物联网技术在永旺超市的应用.docx

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1、物联网技术在永旺超市的应用摘 要从工业工程的角度出发，系统分析了永旺超市的设施布置、人员分配和收银系统的平衡状态等，通过排队论分析收银中心的服务强度，优化收银流程。以RFID标签为主要工具，建立超市自主收银系统和定位导航和防盗机制。对改善后的方案进行评价，并对优化点进行比较分析。通过对现有超市收银模式的改善，有效缓解了高峰期排队压力，提高顾客的满意度，提高收银员的服务水平，通过对购物车的改善，快速引导顾客购物，缩短了顾客非必要的寻找时间，提高顾客的购物愉悦度。物联网技术将永旺超市升级智能化，有效提高超市的反应速度，更好的为顾客服务，提升顾客的好感度。关键词：RFID标签；排队论；Flexsim

2、仿真Application of Internet of things technology in AEONAbstractFrom the perspective of industrial engineering, this design systematically analyzes the facility layout, personnel allocation and balance state of the cash register system of aeon supermarket, analyzes the service intensity of the cash re

3、gister center through the queuing theory, and optimizes the cash register process. This design is mainly based on RFID tags as the main tool, the establishment of independent supermarket checkout system and positioning navigation and anti-theft mechanism. The improved scheme is evaluated and the opt

4、imization points are compared and analyzed.Through the improvement of the existing supermarket checkout mode, it can effectively relieve the pressure of queuing in the peak period, improve the satisfaction of customers, and improve the service level of cashiers. By improving the shopping cart, it ca

5、n quickly guide customers to purchase, shorten the unnecessary searching time of customers, and improve the shopping pleasure of customers.Through the IoT technology to upgrade the supermarket intelligent, Effectively speed up supermarket response, better service for customers, improve the degree of

6、 customer goodwill.Keywords: RFID tag; Queuing theory; Flexsim simulation 目录1 前言11.1工业工程的基本概念11.2物联网的基本概念11.3超级市场的基本概念21.4研究背景及研究意义32 现状研究42.1研究目标42.2 研究内容52.3 拟解决的关键问题63 方案研究83.1建立排队模型83.2研究的基本思路103.3 RFID标签法113.4自助收银133.5防盗感应门153.6 RFID定位法163.7智能购物车的应用183.8 RFID在永旺超市的应用194 可行性分析214.1投资必要性214.2技术可行

7、性214.3财务可行性214.4组织可行性224.5风险分析225 模型分析235.1 购物流程模型235.2 RFID标签运行模型246 方案对比266.1购物流程的优化266.2顾客寻找需购物品方式和路径的改善266.3浪费的减少276.4收付款方式的改善与创新286.5顾客排队时间的减少286.6购物车的改善与创新296.7防盗方式的优化297 总结30参考文献31致 谢321 前言1.1工业工程的基本概念工业工程学（IE，Industrial Engineering）是关于人员，设备，能源，材料，环境，信息等的知识，利用数学，物理学和社会科学的知识和技术来设计、改进和实施的综合学科，是

8、一个集成系统。IE的应用对象是整个系统，每个系统又分为多个子系统，无论系统中的活动有人参与或没人参与的，只要系统活动中出现动作，工业工程就可以应用。工业工程最先是由美国提出的，后来日本在美国的基础上进行了改良，加入了日本文化，形成了独特的精益生产模式。发展到现在，工业工程以所包含范围分为传统IE和现代IE，传统IE根据研究内容不同，分为时间研究和动作研究两个方面，主要应用于工业生产和物料搬运，目的是提高生产力。现代IE的核心内容还是时间研究和动作研究，主要增加了基于运筹学和系统工程学的理论，并且使用计算机作为高级方法，兼容性涵盖了许多新领域和技术。IE的核心思想是优化流程、提高效率、降低成本、

9、提高质量，注重人在系统中起到的作用，于细微处发现问题，从系统整体考虑再进行改善。学习IE主要是学习分析的手段、工具，形成IE意识。IE意识指使工序简单化、工步标准化、系统高效率而低成本、改善系统时顾全大局（注重整体优化）、遇到问题勇于改革、坚持人本要素。具备IE思维才是一个合格的工业工程人，配合科学管理的技巧来发现问题，解决问题，预防问题。工业工程有七大工具防呆法、5W1H法、流程分析法、人机配置法、双手作业法、动作改善法、模特（mod）法，和五大原则（ECRSI原则）E（Eliminate）：消除不必要的浪费；I(Increase)：在现有工序的基础上增加新的工序C（Combine）：合并工

10、序，减少浪费；R（Rearrange）：重排工序位置，减少浪费；S（Simplify）：简化作业，减少浪费。对系统的改善往往以七大工具和四大原则为标准，改善并检验方案效果。1.2物联网的基本概念物联网是美国于1999年提出的概念，意为物物相连的互联网。这概念有两个含义： 一个是物联网属于互联网的扩展和扩展，其核心和基础还是互联网。其次，通过网络的扩展和扩展，可以交换信息并实现事物之间的通信、信息交流。自2009年物联网被正式列为国家五大新兴战略产业之一起，国内对物联网的定义范围已经贴上“中国式”标签，实际上，我国在1999年以前研究的传感网就是物联网。如今我国对物联网的定义为：物联网指的是将末

11、端设备和设施，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在区域网或者互联网的环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、远程控制、安全防范等管理和服务功能，实现对物的高效、节能、安全、环保的管、控、营一体化。如高速公路入口和出口安装ETC自动感应扫描车牌进行放行和结算，加快车辆通过时间，缓解高速公路的排队拥堵的情况，降低了收费人员的劳动强度。物联网在我国已经有了大量的应用，如智能交通，如根据路面拥堵情况自动调配红绿灯、根据光线强度控制路灯自动开关和构建智能公交系统，掌握运行状况；智能建筑，通过

12、感应器，自动调节光亮度。建筑物与GPS系统连接实时定位，反映周边信息，保障安全；数学图书馆和数字档案馆用RFID设备取代了传统设备，并将技术与图书馆数字系统相结合，用于机架识别以及文档放置和导航。 数字家庭就是家庭智能，主人家在办公室就可以指挥家里的电器运作，当家中设施损坏时，会自动报修；数字医院，刚出生的小孩子容易认错、抱错，使用RFID标签作为婴儿的身份识别，是唯一且准确的，避免出现抱错孩子的悲剧。以上例子说明物联网将在我国未来的发展中占据重要地位，我们必须重视它并发展它。1.3超级市场的基本概念超级市场，也称为超市和自选购物中心，是在大多数国家/地区具有客户选择和主要零售组织形式的综合性

13、零售购物中心。 纽约超级市场于1930年诞生，被称为零售业的第三次革命，其目的是拯救美国经济危机。美国人迈克尔库伦设计了低价策略，首创了商品种类的定价方法，由于要确保价格低，就需要大量进货来减低成本，因此采取了连锁商店的方式，建立起保证大量进货的销售系统，超级市场从此诞生。1978年，我国引进超市这种零售组织形式，到21世纪，多年的发展使超市的商品种类越来越丰富，从最初的主要售卖食品，到如今扩展到服饰、家居用品、日用品、电器、玩具和医药用品等等类别，一间大型超市基本可以满足顾客对于食品和家庭日用品的全部需求。超级市场具有以下特点：商品规格统一。超市中货架上的商品按一定的分类标准分区摆放，标明价

14、格，任顾客挑选；使用电子计算机等设备。电子设备可以及时保存和整理商品信息，系统快速处理相关信息，提高了工作效率；商品种类齐全，任人挑选。超市的销售模式使价格相对低廉，又同时满足顾客不同程度的需求，既为顾客节省了时间，也受到广大顾客的欢迎。1.4研究背景及研究意义超市，全称为超级市场，是由外国超市进驻经营，而后我国结合社会实况开设的大型售卖场。随着市场经济的发展，顾客第一的服务理念和顾客自选的经营方式为超市赢得了人民群众的喜爱，多年来，人们早已习惯需要什么就有什么的超市，而少去街边的杂货店。随着人口的增多，超市中的服务设施过少或者服务效率太低，就会导致排队现象越来越严重，但盲目增加设施会造成服务

15、成本增加，人流较少的时段又会造成系统空闲，而当顾客需要买单时看到长长的队伍，就会失去购买的欲望，转而选择网购或街边的杂货店，这对超市来说是很大的损失12。超市的定位就是为顾客提供快捷便利的服务，当顾客急需一个商品，周围却没有导购员，导致顾客需要花费大量时间去寻找商品时，顾客就会失去在该超市购买的欲望，从而对该超市留下不好的印象，甚至超市会失去该顾客。 物联网将任何物品连接到互联网，并根据约定的协议通过射频识别（RFID），全球定位系统，红外传感器，激光扫描仪和其他信息传感设备交换信息。交流并实现情报识别，定位，跟踪，监视和管理的网络概念。物联网的基础和核心是互联网。重点放在事物与事物以及人与事

16、物之间的相互作用上。只要将RFID标签嵌入到物品中，人们就可以通过Internet实现物联网信息的交互。根据这个原理，我们可以将标签应用到超市的某些方面，如对商品的追踪定位、实现顾客自主收银。通过对传统超市的改革，增加信息化程度，简化购物流程，使顾客获得更加舒适的购物体验，同时也为超市防盗提供了新的应对方式13。近年来，网上购物发展迅猛，物流配送和网上支付等体系早已完善成熟，人们足不出户就可以买到需要的商品。在网购发展的过程中，人们逐渐体会到“网上订货、送货上门”的方便，虽然网上的商品看不见摸不着，但其方便的特性还是深深吸引着大多数的人，超市要想留住客户就必须改变，提高自身原有的优点，将便捷特

17、色和互联网相结合，提高各方面的效率，使顾客认为比起网购，超市的便利程度更高，质量更有保证。2 现状研究2.1研究目标本次设计的研究目标是位于珠海市香洲区梅界路的奥园负一层的永旺超市。永旺超市是日本品牌超市，而日本是一个具有人因工程和精益管理较高思想的国家，永旺超市在设计的时候采用以人为本的设计观念，在盈利的情况下，一切以顾客的感受为首要目标。因此，永旺超市的人气旺盛，十分受大众欢迎。永旺超市作为亚洲有名的大型连锁超市，商品种类丰富，涵盖了日常用品、厨房用品、食品和儿童乐园等等，根据商品的种类不同，设计者将超市主要划分为十一个区域，有生鲜卖场、冷藏区、综合家居卖场、儿童欢乐世界、日用品区、熟食区

18、、百货区、奶制品区、餐饮区、瓜果蔬菜区、酒水区等等，商品的种类丰富和贴心设计的设施吸引了各个年龄阶段的顾客。图2.1 永旺超市的区域平面布置图永旺超市的服务理念是“以顾客为第一”，针对不同的地区超市的布局和区域设置也不一样，如奥园的四周多为小区，设置布置内容更偏向与儿童和家庭，增加了儿童欢乐世界和餐饮区，更贴心地设立了母婴室，为幼儿和母亲提供便利。超市总占地面积为13530平方米，根据地形规划的平面区域图如图2.1所示。永旺超市的服务人员主要有试吃促销员、促销员、熟食制作人员、收银员和清洁人员。一般情况下，熟食和生鲜区域每个柜台有两个人，兼顾制作和销售，在熟食、奶制品、水果等可直接食用品类的柜

19、台附近有专门的试吃促销员，在其他区域，有至少一个促销员为顾客服务。收银员主要分布在两个入口中间，另有一个只负责熟食结算的收银台，在高峰期为主收银台分摊人流压力。超市内有大量的购物车和购物篮，放置在出入口的前面，顾客一进入超市就可以看到，方便取用。收银中心作为超市最重要的组成部分之一，二十个收银台并列位于出入口道路的中间，方便顾客结算完毕后离开超市。永旺超市的服务人员都是需要经过严格的培训才能上岗的，他们具备优秀的服务质量和推销能力，在人手充足的情况下，服务人员总能根据顾客的问题，快速提出解决方案，并推销热销产品，既为超市提高了销量，也使顾客的好感和满意度上升。2.2 研究内容超市自诞生以来的目

20、标就是吸引更多的顾客，以得到更多的利润，但是随着社会科技的发展，出现了网络购物等竞争力强大的购物方式，正好符合人们在追求快和便捷的快节奏生活，在复杂和简单之间，人们的选择总是倾向方便、快捷的方式方法，而不愿意没有目的的浪费时间。超市的初衷是以丰富的种类来满足顾客的需求，因此，超市的规模也在变大，但是当顾客急需某样商品时，过大的寻找范围和过长的寻找时间却会降低顾客对于此次购物的满意度，从而降低对超市的好感度。永旺超市的营销策略是经常性的折扣、特价优惠活动，如每个月月底两天的会员答谢日和每周二的答谢日，利用打折促销的噱头吸引大量顾客，利用人的从众性，聚集心理售卖囤积的商品。每当超市的促销活动开始，

21、超市的客流量就会迎来高峰期，20个结算收银点都会爆满，排起长队，在这种情况下，部分没有耐心的顾客就会退而求其次，到其他地方购买，导致顾客流失。本次设计以是否有明确购买目标为标准，将超市的顾客分为三种，一种为没有目的，不赶时间的乱逛的顾客；一种为有目的，时间充足的顾客；最后一种为有目的的，时间紧迫的顾客。对于时间充足的顾客而言，为了买到需要的商品，不是太长时间的等待是可以忍受的，对于时间紧迫的顾客而言，时间很宝贵，他们不能忍受无用时间的浪费。永旺超市属于大型综合类超市，哪怕是多次购物过的顾客也不能在需要什么的时候，就能第一时间找到目标商品，更何况有些顾客只来过寥寥数次，在急需某样商品时，无法忍受

22、浪费预计以外的时间去寻找、购买，需要超市人员进行购物引导4。超市的特色决定了顾客可以自由的挑选商品，可以走遍超市的每个角落，除了仓库以外，超市的规模大小决定了顾客的活动范围，这为超市的管理带来了挑战，超市规模越大，客流量也就越大，在没有监控的时代，管理者只能靠人力去管理超市，去注意光临的顾客有没有偷东西，有没有需要帮助的情况，极大地消耗了管理者的心力。监控的使用减轻了管理者的压力，但是监控存在死角且需要专人盯着，不能完全避免被盗的损失。对于永旺超市这样的大型超市更需要强力有效的防盗措施才能防止可能的损失。2.3 拟解决的关键问题超市属于服务行业，客流量的大小直接决定超市是否能够盈利，因此超市的

23、宗旨是顾客为先、顾客为大。当顾客需求超出超市现有的能力时，就会流失客源，造成根本性的损失。普遍造成超市顾客流失的原因主要在以下三个方面：排队时间过长；商品种类无法满足需求；在急需时无法及时找到想要的商品。而永旺超市商品种类繁多、功能齐全，因此，对永旺超市来说，顾客满意度低的主要原因是排队时间过长和寻找商品花费时间过长。针对以上两个问题，本次设计提出的解决方法是利用物联网技术改变传统的导购员引导形式和传统的人工收银方式。对超市排队时间长进行5W1H分析。表2.1 5W1H分析表第一阶段（了解阶段）第二阶段（分析原因）第三阶段（寻找对策）What排队时间过长人流量大错过高峰期Why顾客满意度低等待

24、时间过长缩短排队时间Where收银中心收银台的数量不足增加收银台数量When高峰期、折扣日此时人流量达到顶峰增加折扣日的次数Who超市管理者他们的工作范围寻找新方案改善现状How提高收银员的服务速度增加收银台的数量需要增加运营成本和人力成本根据排队论调整收银台数量、利用物联网技术实现自助收银对顾客寻找商品花费时间过长进行5W1H分析。表2.2 5W1H分析表第一阶段（了解阶段）第二阶段（分析原因）第三阶段（寻找对策）What寻找商品花费时间过长超市规模大，导购员的数量不足增加导购员数量Why顾客满意度低花费时间过长缩短寻找时间Where超市购物区商品种类多，占地范围广将商品分类放置When高峰

25、期、折扣日此时导购员数量不足增加导购员的人数Who超市管理者更好的服务顾客寻找新方案改善现状How导购员为顾客引导增加导购员人数需要增加人力成本利用物联网技术实现定位导航通过5W1H分析法，发现超市之于顾客主要存在两方面的问题：一是超市的引导服务无法满足特殊情况下顾客的需求；二是超市的收银服务效率不足，过长的排队时间使顾客产生烦躁、不满的心理。对于这两个方面的问题，简单的增加导购员和增加收银服务会给超市带来运营成本的增加，结合互联网时代的新技术物联网技术，可以同时解决两个问题。超市的管理大致上分为人员的管理和物品的管理，人员的管理实际上是管理者对员工的管理和员工对顾客的管理，管理者担心员工监守

26、自盗，员工担心顾客将没有经过结算的物品带出超市，自己需要承担责任，实际上超市经常会发生盗窃事件，总有一些缺乏道德的人将没有结算过的商品偷偷带出超市，使超市产生损失。偷盗者常常趁着超市人员不注意将物品偷塞进自己的衣服里，再通过防盗门的外围偷偷溜走，造成超市的损失。管理者主要是通过要避免偷窃事件发生来避免无端的损失，现有的防盗机制存在明显的漏洞，容易被不法分子利用，钻空子实现盗窃行为，因此，永旺超市需要寻找一种新的防盗方式保护自己的利益不受到侵害。管理者在加强内部管理的同时要建立及时发现的防盗机制，从而避免超市的损失和保证对员工和其他顾客的公平性。RFID标签具有定位的作用，可以跟配对的阅读器互相

27、发送信号，也可以通过正常结算使其失效，和现有的防盗机制电子防盗门的作用机理相同，但是电子标签容易受外界影响产生错误的判断，而RFID标签和阅读器之间的信息传递几乎不受影响，大大提高了准确率。3 方案研究3.1建立排队模型排队论主要有两种类型：M/M/1模型和M/M/S模型，指顾客到达时间间隔服从指数分布（M），顾客到达过程服从泊松分布（M），接受服务结束的顾客和到达的顾客相互独立，服务时间分布为指数分布，且顾客的到达和服务都是随机的，1和S代表服务台的数量，如M/M/1模型用于系统中只有一个服务台，而M/M/S模型用于系统中有S个服务台，同时服务由相互独立，当每个服务台都有人在使用，则按先到先

28、服务的规则排队等候8。3.1.1 模型中的变量：顾客的平均到达率。：收银员的效率（单位时间内服务的人数）。：服务强度。C：收银台数量。1/：顾客达到间隔时间。1/：单个顾客的服务时间。=/ C3.1.2 数据分析为获得与本次设计的相关数据，在研究对象永旺超市的收银中心进行了为期两周的数据采集，主要调查的数据内容有：超市每个时间段（营业时间9:00-22:00，共13段，时间间隔为1小时）的顾客数量；每个顾客的服务时间。表3.1 收银中心基本数据工作日时段顾客到达数顾客平均到达率服务人数平均服务时间收银台数量收银员效率服务强度 P=/C9：00-10:003525.87371.62200.620

29、.4810:00-11:004437.38381.58200.630.5811:00-12:004958.25421.43200.700.5912:00-13:002644.40381.58200.630.3513:00-14:003155.25381.58200.630.4114:00-15:003325.53361.67200.600.4615:00-16:004457.42371.62200.620.6016:00-17:004317.18411.46200.680.5317:00-18:005188.63421.43200.700.6218:00-19:005569.27461.302

30、00.770.6019:00-20:005238.72461.30200.770.5720:00-21:004998.32381.58200.630.6621:00-22:003255.42371.62200.620.44为了在客流量少时不产生人力的浪费，在人流多时尽可能服务顾客，使顾客满意，超市管理者应根据不同按时间段的超市实际情况来安排收银中心工作人员的数量，提高顾客的购物体验满意度，平衡收银系统的工作状态，避免资源浪费。表3.2 收银中心基本数据节假日时段顾客到达数顾客平均到达率服务人数平均服务时间收银台数量收银员效率服务强度 P=/C9：00-10:005348.90371.62200

31、.620.7210:00-11:0080013.33351.71200.581.1411:00-12:0065010.83301.58200.501.0812:00-13:004687.80381.58200.630.6213:00-14:004607.67371.62200.620.6214:00-15:005178.62361.67200.600.7215:00-16:0075312.55371.62200.621.0216:00-17:005669.43411.46200.680.6917:00-18:005869.77421.43200.700.7018:00-19:0066511.0

32、8381.58200.630.8819:00-20:0072312.05321.88200.631.1320:00-21:0070611.77341.76200.571.0421:00-22:005569.27351.71200.580.79根据收集的相关数据计算服务强度，并绘制客流量分布图图3.1 客流量分布图服务强度是收银系统忙碌状态的指标，当1时，系统处于非常忙碌状态，当1时，系统处于平稳状态。当1.10时，准备结账的顾客比离开的顾客多，导致排队等待的顾客越来越多。收银系统处于忙碌状态时，收银员的工作效率高，但容易造成疲劳，影响后续的工作。当顾客排队时间超过20分钟，容易产生不满情绪，导

33、致客源流失。从表中可以发现，节假日的10:00-11:00和19:00-20:00两个时间段的服务强度超过了1.1，也就是说此时收银系统处于非常忙碌的状态，此时段的顾客容易产生不满情绪，收银员会产生疲劳，耐心减少，不利于后续工作，容易发生冲突。该收银系统大多数时间处于平稳状态，也就是说，为了高峰期增加收银台的数量是不可取的，增加收银台的数量就是增加人力资源的浪费，增加设施浪费，增加管理的浪费。为了不增加以上浪费，又要提升顾客满意度，只有从技术上入手，也就是利用物联网技术，为超市升级智能化。3.2研究的基本思路为什么研究物联网技术在超市的应用？随着人们对物质条件的要求逐渐提高，超市也越来越受人们

34、喜爱，这也导致排队现象逐渐趋向严重。然而近年来网购发展迅速，发达的网络和快递方便人们买到想要的商品，使得超市对于日常生活的重要程度逐渐下降，为了保证超市的人流量和销售额和避免顾客流失，超市总会定期或者不定期的做促销活动，尤其是大型超市。事实上，降价促销是几乎每个超市都会采取的营销措施，这是由超市的经营模式决定的。作为大型连锁超市，永旺超市设立了周二答谢日、每个月月底的答谢日和不定期的十元均一活动，并开通公众号，提前知会消费过的顾客会员。采取促销措施确实为超市带来了巨大的人流量和消费力，但随着顾客到来的是严重的排队现象和导购员人手不足，无法服务到所有有需求的人的情况，并且被迫降低了本身系统的服务

35、质量。在亲身体会了在超市人群中乱撞又找不到商品和漫长的结算排队带来的心急和烦躁后，决定利用所学知识提出改善方法。明确了存在的问题之后，通过查阅与超市排队过长和在超市寻找商品的相关文献，确定利用物联网技术中的RFID标签和定位来实现集导航和自助买单为一体的购物车。图3.2 研究的基本思路3.3 RFID标签法射频识别（RFID）技术是一种通信技术（通常称为电子标签），可以识别特定目标并通过无线电信号读写相关数据。它也是物联网技术的重要组成部分。原理是将无线电信号转换为无线电波，高频电磁场从附着在物品上的标签传输数据，并自动识别和跟踪物品7。RFID技术主要包括三个部分：RFID标签，RFID阅读

36、器和结算终端。3.3.1 RFID标签RFID标签是指由耦合元件和芯片组成的标签，系统依靠附着在物体上唯一的电子编码标识目标对象。标签的种类分为三种，有源标签、无源标签和半有源半无源标签。 表3.3 标签优缺点种类优点缺点有源标签通过标签内部电池来供电，可主动发射信号，识别距离较长（可达几十米甚至上百米）成本高寿命有限，且不易做成薄卡无源标签标签内部没有电池，其工作能量均需阅读器发射的电磁场来提供，重量轻、体积小、寿命长、成本低，可制成各种卡片识别距离较小（几米到十几米），需要较大的阅读器发射功率半有源半无源标签标签内有电池，只对内部电路供电，寿命比有源标签要长不主动发射信号永旺超市的商品丰富

37、，需要电子标签数量多，相邻货架之间的间隔短，商品尽可能并列，因此，选择无源标签更符合成本要求和功能要求。工作时，当RFID标签形成的磁场从阅读器接收到射频信号时，感应电流产生的能量可用于传输信息，例如存储在芯片中的物品的价格或ID。读取器识别出信息并对其进行解码后，相关信息就会由中央信息系统发送以进行处理。3.3.2 RFID阅读器RFID阅读器由实时处理器、操作系统、虚拟移动内存和小型的内置模块（包含收发装置）组成，具有防止数据冲撞的特点，因此阅读器可以快速、准确地处理多件商品。并且根据功率的大小，阅读器和标签之间的有效距离可达到1500m。该阅读器的作用是用来扫描顾客选购放入购物车的商品中

38、的RFID标签，标签数据形成商品清单，结算终端再将上传的数据进行后续处理。3.3.3结算终端结算终端是和超市系统信息交换的桥梁，是消费者自主完成结算过程的工具，结合永旺超市的特点，主要把消费者分为两类：会员和非会员。永旺超市的会员是会员卡消费自动积分，不能直接刷卡买单，因此，结算终端的执行程序如图3.3所示。消费者可以通过三种方式买单：银联、微信支付或支付宝支付。支付后，结算终端打印清单，并将清单上传超市数据库，保存这些商品已售出的数据，后台人员可以根据已更新的数据对库存进行管理，为后续采购提供参考。图3.3 结算终端的执行程序3.4自助收银收银是顾客与商场交换物品的手段，而自主收银是指顾客自

39、主操作完成交易的过程，将阅读器和购物车相结合，使顾客在将商品放入购物车的过程中就完成信息录入过程，该过程是RFID阅读器通过感应识别标签发出的无线电波特定频段，完成识别并读取信息的技术过程。信息录入完成后结算终端自动形成购物清单，以便顾客完成交易结算1。图3.4 收银员双手动作分析对收银员的收银动作进行双手动作分析，从分析中可以看出在实际收银过程中移动和等待的动作占了大部分，要提高收银效率，就需要简化收银流程。在永旺超市的收银系统中，贴胶纸、扫描、结算和递小票是必不可扫的动作，针对移动和等待动作，做出以下改善。图3.5 改善后双手动作分析将扫描机固定在左手边，将胶纸撕拉机固定在扫描机隔壁，减少

40、移动的距离，改善后移动的动作和距离减少了，在一定程度上加快了收银的速度，但是不能解决根本性的问题，必须借助技术和顾客本身，使人流分散成两部分，选择排队收银或者自助收银。前有人设计了自助收银过程，顾客将选购的商品放入购物车，接着一次性扫描商品进行结算2 ，该设计方案是提高了收银效率和顾客好感度，但是一次性扫描处理信息的过程花费时间较长，假设商品在放入购物车时，系统利用顾客继续选购的时间录入商品信息，顾客只需要等待最后一个商品录入，花费的时间大大减少。图3.6 自助收银流程相比人工结算，自主收银的优势是不需要排队，具有完全自主性，只需要一辆智能购物车就可以自己完成交易，为顾客节省了排队时间，也为超

41、市避免了排队的时间浪费和人力资源浪费，并且购物车的网络是属于商场内部网络，可保证网速畅通，加快结算速度。3.5防盗感应门超市防盗一直是管理者关注的重要问题，随着超市的发展，猖獗的小偷引起了各大超市的恐慌，为了避免发生损失，超市纷纷安装可超市防盗器，最大程度上防止损失。防盗器主要的作用是调和两方面的矛盾：一是超市内部的矛盾员工和老板之间的矛盾，也就是内盗， 当员工有偷盗意图并实施时，老板可以及时发现止损，降低冤枉员工的几率；二是员工与顾客之间的矛盾，顾客在选购商品时遭到员工的紧盯极易产生反感，最后放弃购物。随着防盗系统的发展，矛盾发生了极大的改善，顾客可以自如的选购商品，员工可以拥有更大的自由，

42、老板也更加放心。传统的超市防盗门的工作原理是：将防盗电子标签贴在容易盗窃的贵重物品上，在标签依然有效的商品通过防盗门时会发出响声报警，提醒超市的保安和其他管理人员，该标签在正常通过收银台时会自动失效，防盗门不会发生报警行为。利用扫描感应商品本身自带的RFID标签，在通过装有阅读器的门时，阅读器通过扫描商品标签，识别超市仓库系统里是否已出库，当识别到的商品没有出库记录，防盗门就会发出警报声，提醒超市的保安和其他管理人员。当识别到出库记录就不会发生报警行为11。图3.7 防盗门工作流程图相比于传统的防盗门，利用RFID标签法安装的防盗门，不需要重新附上电子防盗标签，只需要利用商品上在超市上架前就贴

43、好的RFID标签，就可以检测是否已结算，不需要再为商品附上电子防盗标签，消除了该部分的成本。3.6 RFID定位法国内目前的定位技术有基站定位、北斗卫星定位、GPS定位、无线定位和蓝牙定位等，但是这些定位技术的精度多适用于室外，有建筑物参考的位置，其在建筑物内的定位导向精度明显不足。对于室内定位技术有RFID（区域定位）、AOA（精度为1米）、UWB（精度为10厘米）三种，RFID的精度为5米，响应时间为2秒，且精度越高成本越大，对于超市而言，顾客只需到达目标区域，就可以顺着货架旁的指示牌找到想要的商品，因此，我们采用区域定位技术实现定位导航功能6。根据现场调研得到的永旺超市平面区域图，从购物

44、车定位点到商品定位点，规划最快捷的路线。顾客可以通过购物车上的显示屏看到该购物车的定位点和所需商品的定位点，并跟着显示屏上的导航路线找到相关区域。基于RFID的室内定位有多种方式，如基于信号到达时间（TOA）估计的室内定位方式、基于信号到达时间差（TDOA）估计的室内定位技术、基于接收信号强度指示（RSSI）估计的室内定位技术、LANDMARC算法和基于信号到达角度（AOA）估计的室内定位技术，国内应用较多的技术是TOA、AOA和LANDMARC算法，但在室内，射频信号会由于散射、衍射、多径等传播现象导致定位精度下降，TOA、AOA误差较大，需要修正模型才能得到更好的定位。本次设计选择LAND

45、MARC算法，该算法是依赖于RFID标签作为参考项来辅助待定位标签定位的，它的原理是比较参考标签和放置的标签的信号强度，以获得最接近的要确定的标签的K个参考标签，加上权重，以此来确定位置。定位原理如下所示：假设有 n 个阅读器和 m 个参考标签，存在一个待定位标签 T，其信号强度设为𝑆 =(𝑆1, 𝑆2, 𝑆3 𝑆𝑛)，其中𝑆𝑛是第 n 个阅读器接收到的待定位标签 T 的信号强度，同样的，每个参考标签也会有一个信号强度，这样就能够得到一个待定位标签和参考标签的的距离矢

46、量 𝐸=(𝐸𝑇1,𝐸𝑇2,𝐸𝑇3𝐸𝑇𝑛) 上述公式中，𝐸𝑇𝑛的含义是相对于第 n 个阅读器的参考标签和待定位标签 T 的欧几里得距离，这个距离代表了根据接收信号强度计算得到的距离关系，信号强度差距越小，欧几里得距离计算出来的结果就越小，这样就得到待定位标签和参考标签的物理距离，然后选择绝对值最小的𝐸𝑇𝑛，对选取出来的 k 个欧几里得距离最小的参考标签进行加权求和，就能够得到待定位标签T的坐标。图3.8 LANDMARC算法的定位模型根据超市货架并排摆放的特点，构建简单的标签模型，蓝色方块代表货架，黑点代表待定位标签，白点代表参考标签。 假定参考标签之间的距离为L，间隔放置，核心参考标签的数量是N个，可以计算出核心参考标签和待定位标签之间的欧几里得距离为ET，