基于RFID的超市物聯網系統的設計

隨著社會的發展，超市已經成為了人們日常生活的一部分。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網給人們生活所帶來的便捷，明白何為物聯網及物聯網對人們生活的影響。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具有較大實際意義。電子標簽和物聯網的出現使得工業企業物聯網系統得以實現。

電子標簽是用來識別物品的一種新技術，它是根據無線射頻識別原理(RFID)而生產的，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品。物聯網是在計算機互聯網基礎上，利用電子標簽為每一物品確定唯一識別EPC碼，從而構成一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網，簡稱“物聯網”。物聯網的提出給獲取產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自動化的產品識別和產品信息采集，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網為基礎，列出了基于RFID技術的超市物聯網導購系統的基本信息，對其結構和功能進行了分析，并利用電子標簽實現了一個典型的工業企業物聯網系統，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 系統基本結構

超市物聯網導購系統有貨架處的有源RFID標簽、超市范圍內的一定數量的讀卡器和每個顧客的手持設備，該設備由顧客輸入產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企業生產系統

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絡傳送給本地物聯網信息服務系統。可以在每一類商品對應的貨架處安裝有源RFID標簽，標簽中包含著商品的信息，包括商品名稱、價格、生產廠商以及商品所在處貨架的位置信息。

1.2 中間件系統

中間件是處在閱讀器和計算機Internet之間的一種中間件系統。該中間件可為企業應用提供一系列計算和數據處理功能。其主要任務是對閱讀器讀取的標簽數據進行捕獲、過濾、匯集、計算、數據校對、解調、數據傳送、數據存儲和任務管理，減少從閱讀器傳送的數據量。同時，中間件還可提供與其他RFID支撐軟件系統進行互操作等功能。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。

超市范圍內安裝一定數量的讀卡器就是該中間系統的重要組成部分，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通信，發布自己的信息，讀卡器發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超市物聯網導購系統的主要原理

在超市一定的區域內安設讀卡器，讀取該范圍內所有有源RFID標簽，并建立自己的標簽庫。讀卡器之間利用Zigbee協議進行信息交互。每個讀卡器相當于物聯網中的一個節點，節點中存放著自己鄰居節點的信息。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網中的移動節點，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。

該物聯網系統網絡為多跳網絡[5]，當讀卡器收到移動節點發來的商品信息時，如果商品信息不再自己的標簽庫中，則將消息轉發給自己的鄰居節點直到找到目標讀卡器。讀卡器節點根據目標讀卡器節點的位置不斷將路由指示發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域時，目標讀卡器將商品的標簽信息發送給顧客，顧客通過標簽信息所示的位置信息找到所需商品。

2 系統主要組成部分及操作流程

2.1 系統主要組成部分

整個智能超市系統由身份識別、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，在社區內只有持有智能“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，超市內的導航系統將讀取顧客當前位置信息，并引導顧客前往相應購買區；
3)信息讀取。當顧客表現出對某類產品的興趣后，將相關產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(包括產品名稱、廠商、價格)通過手持設備展示給顧客；當顧客表現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”內扣錢，如市民卡內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。

系統流程圖如圖3所示：