一種基于RFID的超市收銀系統

張靜文，李宏偉，趙　發

(安徽工程大學 電氣工程學院，安徽 蕪湖 241000)

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一種基于RFID的超市收銀系統

張靜文，李宏偉，趙發

(安徽工程大學 電氣工程學院，安徽 蕪湖 241000)

為了節省消費者排隊等候人工結算的時間和減少超市對收銀系統的投入成本，設計了一種基于RFID的超市收銀系統。將RFID標簽嵌在超市商品上，被消費者選購到購物筐中。結賬時，利用RFID技術使與超市結算終端相連接的RFID閱讀器一次性掃描購物筐中所有商品，實現消費者自助結算,可以方便消費者購物并且能減輕超市結算壓力，很大程度上提高了生活效率。

FRID；超市收銀系統；自助結算

0　引言

超市作為當今國內銷售商品最廣、數量最多和人流量最多的一種市場，有種類繁多的商品信息和其他信息需要處理，而對于這些信息的管理存在很多缺陷[1-2]，主要表現在收銀系統和商品防盜系統。其中收銀系統主要是由于還處于人工逐個掃描商品，消費者排隊付現的狀態，往往浪費了消費者大量的寶貴時間和加重了超市對收銀系統的投入。射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)，即電子標簽和無線射頻識別，是一種通信技術[3]，它采用感應識別特定的電子標簽(RFID Tags)發出的無線電波特定頻段的能量，進行非接觸式雙向通信，達成目標識別和數據交換目的的自動識別技術[4-5]。正是RFID標簽采用無線電射頻同時對多個物體進行識讀這個2個特點，為解決上面的問題提供一個完美的方法。將RFID標簽嵌入超市商品上，消費者所選購的商品放在購物筐中，利用與結算終端相連接的RFID閱讀器一次性掃描購物筐中的所有商品，顧客實現自主結算。前人對本系統的設計還是停留在構思的階段，本文將給出了相應的模塊的實現代碼和算法。基于RFID標簽所具備的信息容量大和可修改的功能，本設計將超市的商品防盜系統整合到超市收銀系統當中。

1　硬件設計

本系統包括硬件設計和軟件設計，硬件部分主要是RFID標簽、RFID閱讀器和結算終端；軟件部分主要包括防止錯誤識別的算法和數據管理。

1.1RFID標簽

RFID標簽由耦合元件及芯片組成，每個RFID標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。RFID標簽分為有源標簽、無源標簽和半有源半無源標簽，根據超市商品的特點，本文選擇無源RFID標簽[6]。無源RFID標簽如圖1所示。工作時，標簽在磁場中接收閱讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的商品的價格、ID和保質期等信息，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

圖1　無源RFID標簽

1.2RFID閱讀器

RFID閱讀器由實時處理器、操作系統、虛擬移動內存和一個小型的內置模塊(內含收發裝置)組成。RFID閱讀器具有防止數據沖撞的特點，所以RFID閱讀器可以快速和準確地同時處理多件商品[7-8]。而且根據功率的大小，RFID閱讀器和RFID標簽之間有效距離可達到1 500 m。

本設計中主要2次用到RFID閱讀器，第一次是用來掃描購物車中的商品，然后生成商品清單上傳結算終端進行后續處理。第二次是將RFID閱讀器嵌入到超市出口的防盜系統中，取代超市中傳統的電子商品防盜系統(Electronic Article Surveillance,EAS)。當消費者攜帶商品走出超市時，位于防盜系統中的RFID閱讀器將快速掃描消費者袋中的商品的ID，并與結算處的RFID閱讀器生成的商品清單比對。若發現有未付款的商品，及時報警。

1.3結算終端

結算終端主要是用來給消費者自助付款，主要針對兩類消費者：會員和非會員。會員直接利用超市會員卡付款，非會員則可以選擇銀聯或現金付款。待消費者付款找零以后，結算終端打印清單，并將清單上傳超市數據庫，告訴數據庫本清單商品已被購買，指示數據庫及時對超市中的商品數量做出及時的調整，方便超市的管理者對超市的貨物進行采購補充。

結算終端上行連接超市數據庫，下行通過RS-485與RFID閱讀器相連接。選擇利用RS-485與RFID閱讀器相連接，主要考慮RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，增強了整個系統的穩定性。

2　軟件設計

2.1防止錯誤識別

防止錯誤識別主要是指RFID閱讀器對購物筐的商品的識別，如果最后商品掃描時只掃描一次，對于機器的正確性還是存在疑問的，所以本設計在對最后的商品識別的時候，采用多次掃描比對列表的方法。當消費者將購物筐放在掃描區的時候，RFID閱讀器會對購物筐中的商品連續進行3次掃描做出3個商品清單(list)，將掃描到的貨號以字符串的個數輸入到3個數組中，通過語句intlen=sizeof(list)/sizeof(list[0])計算出出數組中的元素，即購物筐中商品的數量；然后利用冒泡法對掃描到的數據進行排序，若2個list完全相同，只要對比了2個list中相同下標的元素就可以了，省去遍歷第二個list的過程，提升程序的運行效率；最后比對這3個商品清單，如果有2個以上的清單中的商品是一致的，則認為RFID掃描的數據為正確的，清單將會上傳到結算終端。如果3個清單的數據都不一致，則需要選擇人工掃描商品的方法。

在算法確認之前，曾認為對RFID掃描到的數據進行排序是不必要的，甚至會降低程序的運行效率，主要原因是當在大數據面前，先將數據排序后查找數據會縮短時間，然而那是對大數據而言的。考慮到實際情況，消費者到超市中購物時，并不會使購買商品的個數成為大數據，反過來思考，購物筐也裝不下大數據，所以對將數據進行排序再比較的方法運用到小數據上產生了疑問，為解決這個問題本設計做了2種算法在程序執行效率上的對比，如表1所示(單位：ms)，2種算法消耗時間差值的絕對值曲線如圖2所示。

表1　排序和未排序的算法的運行效率比較

從表1和圖2中可以得出，先排序再比較要比直接比較所消耗的時間要少，而且數據越大，差別越明顯，小數據時也有明顯的優勢，所以本設計采用先排序再比較的算法。

圖2　2種算法消耗時間的差值絕對值

比較算法思想：先比較,3個數組的元素個數是否相同，如果3個數組的元素個數都不相同直接請求人工掃描，從而減少數組中貨號的比較工作，提高比較算法的運行速度。如果3次掃描的購物筐中貨物數量存在2個以上相等，則進行貨號的比較，分別是list1和list2比較、list1和list3比較以及list2好list3比較。如果list1和list2的貨號都相等并且循環次數達到list1和list2的長度，表示掃描正確直接跳出，不在進行后面list1和list3比較與list2和list3比較，這樣同樣提高了算法的效率。若list1和list2的貨號不完全相等，則進行后續的比較。

下面是算法的具體代碼：

if((len1==len2)||(len1==len3)||(len2==len3))

{

inti;

for(i=0;i

{

if(list1[i]==list2[i])

{

cout<<″list1[″<

if((i+1)==len1 &&(i+1)==len2)

gotoScanSuccesse;

}

else

{

cout<<″list1[″<

goto CompareList1WithList3;

}

}

CompareList1WithList3:

for(i=0;i

{

if(list1[i]==list3[i])

{

cout<<″list1[″<

if((i+1)==len1 &&(i+1)==len3)

gotoScanSuccesse;

}

else

{

cout<<″list1[″<

gotoCompareList2WithList3;

}

}

CompareList2WithList3:

for(i=0;i

{

if(list2[i]==list3[i])

{

cout<<″list2[″<

if((i+1)==len2 &&(i+1)==len3)

ScanSuccesse:cout<<″機器掃描成功！″<

}

else

{

cout<<″請求人工掃描″<

gotoEndLine;

}

}

EndLine:;

}

else

cout<<″請求人工掃描″<

2.2數據管理

本系統分為前臺程序和后臺程序，后臺程序是系統初始化和系統維護經常使用的一部分程序，主要任務就是建立基本數據、進出貨盤點和打印報表；后臺程序主要負責的都是管理上的功能，當后臺建立完整的數據后，前臺才能順利地進行商品數據的操作。

2.2.1前臺編譯環境的選擇

Microsoft Visual Studio(VS)是美國微軟公司的開發工具包系列產品，VS2013是一個基本完整的開發工具集，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如UML工具、代碼管控工具和集成開發環境(IDE)等。VS2013改進對C++語言的支持，新增了一系列編輯器的功能，性能獲得了優化并改進了代碼質量，增強了代碼調試和性能分析，新的XAML UI響應工具可幫助分析XAML應用的響應能力；C++AMP增強，改進圖形調試等。VS2013提供了大量的控件，這些控件可用于設計界面和實現各種功能，減少了編程人員的工作量，也簡化了界面設計過程，從而有效地提高了應用程序的運行效率和可靠性。此外VS2013提供導出SQL Server的便捷方法，方便訪問SQL Server，包括與SQLServer中數據庫建立連接、表的建立與刪除、數據的追加、更新和刪除等方法。

2.2.2后臺數據庫的實現選擇

Microsoft公司的SQL Server是關系型網絡數據庫管理系統，它的工作環境為Microsoft Windows NT系列或Microsoft Windows98。SQL Server與Microsoft公司的其他軟件，如Microsoft Office或MicrosoftVisual Studio，設計風格一致，并能相互配合。

SQL Server具有分布式數據庫和數據庫功能，支持客戶機/服務器機構，并能夠進行分布式事務處理和聯機分析處理[9-10]。SQL Server具有強大的數據庫管理功能，它提供豐富的管理工具以支持數據庫的安全性管理、完整性管理和作業管理。SQLServer還具有強大的網絡功能，支持發布WEB頁面和接收電子郵件，SQL Server支持ANSISQL(標準SQL)，并將標準SQL擴展成為更加實用的Transact-SQL。

3　結束語

利用射頻識別技術所設計出的及結算和防盜于一體的超市收銀系統，不僅大大節省了消費者的排隊時間，給消費者帶來了一種全新的生活方式，并為超市大大減少了對收銀系統和防盜系統的開支，使我們的生活更輕松、更便捷。

[1]殷曦希,楊峰.超市收銀管理系統的分析和設計[J].商場現代化,2012(2):6-7.

[2]Prater E,Frazier G V,Reyes P M.Future Impacts of RFIDon E-Supply Chains in Grocery Retailing[J].Supply Chain Management an International Journal,2005,10(2):134-142.

[3]章樂.基于RFID技術的超市自動計費付費系統的設計與開發[J].電子技術與軟件工程,2013(14):48-50.

[4]三宅信一郎,周文豪.RFID物聯網世界最新應用[M].北京:北京理工大學出版社,2012.

[5]MiyukiO,ShinjiH.Development of RFID Application[J].福井工業高等専門學校研究紀要·自然科學·工學,2008(42):9-12.

[6]無源RFID標簽的結構[J].中國電子商情(RFID技術與應用),2009,4(1):60-62.

[7]武岳山.無源RFID系統中多標簽識別的基本原理[J].中國自動識別技術,2008(4):48-52.

[8]劉曉崗,宋高俊.基于RFID防碰撞算法綜述[J].無線互聯科技,2015(5):26-27.

[9]夏天.大型超市管理系統的方案設計[J].華中農業大學學報：社會科學版,2003(3):39-43.

[10]閆旭.淺談SQLServer數據庫的特點和基本功能[J].價值工程,2012(22):229-231.

A Supermarket Cashier System Based on RFID

ZHANG Jing-wen,LI Hong-wei,ZHAO Fa

(College of Electrical Engineering,Anhui Polytechnic University,Wuhu Anhui 241000,China)

In order to save customers’ time of queuing to pay and reduce the cost on supermarket cashier system,we design a supermarket cashier system based on RFID.Consumers choose and buy goods embedded with RFID tags in the shopping basket.The RFID reader connected to the supermarket terminal can scan all the goods in the shopping basket one-time by using RFID technology when checkout.Consumers realize self-help and settlement.It can facilitate the consumer shopping,lessen the pressure balance,and greatly improve the efficiency of life.

FRID;Supermarket cashier system;Independent settlement

10.3969/j.issn.1003-3114.2016.05.18

引用格式：張靜文，李宏偉，趙發.一種基于RFID的超市收銀系統[J].無線電通信技術,2016,42(5):71-74.

2016-06-07

安徽省大學生創新創業訓練計劃項目(AH201410363182)

張靜文(1994—)，女，學士，主要研究方向：主要研究方向：電子技術應用、無線通信等。趙發(1983—)，碩士，講師。主要研究方向：無線通信。

TN911.23

A

1003-3114(2016)05-71-04