基于物联网的智能超市快速结算系统

摘    要

当今社会的商品层出不穷，人们因为越来越多大型仓储超市的出现使得生活更加便利，但许多随之而来的新问题也给人们带来了许多的不便，例如商家一直被更换标签不及时、货物丢失、超市内物品更换处理不及时、超市内人流高峰期人流控制不得当等一系列的问题所困扰。社会的快速更迭和飞速发展以及人们不断提高对生活智能化的需求，智能购物便渐渐浮出水面成为人们所追捧的购物方式。

智能超市里的所有商品都被标记着无线射频识别RFID技术的电子标签，商品的结算也因此而十分便捷，因为智能超市内带有电子标签的商品都是通过超高频射频进行自动扫描来实现结算的，也就是利用设置好的超高频扫描读取器扫描读取带有超高频标签的货物来完成智能超市的自动结算功能。超高频读取器可以同时将多件带有超高频标签的货物进行扫描，然后系统就精准显示出每件商品的详细信息，方便了客户购物还为顾客节省了大量时间。

本文提出了如何运用物联网技术的智能超市的设计建构形式，主要对智能超市硬件平台的设计进行了具体的分析，致力于为智能超市在国内的发展提供帮助。

关键词：物联网技术；智能超市；RIDF技术；结算系统

Design and Development of Intelligent Supermarket Fast Settlement System Based on Internet of Things

Abstract

Nowadays, there are more and more commodities available for purchase. The emergence of supermarkets undoubtedly brings great convenience to people. However, new problems also follow, such as the untimely or wrong replacement of supermarket price tags, which brings losses to supermarket operators and consumers, the frequent theft of supermarket commodities, the timely monitoring and replacement of a wide variety of perishable commodities, and the rise of supermarket peak at the cashier The long-term development of enterprises has been plagued by many problems. With the rapid development of society and the continuous improvement of people's demand for intelligent society, intelligent shopping has gradually become a hot topic.

The smart supermarket has RFID tags on every commodity, which can automatically scan and settle accounts through UHF. That is to say, the set UHF card reader is used to complete the automatic settlement function of goods (with UHF tags). Multiple goods with UHF tags pass through the UHF card reader at the same time, and the system will automatically display the name, unit price and total price of goods. So as to realize the commodity inquiry, self-service settlement, information push, my collection, commodity evaluation and other functions, solve the problem of customers looking for goods, easily check out in the crowded supermarket, save a lot of time for customers.

This paper puts forward the construction scheme of intelligent supermarket design based on Internet of things technology, mainly analyzes the design of hardware platform of intelligent supermarket, aiming to provide help for the development of domestic intelligent supermarket.

Key Words：Internet of Things Technology； Smart Supermarket；RFID Technology；Settlement System

目    录

摘    要

Abstract

引    言

1  概述

1.1  开发背景

1.2  选题意义

1.2.1  传统购物中消费者购物与排长队的矛盾

1.2.2  传统购物中消费者购物与购物效率的矛盾

1.2.3  无人超市的不利普及和局限性

1.3  国内外现状

2  系统模块的详细设计与实现

2.1  硬件环境

2.1.1  RFID标签

2.1.2  C216023读写器

2.2  软件环境

2.2.1  Microsoft Windows操作系统

2.2.2  Windows XP操作系统

2.3开发环境

2.3.1  Microsoft Visual Studio2010

2.3.2  数据库Microsoft Access2010

3  可行性分析

3.1  技术可行性

3.1.1  针对传统条形码零距离扫码问题

3.1.2  针对消费者物体寄存问题

3.1.3  针对传统超市防盗问题

3.1.4  针对传统超市购物问题

3.1.5  针对传统超市员工失误的问题

3.1.6  针对传统扫码机的电力问题

3.2  经济可行性

3.3  方法可行性

3.4  需求分析

4  系统总体设计

4.1  物联网连接核心部分

4.1.1  本系统连接接口dll介绍

4.1.2  本系统底层代码实现

4.1.3  本系统定义的功能接口

4.1.4  本系统窗体层实现代码

4.2  系统流程设计

4.2.1  顾客购物结算和订单后台支付功能实现的原理

4.2.2  顾客购物功能流程

4.2.3  订单后台结算的功能流程

4.3  数据库结构设计

5  系统测试

5.1  测试的意义

5.2  测试的方法

结    论

参 考 文 献

引    言

随着中国全面建成小康社会的进程，我国社会经济水平也日益提高，人民对物质生活的需求较比改革开放初期也有了翻天覆地的变化。人生活水平的显著提高，科教兴国、人才强国战略等政策的提出，以及高等教育的推广和普及使得互联网行业迅速发展。国内网络、因特尔、大数据及人工智能等技术的新旧更新、国内外人才、技术的交流让互联网技术,特别是物联网、移动结算、人工智能等技术的突破有了明显成就。这些成就让物流、快递运输及相关行业有了新的变化，我国零售业也因此发展迅速。传统零售行业想要走出现阶段的困境，必须勇于创新，顺应时代变化之大趋势，走出有自己行业特色的改革之路。

在这个互联网迅速发展的年代，大量的购物方式仍然是以往的模式。由于商业和国家多行业发展的作用下，传统的购物方式竞争压力逐渐增加。线上购物和线下购物的购物形式在现代飞速发展的社会中面临难以生存的局面。根据调查表明，中国国内大量的传统超市营业额与以往相比大打折扣。所以,传统的购物方式必将被新事物所慢慢取而代之，变革是必然的道路。由此可见，在现代各种电子商务平台繁荣发展的智能化生活中，传统零售企业需要顺应时代潮流、采用最新技术手段进行变革。

1  概述

1.1  开发背景

近几年人民生活水平不断提高，网上购物已经顺应时代的变化成为了一种必然结构。网上购物已经走进了人们的日常生活，直播带货购物模式也刚刚兴起，和以往的超市购物对比，网购则有许多优点，例如：快、准、稳的购物模式等。然而网购并不能完全取代传统上街购物的方式，随着网购热潮来袭，其缺点也不可避免的逐渐暴露出来。尽管方便，但无法及时到货来解决燃眉之急；尽管价格便宜可以获得最大信息量，但是无法真看真感受难免无法保证质量；尽管保证了购物的私密性，但消费者信息被频频泄漏不禁让人头疼。传统超市购物方式让顾客可以更好的确定想要的商品需求，质量、外观等各种信息，便于判断，这些优势仍十分明显。但是传统购物花费时间较多，便捷性相对较差。

1.2  选题意义

1.2.1  传统购物中消费者购物与排长队的矛盾

现如今的超市购物尤其是大型超市，每逢佳节，超市结账总是排起大长队实在令人头疼，许多消费者表示在超市购物中排队结账占据了整个购物的一半时间，甚至超市购物排队比消费者选择购物的时间还要长。因此改进传统购物模式，提高购物效率的首要切入点为结账环节。

1.2.2  传统购物中消费者购物与购物效率的矛盾

随着时代的快速发展，人们也逐渐进入快节奏的生活，快速购物作为人类必须的变革品而成为了现阶段的购物问题。消费购物中，大多数的人希望在追求心仪的同时可以达到快速。因此改进传统的购物结账模式，节省购物时间为此项目的核心意义。

1.2.3  无人超市的不利普及和局限性

现如今虽有部分公司推出无人超市，但无人超市依然有其局限性。无人超市只适应于青年和中年人，并不能广泛的适用于所有消费群体。许多消费者表示，无人超市在设计上采用高精度高智能的出售柜，生物感知技术虽向消费者展现了人类的进化产物，但消费者并不希望在购物中被这样智能化的机器进行分析或监视购物。无人超市存在没有人情味的问题并且给消费者带来的体验感不足，同时对消费者的自身信用也存在着挑战。

1.3  国内外现状

物联网已经走进了世界，国家乃至全社会都离不开互联网，俗称为“万物互通”。互联网是指通过物联网域名，将所有物品通过无线电波的形式进行信息交换和通信，来实现智能化的一系列管理问题。信息传感设备就是物联网传播的主要设备，按照一定的规定把所有想要相联系的物品联系起来，将所有物品的信息进行广义上的信息交换，从而实现万物互通的物联网。

综上所述，本项目的研究目标在于利用RFID智能识别技术改善传统购物的体验，项目的实现将为传统超市购物穿上智能的外衣，解决物联网技术中销售环节中的重要问题。提高工作效率并实现社会生活的进步。最终通过市场调查和查阅各种相关文献设计一款成本低，方便快捷的RFID智能超市购物系统。该产品目标将面向广大的人民群众，具有实用性与可实施性。该智能超市购物系统的硬件原理图如图1.1所示。

图1.1  硬件原理图

2  系统模块的详细设计与实现

2.1  硬件环境

2.1.1  RFID标签

RFID电子标签可以不用接触就可以通过读写器读写出信息，电子标签利用无线射频信号来对商品进行识别处理并进行加工，当标签识别时不需要人去手工进行操作。RFID可以同时被识别，和普通条形码相比有很大的提升，并且RFID可以同时多个被识别。

2.1.2  C216023读写器

RFID读写器（Radio Frequency Identification的缩写）又称为“RFID阅读器”，

它的联通接口的数据帧的首位、停止位、数据位、奇偶校验位依次是：1、1、8、0。在串行通讯过程中，最先传输的是每个字节的最低有效位。应用软件和读写器通过socket 通讯编程，到此就完成了设置，不需要再进行其它设置操作。读写器内置TCP/IP引擎支持windows提供的网络通讯API编程调用。用户的应用软件只需要建立和读写器的网络TCP协议连接后，按读写器用户手册给出的通讯协议内容和读写器交互即可。[1]

2.2  软件环境

2.2.1  Microsoft Windows操作系统

Microsoft Windows操作系统起初仅仅是MS-DOS模拟环境，随着计算机硬件和软件的不断升级，Windows也在不断升级，Windows采用了图形用户界面（GUI），比起从前的MS-DOS需要输入指令使用的方式更为人性化。

2.2.2  Windows XP操作系统

Windows XP中的用户图形界面最著名的是Luna，视窗标志与以往不同，改成较一目了然的四个颜色的窗口。一些人认为这个在完成任务的设计上除了提供比其它操作系统更简单的工具栏以外并没有添加新的功能，只是增加了感官上的难堪。其实Windows XP还引入了“选择任务”的用户界面，使得工具条可以访问任务的具体细节。

2.3  开发环境

2.3.1  Microsoft Visual Studio2010

    VS是Microsoft Visual Studio的简称。微软的开发工具包系列产品最主要的一个就是VS。它是比较完整的工具体系，包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具。

2.3.2  数据库Microsoft Access2010

    数据库Microsoft Access2010可以认为是一个数据库管理Microsoft Access系统，它会把图形用户界面和软件开发方法联系在一起。它自己的格式将数据存储在基于AccessJet的数据库引擎里。它还可以直接导入或者链接数据（这些数据存储在其他应用程序和数据库）。

3  可行性分析

3.1  技术可行性

Radio Frequency Identification是RFID的全名，RFID是一种通信经常采用的技术，也可以称为无线射频识别技术，人们可以通过无线电信号去认出想要了解的某个目标物体信息，并且不需要去识别系统与此目标物体的接触等。在识别时，RFID电子标签从识别器中散发出的能量可以不需要电池的参与。RFID标签和C216023读写器如图3.1所示。

图3.1  RFID标签和C216023读写器

3.1.1  针对传统条形码零距离扫码问题

RFID标签包含了电子存储的信息，可以识别近几米以上的距离，并且可以识别多个标签，所以和传统的相比可以更快速的识别标签，所购商品无需从购物车中取出放到结账台上逐一扫码。这样就可以避免消费者排队浪费时间，实现秒结账，同时减少超市的人力成本问题。

3.1.2  针对消费者物体寄存问题

消费者在进入超市购物的同时，在传统商城中，消费者需要将自己私人物品放到储存物品区放置，在购买结束后往往还需要消费者浪费时间去物品寄存区取自己的物品，而且经调查百分之三十的人总会忘记自己的物品存放，走出超市后再返回超市取出物品。百分之七十的消费者表示不愿意将自己的私人物品交给别人保管。和普通条形码相比较，RFID标签不需要与读写器接触处，同样可以被识别追踪。这样就可以避免物品存放带来的麻烦，即使是有电子标签的商品也可以带着随心所欲的购物，因为这种RFID电子标签只会被系统识别一次，一旦被识别器识别一次后变失效，不会重复被扫描。经过我们的RFID智能系统，就会将身上的所有含有超市内智能标签的物品扫描累合，进行结算。

3.1.3  针对传统超市防盗问题

超市防盗一直是超市购物的问题，传统的超市防盗是利用防盗门来识别商品上的条形磁码进行报警，而条形码的易消磁性和识别度低性则导致超市防盗门总会成为摆设，或出现乱报警现象。但通过运用的RFID技术可以去掉传统的防盗系统，RFID智能超市系统可以加快购物结算的同时实现防盗功能。若消费者试图将RFID标签撕掉，RFID网络后台会以每秒的时间检测丢失产品并进行报警响铃，通过声报监控系统使后台监控人员清晰看出盗窃发生区域。

3.1.4  针对传统超市购物问题

传统购物自身存在很多不便，我们决定运用现代互联网先进射频识别技术与超市结账融合，购物者购物后只需在通过RFID识别系统后将手机支付二维码对准识别器即可进行结账，实现无需排队，秒结账，高精度系统识别，零漏物，减少超市人力资源，高效率，少开支与损耗。使超市从传统购物方式，进行第三次高智能的现代化物联网识别购物方式的改革。[2]

3.1.5  针对传统超市员工失误的问题

随着人们生活质量的提高，超市供给品种类越来越多，人工理货、人工对账显然会随着物联网的发展而淘汰，我们可以通过RFID技术来减少人工失误问题，可以减少大量人力资源，通过每种商品特有的RFID标签代码输入电脑中进行智能化的货物管理，方便快捷的高精确进行货物管理。

3.1.6  针对传统扫码机的电力问题

传统扫码机无疑是要耗电的，数十根电线扯在一起很容易造成火灾等意外因素发生。我们的RFID出口结账机采用光能充电，从而减少光能源的浪费。

3.2  经济可行性

采取“无人结账”的新型购物模式，是综合了传统购物与无人超市而衍生出来的新模式。

（1）与传统超市相比

① 智能化管理高效精确，节省了不必要的劳动力，使超市减少开支。

② 简化付款过程，提高付款效率，给消费者带来便捷。

③ 避免部分人偷偷携带商品逃避结账现象，减少损耗。

（2）与无人超市相比

① 有常规的导购员，解决了孩子与老年人无法顺利使用高科技的问题，面向了更广阔的年龄区域。

② 有效控制超市秩序问题及突发状况。

③ 避免情怀缺失，无人超市虽然方便，却少了些人情味。当顾客进店买商品时，面对他们的是冰冷的机器和刻板的言语时，会使购物感受大打折扣。

④ 无人超市货物供给不足、货物短缺，货架载货量少，无法供应消费者需求。

3.3  方法可行性

当顾客带着商品进入结算区域时，无线信号被C216023读写器发送，商品上的RFID电子标签会产生人类无法用眼睛看见的感应电流能量传送给读写器，接下来读写器读取信息识别码信息同时进行进行破解信息码，进而传送至付款支付区的终端收银机。[3]如图3.2所示。

图3.2  结算系统

全部收银过程只需短短数秒，简单、快捷。商品货物进入多功能自动付款区后，自动关闭阻断隔离门。感应器会感应到顾客身体上散发的红外线信号指示，自动启动读写器、收银终端机；通过全方位覆盖无死角连续发出无线信号对RFID电子标签识别扫描。终端机通过各种算法快速计算出货物价格，从购物卡或微信支付宝二维码中扣除。如果购物卡或微信支付宝余额剩余不足，则通过提示装置发送语音提示，这时顾客可以通过员工进行重新结算或换卡进行二维码识别。支付成功后系统自动打印出购物详单，最后顾客从出口隔离门离开。智能结算流程如图3.3所示。

图3.3  智能结算流程图

3.4  需求分析

产品的消费群体主要是能接受基于物联网的智能超市快速结算系统的中小型超市，他们相对于大型超市更能接受新型的结算模式，同时，对于大型超市来说，我们的系统也会更加具有吸引力。

在项目发展前期主要通过与小型超市合作，将小型超市的结算模式进行优化，使客户购物更加便捷，通过小型超市的合作来吸引大型超市的投资。打造出一个模范试点超市，我们提供系统的安装与维护工作，通过用户体验，让更多人体验到RFID智能超市系统的便利，如模拟超市购物场景，让更多人体验到未来生活，会让人对于RFID智能超市系统更加印象深刻，以此来吸引大型超市的合作。消费的主力军逐渐变为00后90后以及80后，而现在消费者随着生活水平的提高更看重体验感而不是价格的相对高低，这在未来的消费趋势会变得日益明显，这就需要购物行业主动适应消费者的一系列变化，抓住时代潮流的快速发展机遇。而我们的基于物联网的智能超市快速结算系统更注重于快速购物，节省时间，更加实用，更加针对于新生代的消费者主力。[4]