基于RFID的超市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計

隨著社會的發(fā)展，超市已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。超市中的物品種類繁多，人們可以在超市中購買到任意所需商品。然而商品種類的增多給人們選購商品帶來了一定的影響，人們可能會花大量的時間在尋找商品上。本方案意在讓顧客在智能超市中感受到物聯(lián)網(wǎng)給人們生活所帶來的便捷，明白何為物聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)對人們生活的影響。智能超市讓顧客不再為購物找商品和排隊結賬而苦惱。因此，構建超市購物引導系統(tǒng)具有較大實際意義。電子標簽和物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)得以實現(xiàn)。

        電子標簽是用來識別物品的一種新技術，它是根據(jù)無線射頻識別原理(RFID)而生產(chǎn)的，它與讀寫器通過無線射頻信號交換信息，是未來識別技術的首選產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)基礎上，利用電子標簽為每一物品確定唯一識別EPC碼，從而構成一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)，簡稱“物聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的提出給獲取產(chǎn)品原始信息并自動生成清單提供了一種有效手段，而電子標簽可以方便地實現(xiàn)自動化的產(chǎn)品識別和產(chǎn)品信息采集，這兩者的有機結合可以使人們隨時隨地在超市中買到任意所需的商品。

        本文以電子標簽和物聯(lián)網(wǎng)為基礎，列出了基于RFID技術的超市物聯(lián)網(wǎng)導購系統(tǒng)的基本信息，對其結構和功能進行了分析，并利用電子標簽實現(xiàn)了一個典型的工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，大大提高超市運作的快速性和準確性，不但提高了工作效率，而且減少了人為差錯。

        1 系統(tǒng)基本結構

        超市物聯(lián)網(wǎng)導購系統(tǒng)有貨架處的有源RFID標簽、超市范圍內(nèi)的一定數(shù)量的讀卡器和每個顧客的手持設備，該設備由顧客輸入產(chǎn)品信息并與超市中的讀卡器進行通信，引導顧客到達所需商品處。

        1.1 RFID企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)

        負責前端的標簽識別、讀寫和信息管理工作，將讀取的信息通過計算機或直接通過網(wǎng)絡傳送給本地物聯(lián)網(wǎng)信息服務系統(tǒng)?？梢栽诿恳活惿唐穼呢浖芴幇惭b有源RFID標簽，標簽中包含著商品的信息，包括商品名稱、價格、生產(chǎn)廠商以及商品所在處貨架的位置信息。

        1.2 中間件系統(tǒng)

        中間件是處在閱讀器和計算機Internet之間的一種中間件系統(tǒng)。該中間件可為企業(yè)應用提供一系列計算和數(shù)據(jù)處理功能。其主要任務是對閱讀器讀取的標簽數(shù)據(jù)進行捕獲、過濾、匯集、計算、數(shù)據(jù)校對、解調(diào)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理，減少從閱讀器傳送的數(shù)據(jù)量。同時，中間件還可提供與其他RFID支撐軟件系統(tǒng)進行互操作等功能。此外，中間件還定義了閱讀器和應用2個接口。中間件如圖1所示。

        超市范圍內(nèi)安裝一定數(shù)量的讀卡器就是該中間系統(tǒng)的重要組成部分，同時為每一個進入超市選購商品的顧客配置一個手持設備，顧客在手持設備上輸人所需的商品名稱，手持設備與超市中的讀卡器通過中間件操作系統(tǒng)通信，發(fā)布自己的信息，讀卡器發(fā)布路由信息到手持設備引導顧客前往所需購買的商品處。

        1.3超市物聯(lián)網(wǎng)導購系統(tǒng)的主要原理

        在超市一定的區(qū)域內(nèi)安設讀卡器，讀取該范圍內(nèi)所有有源RFID標簽，并建立自己的標簽庫。讀卡器之間利用Zigbee協(xié)議進行信息交互。每個讀卡器相當于物聯(lián)網(wǎng)中的一個節(jié)點，節(jié)點中存放著自己鄰居節(jié)點的信息。也就是說每個讀卡器都能獲得它的鄰居讀專器中的標簽信息。

顧客的手持設備為物聯(lián)網(wǎng)中的移動節(jié)點，可以和讀卡器進行實時通信[4]。同時，顧客手持設備還間有LCD顯示功能。該手持設備具有與RFID標簽通信的功能，即可以讀取指定商品RFID信息的功能。

        該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡為多跳網(wǎng)絡[5]，當讀卡器收到移動節(jié)點發(fā)來的商品信息時，如果商品信息不再自己的標簽庫中，則將消息轉發(fā)給自己的鄰居節(jié)點直到找到目標讀卡器。讀卡器節(jié)點根據(jù)目標讀卡器節(jié)點的位置不斷將路由指示發(fā)送到手持設備上并通過LCD顯示給顧客。

        當顧客到達目標讀卡器對應的區(qū)域時，目標讀卡器將商品的標簽信息發(fā)送給顧客，顧客通過標簽信息所示的位置信息找到所需商品。

        2 系統(tǒng)主要組成部分及操作流程

        2.1 系統(tǒng)主要組成部分

        整個智能超市系統(tǒng)由身份識別、搜索導航、信息讀取、廣告推送、智能清算5部分組成。
        1)身份識別。由于超市是全智能無人管理，因此，在社區(qū)內(nèi)只有持有智能“市民卡”的顧客才有權限進入超市購物。
        2)搜索導航。顧客在超市的智能購物車上可以搜索和選擇所需要的商品，超市內(nèi)的導航系統(tǒng)將讀取顧客當前位置信息，并引導顧客前往相應購買區(qū)；
        3)信息讀取。當顧客表現(xiàn)出對某類產(chǎn)品的興趣后，將相關產(chǎn)品的廣告信息展示給顧客；
        4)廣告推送。智能購物車可以將顧客臨近商品的特價或優(yōu)惠等信息傳遞給顧客，供顧客挑選商品；
        5)智能清算。結賬時無需像傳統(tǒng)的條形碼一樣逐漸商品掃描，直接將整車的商品信息讀取，得到消費金額，自動從“市民卡”上扣取。

        方案設計圖如圖2所示：

        2.2 系統(tǒng)的具體操作流程

        1)顧客佩戴智能“市民卡”通過身份驗證進入超市；無“市民卡”將無法進入超市，強行進入會進行報警；
        2)顧客人選一個智能購物車，利用其配備的手持設備進行商品的瀏覽和選購；
        3)如果顧客需選購商品，則將顧客臨近商品的信息(包括產(chǎn)品名稱、廠商、價格)通過手持設備展示給顧客；當顧客表現(xiàn)出對某類商品的信息時，將其相關信息(含購買率等信息)通過手持設備展示給顧客。
        4)當顧客選定好商品后，手持設備將顯示出顧客當前所處位置，以及選購商品所處位置，并選擇一條最佳路線引導顧客前往購買；
        5)顧客購買好商品后通過RFID計算通道進行智能結算，并自動從“市民卡”內(nèi)扣錢，如市民卡內(nèi)金額不足則予以提示不予放行，否則直接報警；
        6)沒有購買商品的顧客從正常出口離開超市，如果購買商品卻沒有通過結賬通道則進行報警。

 系統(tǒng)流程圖如圖3所示：

3 系統(tǒng)的相關技術模塊原理

         超市物聯(lián)網(wǎng)導購系統(tǒng)由身份識別模塊、搜索導航模塊、信息讀取模塊、廣告推送模塊、智能清算模塊組成。

        3.1身份識別模塊

        該項功能是建立在共享平臺應用子集功能的基礎上，利用博覽中心的智能“市民卡”進行身份的識別，該功能只需博覽園配置相應的設備即可；超市內(nèi)通過安裝“市民卡”讀卡器，感知身份信息，同時將身份信息發(fā)送到應用子集進行身份驗證。
 3.2搜索導航模塊

        在現(xiàn)有的超市購物車上配置具有讀卡器功能的手持設備，通過手持設備可以瀏覽商品的信息，并且選購商品。手持設備嵌入了RFID讀卡器，可以實現(xiàn)1～2 m的讀取距離。手持設備及操作界面如圖4所示。圖5為搜索導航操作界面。

        當選擇好商品后，手持設備將購置信息傳給讀卡器節(jié)點，讀卡器節(jié)點讀取其監(jiān)測環(huán)境中的標簽信息，如果某讀卡器節(jié)點范圍內(nèi)沒有相關物品信息，則傳送信息給其鄰居讀卡器節(jié)點，直到找到相關物品。同時將物品的位置信息返回手持設備，獲取當前位置信息和物品信息，自動選擇一條最優(yōu)路徑引導顧客購物。搜索導航流程圖如圖6所示。

         3.3信息讀取模塊

        手持設備可以通過讀卡器讀取附近商品的信息，通過手持設備上的附近商品介紹選項可以瀏覽商品信息。當用戶表現(xiàn)出對某種商品的興趣時，將產(chǎn)品的相關信息展示給顧客。信息讀取操作界面如圖7所示。

        3.4廣告推送模塊

        當顧客處于某類商品的區(qū)域時，特價商品通過推薦選項將相關商品的促銷活動以及購買情況展示給顧客。其讀取界面如圖8所示，信息讀取和廣告推送流圖。

        3.5智能清算模塊

         建立RFID收貨通道，顧客采購商品后只須推著購物車通道一道安裝RFID閱讀器的結賬出口，系統(tǒng)便會即刻對購物車內(nèi)所有貼有RFID標簽的貨品進行一次性掃描，并自動從顧客的市民卡上扣除相應的金額，打印購物清單憑條。整個結賬過程在短短數(shù)秒內(nèi)即可完成。為了安全起見，我們采用兩次信息收集核對，在顧客將商品放入購物牽時，記錄商品信息，并返回終端結算系統(tǒng)。如果有商品從購物車中拿出，則將對應信息從終端清除。當顧客通過RFID收貨通道時，進行結算囂配，如果兩次終端的清單一致則結算完成。

         4結論

         本文主要結合RFID技術提出了一種基于RFID技術的超市導購物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計方案。項目完成聰，可方使人們贍物，大大提高了工髂效率，節(jié)省了顧客的等待時聞。最后，該系統(tǒng)的實現(xiàn)能使超市更加智能化和人性化，促進商家售貨，并能滿足購物者的個性化服務，應用前景良好。當然，諸如電子標簽的成本問題、電子標簽與物聯(lián)網(wǎng)應用相關標準和規(guī)范的制定、物聯(lián)網(wǎng)的信息安全等都是影響該系統(tǒng)應懲普及的關鍵因素，因此，有必要對這些基礎性問題作進一步深入的研究。