智能超市构架如何运用上RFID技术

2003年6月19日，在美国芝加哥召开的“零售业系统展览会”上，全球最大的零售机构沃尔玛宣布将采用一项名为RFID的技术，以最终取代目前广泛使用的条形码，成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。其他零售业巨头，如麦德隆、Tesco、卡尔施泰特（Karstadt）也纷纷加入RFID技术的应用行列。一时间，一股研究RFID技术的热潮席卷全球，我国于2006年6月9日正式发布《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》，为中国RFID技术与产业的发展指明了方向。

RFID射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

从2003年开始实施RFID计划到现在，这项技术已经给沃尔玛在库存管理、销售管理和售后服务方面每年节约了近85亿美元的成本，而且其潜在的价值还没有被完全开发。其他的零售商巨头如Tesco、麦德隆、卡尔施泰特等，也紧跟沃尔玛之后，纷纷开始启动或者实施RFID计划，但目前还未宣布正式全面实施这项新技术。而国内的大超市如大润发、乐购、苏果等目前仍然使用条形码技术，并且没有开始计划实施RFID技术。他们的CEO对于这项新技术还不是很了解，大部分持谨慎的态度。本文在现有研究基础上给出了一种基于RFID技术的智能超市实现方案，为我国零售业实施RFID技术提供了参考。

1、智能超市

试想，我们推着购物车在超市购物，当我们找不到想买的商品时，只需在购物车的触摸屏上输入商品名称，显示屏就会立刻显示一条能找到那个商品的最优路线;我们还可以随时查看目前所购商品的总价格，甚至每到一个货架之前就可以浏览该商品的相关信息，而不需要担心费力气去找商品的说明;当我们需要结账的时候，我们不需要排着长长的队，等待收银员一件件的扫描商品、装袋、收款、开票，我们只需要在结账通道等待几秒的时间，便可以离开了;甚至当我们有一天收到超市发来的一条我们最关心的商品的优惠信息时，我们只需要回复“要”或者“不要”，商品便被迅速送到家门口。

智能超市就是一个将RFID技术应用于零售业的实例，它通过整合RFID技术、无线网络技术、软件开发技术和嵌入式开发技术，在库存管理、销售管理、物流配送等方面降低超市成本，提高供货商对消费端的反应效率，并给顾客以更好的用户体验，提高顾客的忠诚度和满意度，真正将供应链转为以消费者需求为导向的运作模式，创造了一个以消费者为主导的零售关系。

2、实现方案

整个实现方案如图1所示：

首先超市所有的供货商都必须为每件货物贴上RFID标签，然后在将货物送至仓库之前，在货物检测区域稍作停留，待阅读器检测完货物的类型、名称和数量后，货物入库。同时阅读器将入库商品的信息通过网络上传至中心服务器，中心服务器进行商品信息的更新。商品入库以后，可以由检验人员对货物进行检验，然后再调整商品信息。

商品上了智能货架以后，顾客就可以推着智能购物车进行购物了。智能货架其实是一些按照特殊要求制作的摆放商品的地方，智能货架通过无线网络连接到中心服务器，每个智能货架上面贴有放置一类货物类型的标签，比如儿童玩具汽车、洗衣粉等等。这类标签和贴在商品上的标签是有区别的，它们都是有源标签，可以主动向阅读器报告位置;而商品上的标签是无源的，它们只能在有效范围内被阅读器读取。两种标签的成本有很大的差别，不过都符合UHF GEN 2标准。

智能购物车是一个在传统购物车基础上进行改进，集阅读器模块、无线通信模块、触摸屏及ARM芯片为一体的嵌入式系统。顾客可以通过触摸屏设定需要购买的商品的信息，并且可以随时看到购物车内商品的总价格，如果到达顾客预先设定的商品，智能购物车会发出很悦耳的提示声。购物车上配置超市的电子地图，如果顾客需要查询某一商品的具体位置，可以在触摸屏上查询，那么电子地图上将会显示一条找到该商品的指示线路。当顾客购买完货物出去结账时，不需要再排着长队等候收银员扫描，结账，只需要在结账区域等待几秒钟的时间，用户可以便可以通过支付现金、刷信用卡或者超市专用的购物卡结账离开。

当顾客在超市中购买了一段时间以后，中心智能配送系统将通过数据挖掘技术产生比较有用的信息，并提示顾客。比如某一顾客在每隔1个月需要在超市买5升装的金龙鱼谷物调和油，那么可能经过半年以后，中心智能配送系统会发送一条短消息：“尊敬的***顾客您好：***超市现有5升装的金龙鱼谷物调和油进行促销活动，价格***元/桶，您需要吗？如果需要请输入Y，并在后面加上你需要的数量，如1，2。”这样顾客只需要回复“Y”或者“Y，3”，那么在很短的时间内，油就会有人送到家门口。油的费用是从话费中扣取的，运费由超市承担。此外，顾客还可以根据自己的喜好设置自己经常去超市需要购买的商品，比如：酸奶、面包、水果等等，同样中心智能配送系统也可以采取与前面送油的例子相似的操作为顾客送货。

3、几点说明

3.1 关于安全问题

RFID的安全问题历来都是众多学者关注的焦点，由于标签成本所限，标签本身很难具备能够足以保证安全的能力。非法用户可以利用合法的阅读器或者自构一个阅读器，直接与标签进行通信。这样就可以很容易地获取标签内所存数据。通过使用基于椭圆密码体制的签密算法可以解决这个问题，关于这部分内容可参阅本文作者的另一篇论文：一种基于ECC的签密算法在RFID系统的应用研究。

3.2 关于智能货架

每个智能货架上都设置天线，每类商品的旁边贴有有源RFID标签，可以主动向过往的智能购物车发送本货架的商品信息。智能货架能增加智能购物车读取商品的准确率，减少误读、漏读的几率。此外，还应具有较强的防磁和抗干扰能力。

3.3 关于智能购物车

可将阅读器、ARM芯片、触摸屏构成的嵌入式系统固定在传统购物车上，形成造型优美，操作方便的智能购物车。顾客可在显示屏上输入需要购买的商品的名称，显示屏可以显示一条前往购买该商品的最优路线。当客户需要结账时，购物车可以显示当前购买的商品的价格及所有商品的总价格。

3.4 自助结帐POS终端

由于系统可以从智能购物车中读取商品的总价格，因此自助结帐POS终端可在很短的时间内完成结账任务，并且可以同时对多个智能购物车内的商品进行结账工作，而不会与其他POS终端或阅读器设备发生干扰而计算错误。

4、结论

如何将RFID技术应用于超市，构建智能型超市是目前零售业巨头正在关注的热点之一，通过实施智能超市计划，提升顾客体验，及时掌握商品流转的信息可以节约成本，大大提高销售利润。本文给出了一个可构建智能超市的解决方案，在技术方面对RFID系统的配置、智能货架和智能购物车的要求进行了说明，并且已经在超市的部分商品进行了试验，取得了良好的效果。然而从更多的角度考虑，该方案还需要进一步完善，有待于更多学者参与其中。

责任编辑：ct