连锁店，还可以动态的维护各个店的需求平衡。顾客在超市购物的时候能买到生活所需的绝大多数商品，而且由于超市的超大规模和科学的管理方法降低了商品的价格，受到广大顾客的欢迎，是顾客舒心的消费平台。众多顾客已经习惯于在超市购买各种各样的生活用品，但目前超市的效率并不高，用户在大型超市购物的时候都会有这两个烦恼的经历：(1)在结账处等待顾客过多。经过仔细调研后发现导致排队人数较多的原因是扫描商品耗费的时间过长，商品需要从购物袋中一一拿出，然后单个地扫描条形码，而且条形码在扫描的时候必须得手动对准，这个也会耗费一定的时间。(2)迷失的顾客，顾客在寻找商品时总是需要询问导购员，而导购员并不是很多，而且导购员会向他们推销非目标商品。此外，很多超市规模比较庞大，顾客在陌生的环境中容易迷失方向，在购物完毕后不容易找到出口。针对以上问题调研的基础上，最终得到以下结论：目前大多数的超市使用的是条形码，目前国内没有将RFID(RadioFrequencyIdentification，无线射频识别)技术应用于超市的成熟案例。美国的沃尔玛于2006年将RFID标46软件工程师2014年2月2014年第2期47成杰等：基于RFID的智能超市系统的设计与实现签应用于部分价值较高的商品，大部分普通商品并没有使用RFID标签，这也不能称为成熟的案例[2]。随着RFID的发展，RFID性能和成本都可以适用于超市系统了，因此，可以使用RFID技术解决快速结账的问题。此外，可采用WIFI或二维码技术来实现室内导航，目前国内外的超市中没有用WIFI或二维码进行商品导航的案例。本文提出概念和实现方案将会极大的方便和丰富顾客的购物经历。下文将介绍该系统的实现方案，即如何使用RFID技术处理大型超市的结账速度问题以及使用WIFI技术或二维码实现智能导购功能。2快速购物设计方案(Quickshoppingdesigns)RFID技术与互联网、通讯技术相结合可应用于物流、制造、公共信息服务等多个行业，目前RFID在零售业开始得到应用，针对目前的大型超市难以寻找到目标商品以及结账的过程需要等待较长时间等问题，本文提出如下的快速购物设计方案：采用UHFRFID(超高频无线射频识别)技术，为每个商品分配一个RFID标签，采用UHFRFID标签做会员卡，使用UHFRFID阅读器一次性阅读所有标签信息。利用此方法实现商品不用拿出购物袋而一次性扫描所有商品，并结账，如果有会员卡可以将其一并放进购物袋，此系统会按会员价一并结账。2.1快速购物设计思路传统的超市扫描系统是基于条形码的，条形码的缺点是：(1)需要近距离地读取。(2)阅读速度慢。(3)存储信息量小。(4)不可以多标签同时读取，采用RFID技术可以同时解决以上问题。具体设计思路如下，将RFID标签贴在货物上，每个RFID标签存储的信息是一个相对于该超市唯一的序列号。超市内所有商品的商品名称、单价、生产厂商、生产日期等信息都被存储在超市的服务器里的数据库中。RFID阅读器和天线放在超市的结账区。当货物通过结账区时，放置在结账区的阅读器会在短时间内同时读出贴在货物上的RFID标签的信息并传递给计算机，计算机会根据输入的标签的序列号到商品数据库中检索这些序列号对应的商品，同时把商品的清单以及总价打印出来。这样就可以将扫描商品的时间将至十秒钟之内，结账时无需担心商品的个数，因为它最多支持1000商品同时扫描。本系统在实现快速购物的基础上，还设计了快速入库、防盗系统等模块。在入库的过程中，此方法可以让超市仓库管理员从机械枯燥的工作中解放出来，在卡车进入超市仓库的时候会从带有RFID阅读器的门缓缓驶入，RFID阅读器就可以扫描商品上的RFID标签信息，这样可以实现所有商品信息的录入，之后只需要用软件程序简单地分类录入数据库即可。此外，当用户提着装有商品的购物袋经过防盗门的时候，防盗门处安装的RFID阅读器开始自动扫描包装袋(当然也包括顾客的口袋)，并与数据库里面的商品ID进行比较，如果是数据库里面的商品ID而且没有经过结账处扫描就认定为异常，此时启动单片机的蜂鸣器发出报警声通知相关人员[3]。2.2