基于物联网技术的智慧超市系统设计

李韬

【摘 要】大型超市商品种类数量众多，管理中存在过程繁琐，易出错，易丢失和购物时效低等问题。结合RFID和ZigBee等物联网技术对智慧超市系统设计，实现商品快速结账，商品防盗，智能推荐功能，从而节省超市管理成本，提升顾客消费满意度。

【关键词】智慧超市；RFID应用；ZigBee技术；功能设计

中图分类号： TP391.44 文献标识码： A 文章编号：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

随着人们消费水平的提高，对商品的选择更加挑剔，因此超市需要更好管理来满足消费者。超市商品种类繁多，数量庞大，产品信息不透明，使得统计商品销售情况难，消费者也不容易找到心仪的商品，时间成本高；结账时经常排队，消费体验差；同时，也带来商品防损的难题。根据超市管理存在问题，设计一套实时性强，可靠性高的智慧超市系统，帮助超市降低运营成本，提升消费者购物体验。该系统使用ZigBee和RFID技术进行商品信息核实，交易结算，同时还将通过集成系统根据用户购买历史给出购买建议。此外该系统还包含防盗功能。

1 系统架构

1.1 ZigBee模块

ZigBee基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，拥有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率的特点。ZigBee传输距离50-300M，速率250kbps，功耗5mA，网络节点数最大可达65000个。利用ZigBee实现购物车与服务器之间的通信，可以在保证数据高速传输的前提下，減少电池功耗，从而提高了设备的电池寿命。

1.2 微处理器

出于对主控性能、经济性因素的考虑，系统使用STM32F103系列作为主控芯片，接收处理模块发送的名称、价格、数量、货架位置等商品信息，并将信息在触控屏上可视化。

1.3 液晶触控屏

购物车上使用5.5寸电容触控屏，可以显示字符、数字和图形。消费者可以透过触控屏搜索自己想要的商品，可以查询价格、位置等信息，还可推荐商品推荐，有助于消费者购买产品。

1.4 存储模块

系统存储使用EEPROM，防止断电造成的数据丢失，保证系统安全。EEPROM中存储包括商品图片、价格、成分、商场虚拟地图等文件，由微处理器将所需文件显示在电容触控屏上，引导消费者的购买方向。

1.5 RFID阅读器

考虑成本原因，超市中的每一个产品都将提供一个RFID无源标签，以识别其商品信息。每个购物车都安装有RFID阅读器来识别放入购物车的商品，商品信息透过Zigbee传输给后台数据库，存储消费者个人消费信息。

2 功能设计

2.1 智慧结算

消费者推着智能购物车进行购物，车内装有RFID阅读器，当顾客将想要的商品放入车内，阅读器自动读取RFID标签获取所选商品的信息，并存储进EEPROM，后台数据库会将每一个商品的信息按品牌名称、ID、价格、生产日期进行整理汇总，通过ZigBee模块将信息传送给服务器记录，并在液晶显示屏上现实所买商品及消费金额，自动完成商品结算。

2.2 智能防盗

由于顾客在选择商品时，会经常更换商品，由此可能会在购买过程中出现实际购买商品和数据库中信息不符的情况；同时也存在个别消费者将商品放入衣物的偷盗行为。消费者选择好商品后，需连人带车进入出口处一个装有RFID阅读器的防盗门。该防盗门再次读取购物车内的商品数量，价格，与数据库中的信息进行比对，若一致则立刻在消费者网银中支付，若和数据管理系统的信息不一致则会更新数据，触控屏提示消费者核对商品信息，确认后即可支付。

2.3 智慧推荐

进入超市时，消费者使用手机登录超市会员系统，并和使用智慧购物车进行信息绑定。智能购物车将在所选商品之间建立相似度关系矩阵，对每个顾客的消费习惯进行大数据分析。通过分析个人消费记录，根据和你一样购买该商品的人的的消费选择，对消费者推送可能需要的商品。同时，后台数据库根据个人消费习惯，会针对性的推荐超市打折商品，这种促销光靠能促进消费者购物，增加超市利润。顾客列好购物清单后，液晶屏上显示商品的相关信息，还可以进行同类商品的对比，方便顾客选择适合自己的商品。

3 系统设计

3.1 系统要素

（1）商店或商场的每一件产品都有RFID标签。

（2）每个购物车都有一个RFID读写器和ZigBee接收器来实现数据读取和发送。

（3）有一个中央服务器系统。

（4）付款后，购物车购物清单必须重置。将有在线支付程序进行计费。

（5）如果产品被删除，它也必须从账单中删除。

（6）在出口门上必须有RFID读取器以防防盗。

（7）显示产品信息、保质期和商品推荐。

3.2 防盗结算算法

通过把购物车读取的商品信息和防盗门内RFID读取的商品进行比较核对，若信息一致，则立刻结算；若实际商品多于数据库中数量，进行增运算，反之进行删减运算。

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 系統运作网络

使用贝叶斯网络建立智慧超市运作模型，展示每个节点的运作流程。

在状态转移图中，Q0，Q1，…，Q8表示多个状态。Q0是初始状态，Q5最终状态。所有状态的相关信息，如表格所示。用户接受一个产品并放入购物车，接着每一次转换都按照用户当时的决定进行。

4 结语

随着物联网技术的不断创新发展，不断成熟的思维不停刷新着我们对智能生活的期望。本文设计的智慧超市通过应用RFID和ZigBee技术，对传统的超市进行改革，通过增加超市信息化程度，使得超市购物系统变得更容易，线下购物体验更加舒适，同时为超市防盗提供有效的应对措施。相随着物联网的飞速发展，技术不断革新，相信智慧超市会很快进入我们的生活。

【参考文献】

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