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【摘要】

隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能移動終端的普及，人們對智能化的要求不斷提高，針對目前超市結算排隊等候時間過長的現(xiàn)象，我們提出了一個基于RFID技術的智能超市結算系統(tǒng)的解決方案。該方案主要包含以下幾大模塊：RFID標簽的識讀，商品棄置區(qū)的設置，結算區(qū)生成二維碼支付，安全門報警系統(tǒng)。商品經(jīng)識讀之后，信息匯總至數(shù)據(jù)庫，生成結算信息，可供顧客掃描二維碼進行支付，同時有安全門執(zhí)行監(jiān)督。這一系統(tǒng)為顧客減少了大量的等待時間，既利于消費者，也便于超市的管理，一舉多得。

【關鍵詞】

RFID技術；數(shù)據(jù)同步；二維碼；安全門

0引言

SuperMarket，即超市，自1930年誕生于美國以來，因其獨有的便利性讓這一新生事物在世界各地蔓延開來。然而，在人口第一大國的中國，每每看到收銀臺旁排起的長龍，總會在消費者心里將“方便”二字打了個大大的折扣。在生活節(jié)奏日益加快的現(xiàn)代社會，“時間就是金錢”的觀念深入人心。目前，幾乎所有的大型超市結算方式都采用條碼技術，雖然這對零售業(yè)的工作效率來說已經(jīng)有很大的提升，但依然無法滿足越來越多的顧客人數(shù)的要求。排隊結算不僅浪費了顧客的時間，也大大減少了超市單位時間內(nèi)可接待顧客數(shù)量。顯然，傳統(tǒng)超市的條碼結算方式已跟不上時代的步伐。針對這一問題，我們團隊提出了相應的解決方案——使超市智能化。智能超市是融合射頻識別技術、數(shù)據(jù)庫等技術于一體的現(xiàn)代化超市。在本文中，結算過程被大大簡化，不再需要人工對每件商品進行條碼掃描，而是讓商品貼上電子標簽。標簽進入識讀區(qū)，即被激活，商品信息即被獲取，將數(shù)據(jù)同步上傳至后臺，直接進行結算等工作。該設計不僅可以大大節(jié)約了消費者的時間，也避免超市出口排上長長的隊伍，減少擁擠。還能為超市節(jié)約人力成本，避免商品被盜等。

1商品的RFID標簽及其識讀

1.1RFID技術簡介

RFID(RadioFrequencyIdentification)無線射頻識別技術，通常是以微小的無線收發(fā)器為標簽來標志某個物體，標簽上攜帶有一些關于該物體的數(shù)據(jù)信息，作為標簽的無線收發(fā)器通過無線電波將這些數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的識讀器，識讀器可以對這些數(shù)據(jù)進行收集和處理，并且可以通過計算機和網(wǎng)絡處理和傳送它們。總的來說，RFID技術的特點[A]是：(1)可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)；(2)讀寫范圍可在幾厘米到幾十米之間；(3)讀寫速度快，可對高速運動物體進行快速識別；(4)同時識別多個標簽，每秒可達50多個；(5)防水、防磁、耐高溫等。

1.2RFID系統(tǒng)的組成[A]

RFID系統(tǒng)的硬件組件有：RFID標簽、識讀器、天線，硬件組件負責識別和捕捉數(shù)據(jù)。RFID標簽是一個微型的無線收發(fā)裝置，在RFID標簽內(nèi)保存有數(shù)據(jù)，當識讀器查詢時它會發(fā)送數(shù)據(jù)給識讀器。RFID標簽的內(nèi)存屬性可分為只讀，寫一次讀多次或者可讀可寫三種，我們選擇可讀可寫類型的。根據(jù)標簽的帶電源與否又可將其分為主動、半主動和被動標簽，考慮成本以及使用年限等因素，來為不同的商品選擇不同的標簽。識讀器是一個捕捉和處理RFID標簽數(shù)據(jù)的裝置，對于本文的智能超市結算系統(tǒng)，識讀器要執(zhí)行雙重功能，既要能從標簽中讀出數(shù)據(jù)，也要能寫數(shù)據(jù)到標簽上（即修改）。具體說來，就是制造商或是超市工作人員把RFID標簽用于產(chǎn)品包裝時，已經(jīng)把產(chǎn)品的唯一的識別符編碼寫入標簽，不妨假設未購買編碼為0，購買為1。標簽中含有產(chǎn)品的信息，如產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等。在商品通過識讀區(qū)時，識讀器讀取標簽信息，同時修改標簽內(nèi)該商品狀態(tài)信息，把0修改為1。同時，識讀器也要與服務器通信，它要實現(xiàn)RFID標簽與后臺服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸。譬如，一件商品被購買，識讀器將它讀取到的商品信息上傳到后臺服務器，以便對庫存商品數(shù)據(jù)庫進行修改。天線是用于在RFID標簽和識讀器之間建立數(shù)據(jù)通信的通道，天線的設計和位置對于系統(tǒng)的覆蓋范圍、識讀距離和操作通信的準確性起著重要作用。盡管直線狀的識讀器天線比環(huán)狀的識讀器天線能提供更遠的識讀范圍，但是超市商品的朝向相對于直線狀的識讀器天線是隨機的，這就會降低識讀結果的準確性，所以我們選擇環(huán)狀，以覆蓋整個識讀區(qū)。RFID系統(tǒng)的軟件組件可分為3類：RFID系統(tǒng)軟件，RFID中間件和主機應用程序。RFID系統(tǒng)軟件是在標簽和識讀器之間進行通信所必需的功能集合，包含有讀/寫功能，防沖突功能，錯誤探測和糾正功能，加密、認證和授權功能等。RFID中間件是在識讀器和主機之間運行的一組軟件，它是在標簽和識讀器上運行的RFID系統(tǒng)軟件和在主機上運行的應用軟件間的橋梁。而主機應用程序接收由RFID標簽發(fā)出且經(jīng)過識讀器和RFID中間件軟處理過濾后的數(shù)據(jù)。下圖是基于凌陽實驗箱的900MHz的RFID卡識別實驗，從圖中可以看到，RFID卡的識讀是不接觸的，并且可以多卡同時識別。

1.3射頻識別系統(tǒng)工作原理

上圖為射頻識別的基本工作原理圖，電子標簽與識讀器之間通過耦合實現(xiàn)射頻信號的空間耦合；在耦合通道內(nèi)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。射頻識別系統(tǒng)的基本工作流程：識讀器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射，覆蓋整個識讀區(qū)—>當電子標簽進入識讀區(qū)即被激活，將自身信息經(jīng)天線發(fā)射—>讀寫器天線接收信號，通過網(wǎng)絡傳送至后臺服務器。下一個階段就是數(shù)據(jù)庫對信息進行處理。服務器在收到消息后，在數(shù)據(jù)庫的庫存表中對被購買的商品信息做相應的增、刪、改操作，同時在生成的結算表中添加新項。數(shù)據(jù)全部傳送完畢后，數(shù)據(jù)庫會通過服務器端將總的賬單發(fā)送至結算門，這是數(shù)據(jù)庫對一次識讀所做的工作。

2系統(tǒng)模塊———數(shù)據(jù)同步

數(shù)據(jù)庫同步是指在兩個不同的平臺數(shù)據(jù)庫之間進行數(shù)據(jù)交換，其中一個數(shù)據(jù)庫的改變，能夠以同樣的方式反映在另一個數(shù)據(jù)庫上。移動終端既可以向服務器端數(shù)據(jù)庫同步數(shù)據(jù)，服務器端也可以同步數(shù)據(jù)到終端，在網(wǎng)絡連接時，將本地數(shù)據(jù)更新到服務器或者從服務器請求同步數(shù)據(jù)，從而保持服務器與移動終端數(shù)據(jù)的一致性[B]。具體到本文，在購物車進入識讀區(qū)之后，購物車內(nèi)的商品信息被掃描識別，識讀器將商品信息上傳同步到服務器端，服務器端在SQLite數(shù)據(jù)庫內(nèi)修改商品的狀態(tài)信息，并對商品價格進行匯總處理。處理完成的數(shù)據(jù)將由服務器端向結算終端實現(xiàn)下載同步。從而使得結算終端打印小票，生成二維碼，完成支付。后臺服務器也與安全門實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，在購物車經(jīng)過安全門的瞬間，安全門將掃描到的商品信息與后臺服務器中的商品信息進行比對，若有不為已購買狀態(tài)的商品，即報警。

3最終結算———二維碼掃描支付

二維碼通過特定幾何圖形在二維平面上有規(guī)律分布形成黑白相間的圖像來記錄信息，并在圖像被識讀后，利用特定圖形與二進制的對應規(guī)則實現(xiàn)數(shù)據(jù)符號的自動識別處理[E]。二維碼技術具有保密性好，抗污性強而且快捷方便，靈活實用，成本低廉等特點，也是我們選擇它的原因。手機主讀是指將帶有攝像頭的手機作為識讀二維碼的工具，手機安裝二維碼識讀客戶端，客戶端通過攝像頭識讀各種二維碼圖像并進行本地解析，執(zhí)行業(yè)務邏輯，并與應用服務器發(fā)生在線交互，從而實現(xiàn)一系列的功能。本文中，在數(shù)據(jù)庫收到商品信息并對其進行一系列的處理之后，將顧客所購商品綜合以及各商品的信息發(fā)送至結算門，結算門打印購物小票，并生成二維碼。顧客可用手機端掃描二維碼，將數(shù)據(jù)提交與驗證服務器，服務器將反饋結果發(fā)送回手機，核實此次購物金額，用戶以此進行確認支付。而網(wǎng)銀的使用也免去了現(xiàn)金找零和刷卡的麻煩，不僅安全，更節(jié)約了時間。

4超市防盜——安全門設置

防盜報警安全門的設計原理是，其會不間斷地發(fā)射出識別感應式電子標簽中的狀態(tài)標志信號，只要發(fā)現(xiàn)有一個商品的狀態(tài)標志為未讀狀態(tài)，則發(fā)出響聲。在基于RFID技術的智能超市中，因為缺少人監(jiān)管，可能會造成商品失竊，同時，因為RFID技術還不成熟，可能會發(fā)生商品未被識別的誤差。為避免不必要的損失，在出口處，我們設置一道安全門，對商品進行二次掃描。與目前很多商場報警門不同的是，我們除了報警設置，還有一個LED顯示屏。安全門處的識讀器將掃描到的商品信息上傳到后臺中心數(shù)據(jù)庫，進行信息比對后，若所有商品狀態(tài)信息均為已購買，則安全門予以放行。否則，狀態(tài)為未購買的商品的信息會由服務器端傳送至LED顯示屏，安全門發(fā)出報警聲。這樣不僅能保障財物安全，還能及時讓保安人員發(fā)現(xiàn)所被盜商品信息，節(jié)省盤問時間，不會影響正常的客流量，一舉多得。

5結束語

基于RFID技術的智能超市結算系統(tǒng)具有快速性，準確性和簡便性。該系統(tǒng)能大大加快顧客結算支付的速度，為超市節(jié)省人力成本，防盜安全門還能減少超市的損失。雖然，RFID標簽的識別所受的影響因素比較多，有一些也是目前無法解決的，而且電子標簽的成本也應該是超市管理人員所要考慮的因素之一，但是我們更應該看到，它給商業(yè)帶來的潛在利潤是很可觀的。提高了工作效率，創(chuàng)造了良好的購物環(huán)境，最大限度給予顧客方便，這便是我認為該系統(tǒng)會被普遍接受的原因。當然該系統(tǒng)也有很多需要完善的地方，畢竟這只是個初步的構想。具體的實施任重道遠。

作者：黃雅娟 常郝 單位：安徽財經(jīng)大學管理科學與工程學院計算機系

參考文獻：

［1］慈新新,王蘇濱,王碩,《無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)技術與應用》［A］,人民郵電出版社,2007年.

［2］張為,鄒艷碧,《新型超市結算支付系統(tǒng)的設計》［C］,廣州大學學報（自然科學版）,2006年4月,第2期,第5卷：36-37.

［3］鄭紅偉,《基于移動終端的嵌入式數(shù)據(jù)庫同步系統(tǒng)研究與設計》［B］,廣東工業(yè)大學碩士學位論文（2013年5月）：21-31.

［4］何小旭,《RFID技術在智能超市中應用問題研究》［D］,武漢理工大學工學碩士論文（2009年5月）：5-12.

［5］陳荊花,王潔,《淺析手機二維碼在物聯(lián)網(wǎng)中的應用及發(fā)展》［E］,電信科學2010年第4期：40-42