北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 黃今慧 薛子育 劉 洋

一、研究背景

2002年以來，我國超市行業(yè)的門店總數(shù)、總面積、員工人數(shù)、銷售總額、利潤總額等都表現(xiàn)出了穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì)。近幾年來超市行業(yè)銷售凈利率為2.35%，平均銷售凈利率為2.6%。從中國連鎖企業(yè)百強(qiáng)排名來看，零售行業(yè)的集中度正在提升，超市行業(yè)也表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。前10強(qiáng)占社銷總額和連鎖超市零售百強(qiáng)的比重在2009年分別達(dá)到2.7%和52.8%。超市10強(qiáng)門店數(shù)與其占超市連鎖百強(qiáng)門店總數(shù)的比重在2009年也達(dá)到了34.1%。[1]

目前傳統(tǒng)超市也受到網(wǎng)絡(luò)購物等帶來的一系列沖擊，在商品質(zhì)量、數(shù)量以及貨物冗雜度的管理以及人員開支增大等方面尤為突出。在現(xiàn)代社會(huì)生活的快節(jié)奏中，如何快速定位人們需要的物品、如何快速為貨物結(jié)賬，已經(jīng)成為智能超市急需解決的主要問題。

現(xiàn)如今可供人們購買的商品越來越多，超市無疑給人們帶來了極大的方便，但社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致新問題也隨之而來，主要有以下4個(gè)問題：

1.超市價(jià)簽更換不及時(shí)或出現(xiàn)錯(cuò)誤給超市經(jīng)營者和消費(fèi)者帶來損失。

2.超市商品不能及時(shí)更換或斷貨。

3.超市高峰期在收銀臺(tái)排隊(duì)過長引起客源流失。

4.超市員工工資開銷大。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子標(biāo)簽為解決這些問題提供了完善的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)手段。

本文就是利用物聯(lián)網(wǎng)中的電子標(biāo)簽技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)商業(yè)零售業(yè)，具體針對(duì)的是大型超市進(jìn)行智能化購物管理。

電子標(biāo)簽[2]是用來識(shí)別物品的一種新技術(shù)，它是根據(jù)無線射頻識(shí)別原理(RFID)而生產(chǎn)的，它與讀寫器通過無線射頻信號(hào)交換信息。由于電子標(biāo)簽的技術(shù)完備性和高性價(jià)比，使它成為了未來識(shí)別技術(shù)的首選產(chǎn)品。

二、新購物模式的提出

在上述背景下，本文提出利用射頻識(shí)別技術(shù)建立超市智能購物系統(tǒng)(以下簡稱新購物模式)。

1.新購物模式的基本思想

新服務(wù)模式的基本思想和方案是：設(shè)計(jì)兩個(gè)相互獨(dú)立又密切關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)：一個(gè)是覆蓋整個(gè)超市區(qū)域的定位網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

第一個(gè)是基于RFID的定位網(wǎng)絡(luò)。它是由具有定位功能的搭載智能設(shè)備的購物車和具有互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)功能的定位基站組成。它能動(dòng)態(tài)感知周圍的RFID標(biāo)簽的位置信息，并根據(jù)感知到的信息計(jì)算自身的位置并上報(bào)給定位基站。顧客可以選擇商品，并由商品所在位置的RFID快速找到商品。在購物車上安裝帶有電子天線的微電腦處理器，當(dāng)貼有RFID標(biāo)簽的商品離開貨架，放置在購物車的時(shí)候，商品就已經(jīng)被購物車記錄下來，價(jià)格自動(dòng)累加，輸出到微電腦處理器顯示屏。超市也可以根據(jù)購物車位置定位顧客位置，顧客可以隨時(shí)呼叫導(dǎo)購員。

圖1 搭載顯示器和微型掃描儀的導(dǎo)購車

第二個(gè)是基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。它實(shí)時(shí)收集各購物車處理器所采集到的信息，進(jìn)行計(jì)算并存入空間數(shù)據(jù)庫中，供超市采集貨物信息。實(shí)時(shí)為超市工作人員提供商品數(shù)量，方便供應(yīng)和更新貨物。超市門口設(shè)置結(jié)算裝置，將根據(jù)搭載了商品信息的電子標(biāo)簽進(jìn)行貨物結(jié)算，并根據(jù)結(jié)算信息與微電腦處理器記錄價(jià)格比較?？梢愿鶕?jù)智能終端顯示信息進(jìn)行信用卡支付或現(xiàn)金支付。

2.新購物模式描述

為實(shí)現(xiàn)這一新型的服務(wù)模式，首先在大型超市各個(gè)貨物粘貼RFID標(biāo)簽，組成一個(gè)位置傳感網(wǎng)絡(luò)。其次，為每個(gè)購物車安裝智能設(shè)備和定位系統(tǒng)，并在數(shù)據(jù)庫中把購物車的ID和貨架編號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

購物車智能設(shè)備會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)，形成超市貨物擺放地圖，根據(jù)智能設(shè)備，可以把顧客導(dǎo)購到相應(yīng)商品位置。

顧客可以根據(jù)需要挑選商品，在選購相應(yīng)商品時(shí)，購物車會(huì)根據(jù)用戶的選擇，根據(jù)商品的RFID標(biāo)簽，進(jìn)行價(jià)格統(tǒng)計(jì)，顯示在智能終端。顧客可以呼叫導(dǎo)購員，導(dǎo)購員會(huì)根據(jù)購物車定位顧客位置，進(jìn)行服務(wù)。

圖2 超市網(wǎng)絡(luò)建立示意圖

超市可以設(shè)置多服務(wù)區(qū)域，將大型超市分為食品區(qū)、日用品區(qū)、家電區(qū)等，每層設(shè)置結(jié)算裝置，方便顧客快速結(jié)賬和進(jìn)出超市。結(jié)算時(shí)，可以根據(jù)智能終端顯示信息進(jìn)行信用卡支付或現(xiàn)金支付。如圖2所示，是本文提出的服務(wù)模式和超市網(wǎng)絡(luò)的組成示意圖。

三、新購物模式的實(shí)現(xiàn)技術(shù)可行性

本文提出的這種新的服務(wù)模式是基于RFID無線技術(shù)的，為了便于探討這種新型的服務(wù)模式的可行性，下面先介紹RFID的一些基本概念。

(一)RFID無線網(wǎng)絡(luò)

RFID是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。[3]和其他無線通信技術(shù)相比，RFID具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1.快速掃描。RFID辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽?？梢钥焖僮R(shí)別并進(jìn)行掃描，方便顧客快速購物。

2.體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，可以方便簡單地粘貼于各類物品上。

3.價(jià)格低廉。RFID制作簡單，同類商品中價(jià)格低廉，應(yīng)用于商品的粘貼成本極低。

4.抗污染能力和耐久性。RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性，而且RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。避免物品運(yùn)輸和存儲(chǔ)不當(dāng)造成的不能正確讀碼。[4]

5.可采用不用電池的無緣RFID電子標(biāo)簽。不用電池，方便使用。

6.可重復(fù)使用?，F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的復(fù)用等。

7.穿透性強(qiáng)。顧客選購物品結(jié)算時(shí)，可以穿透其他物品，對(duì)底部物品進(jìn)行結(jié)算，防止漏帳的出現(xiàn)。

8.安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變?cè)靃5]。

(二)優(yōu)勢(shì)分析

RFID是一項(xiàng)易于操控，簡單實(shí)用且特別適合用于超市購物的前端技術(shù)。可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染、覆蓋遮擋等惡劣的環(huán)境，射頻識(shí)別系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：

1.讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，購物車上的探頭就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別。

2.使用壽命長，無需充電設(shè)別：可以采用無源RFID標(biāo)簽，不需要電池。其無線電通信方式，可以承受超市一切惡劣環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼。

3.低廉價(jià)格之下的安全性：每塊RFID電子便簽僅需0.2元，也可以直接替換傳統(tǒng)條形碼，RFID電子標(biāo)簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而也具有更高的安全性。

圖3 無源RFID電子標(biāo)簽與傳統(tǒng)條形碼對(duì)比圖

四、新服務(wù)模式之研究成果

本文對(duì)新購物模式的關(guān)鍵技術(shù)做了較深入地研究，并開發(fā)了新購物模式的關(guān)鍵設(shè)備的原理性樣機(jī)。

1.搜索導(dǎo)航

在現(xiàn)有的超市購物車上配置智能設(shè)備，通過顯示器可以瀏覽商品的信息，并且選購商品。并用探頭將信息傳入RFID讀卡器，可以實(shí)現(xiàn)1至2米的讀取距離。

當(dāng)選擇好商品后，購物車智能設(shè)備將購置信息傳給讀卡器節(jié)點(diǎn)，讀卡器節(jié)點(diǎn)讀取其監(jiān)測(cè)環(huán)境中的標(biāo)簽信息，并進(jìn)行記錄。同時(shí)將物品的位置信息返回微電腦處理器，進(jìn)行累加。

微電腦處理器還可以獲取當(dāng)前位置信息和物品信息，自動(dòng)選擇一條最優(yōu)路徑引導(dǎo)顧客購物。大型超市購物流程如圖4所示。

圖4 購物流程圖

圖5 超市結(jié)算通道

2.智能清算

建立RFID收貨通道，顧客推著購物車通道一道安裝RFID閱讀器的結(jié)賬出口，系統(tǒng)便會(huì)即刻對(duì)購物車內(nèi)所有貼有RFID標(biāo)簽的貨品進(jìn)行一次性掃描并和隨時(shí)掃描金額進(jìn)行對(duì)比，若相同便從顧客綁定銀行卡上扣除金額。這個(gè)過程進(jìn)一步核對(duì)了金額，并進(jìn)行了收費(fèi)，提高了系統(tǒng)安全性。如圖5所示，超市結(jié)算通道。

3.超市工作人員的優(yōu)化管理

大型超市工作人員在可減少近7成，其中以收銀員、導(dǎo)購員、服務(wù)員減少最為明顯，有效提高了大型超市的凈收入。

五、結(jié)論

本文提出了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的職能超市服務(wù)模式和創(chuàng)意方案。從顧客進(jìn)入超市，可在購物車上獲取貨物位置，并進(jìn)行自主購物或?qū)で髱椭?。購物車有定位系統(tǒng)，并且可以實(shí)時(shí)更新顧客購買商品價(jià)格。顧客在購物完畢后，結(jié)算系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)再信用卡上進(jìn)行扣費(fèi)并且根據(jù)終端價(jià)格進(jìn)行比對(duì)，以此提高安全性。此方案可行、有一定發(fā)展方向，在大型超市工作人員利用和超市合理化管理方面都有一定意義和作用。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入日常生活方面起到了一定的推動(dòng)作用。

[1]摘自《2013-2017年 中國超市行業(yè)商業(yè)模式與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》.

[2]秦毅.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展(增刊).2010.

[3]RFID.中國新通信,2010(6).

[4]吳昊.從傳統(tǒng)條形碼到RFID技術(shù)縱覽[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2013(5).

[5]Ari Juels RSA Laboratories,Bedford,MA,《RFID:security and privacy for fi ve-cent wireless devices(abstract only)》.