1、F 福 建 电 脑 U J I A N C O M P U T E R 福 建电脑 2016 年第 6 期 基金项目：安徽省高校自然科学研究重点项目（ KJ2016A001 ），安徽财经大学教学研究项目（ acjyyb2014124 ） 0 引言 Super Market ，即超市，自 1930 年诞生于美国以来，因其独 有的便利性让这一新生事物在世界各地蔓延开来。 然而，在人 口第一大国的中国，每每看到收银台旁排起的长龙，总会在消 费者心里将 “ 方便”二字打了个大大的折扣。在生活节奏日益加 快的现代社会， “ 时间就是金钱”的观念深入人心。目前，几乎所 有的大型超市结算方式都采用条码技术，
2、虽然这对零售业的工 作效率来说已经有很大的提升，但依然无法满足越来越多的顾 客人数的要求。 排队结算不仅浪费了顾客的时间，也大大减少 了超市单位时间内可接待顾客数量。 显然，传统超市的条码结 算方式已跟不上时代的步伐。 针对这一问题，我们团队提出了相应的解决方案 使超 市智能化。 智能超市是融合射频识别技术、数据库等技术于一 体的现代化超市。在本文中，结算过程被大大简化，不再需要人 工对每件商品进行条码扫描，而是让商品贴上电子标签。 标签 进入识读区，即被激活，商品信息即被获取，将数据同步上传 至 后 台， 直 接进行结算等工作。 该设计 不仅可以大大节 约 了消费 者的时间，也 避免 超市出
3、口排上 长长 的队 伍 ，减少 拥挤 。 还 能 为 超市节 约 人 力成 本， 避免 商品被 盗 等。 1 商品的 RFID 标签及其识读 1.1 RFID 技术简 介 RFID(Radio Frequency Identification) 无 线 射频识别技术， 通 常 是以 微小 的无 线 收 发器为 标签来标 志某 个物体，标签上 携带 有一 些关 于 该 物体的数据信息，作 为 标签的无 线 收 发器通 过无 线 电 波 将这 些 数据 发 射到 附近 的识读 器 ，识读 器 可以对这 些 数 据进行收 集和处理 ， 并且 可以 通 过 计 算 机和网络处理和 传 送它 们。 总的
4、来说， RFID 技术的 特点 A 是 ： (1)可 通 过无 线 电 讯号 识别 特定 目标 并 读 写 相 关 数据 ； (2)读 写范围 可在几 厘米 到几 十米之 间 ； (3)读 写速度 快，可对 高速运动 物体进行快 速 识别 ； (4)同时识别多个标签，每 秒 可 达 50多个 ； (5)防水 、 防磁 、 耐高温 等。 1.2 RFID 系 统的 组成 A RFID 系 统的 硬 件 组 件有 ： RFID 标签、识读 器 、 天线 ， 硬 件 组 件 负责 识别 和捕捉 数据。 RFID 标签是一个 微 型的无 线 收 发装置 ，在 RFID 标签内 保 存 有数据， 当 识
5、读 器查询 时 它 会 发送 数据 给 识读 器 。 RFID 标签 的内 存属 性可 分为只 读， 写 一 次 读多 次或 者可读可 写三种 ，我 们 选择 可读可 写类 型的。 根 据标签的 带 电 源与否又 可将其 分为 主动 、 半主动和 被 动 标签， 考虑成 本以 及 使用年 限 等因 素 ，来 为 不同的商品 选择 不同的标签。 识读 器 是一个 捕捉和处理 RFID 标签数据的 装置 ， 对于本 文的智能超市结算 系 统，识读 器 要 执 行 双重功 能， 既 要能 从 标 签中读出数据，也要能 写 数据到标签上 （ 即 修改） 。 具 体说来，就 是 制造 商 或 是超市工作
6、人 员把 RFID 标签用于 产 品 包装 时，已 经 把产 品的 唯 一的识别 符编 码 写 入标签，不 妨假设未购买编 码 为 0， 购买为 1。 标签中 含 有 产 品的信息， 如产 地、生 产 日 期 、 保 质期 等。在商品 通 过识读区时，识读 器 读取标签信息，同时 修改 标签内 该 商品 状态 信息， 把 0修改为 1。 同时，识读 器 也要 与服 务器通 信， 它 要 实 现 RFID 标签 与后 台 服务器之 间的数据传 输 。 譬如 ，一件商品被 购买 ，识读 器 将 它 读取到的商品信息上传到 后 台 服务器 ，以便对库 存 商品数据库进行 修改 。 天线 是用于在 R
7、FID 标签 和 识读 器之 间 建立 数据 通 信的 通 道 ， 天线 的 设计和 位 置 对于 系 统的 覆盖范围 、识读 距离和操 作 通 信的 准确 性起 着重 要作用。 尽管直线状 的识读 器天线比环状 的识读 器天线 能提 供更远 的识读 范围 ，但是超市商品的 朝向 相 对于 直线状 的识读 器天线 是 随机 的，这就会 降低 识读结 果 的 准 确 性，所以我们 选择环状 ，以 覆盖整 个识读区。 RFID 系 统的 软 件 组 件可 分为 3 类： RFID 系 统 软 件， RFID 中间件 和主机 应用程 序 。 基于 RFID 技术的智能超市结算系统设计 黄雅娟 ， 常
8、 郝 （安徽财经大学 管理科学与工程学院计算机系 安徽 蚌埠 233030） 【摘 要】 随着物联网和智能移动终端的普及，人们对智能化的要求不断提高，针对目前超市结算排队等候时间过长 的现象，我们提出了一个基于 RFID 技术的智能超市结算系统的解决方案。该方案主要包含以下几大模块： RFID 标签的 识读，商品弃置区的设置，结算区生成二维码支付，安全门报警系统。商品经识读之后，信息汇总至数据库，生成结算信 息，可供顾客扫描二维码进行支付，同时有安全门执行监督。这一系统为顾客减少了大量的等待时间，既利于消费者，也 便于超市的管理，一举多得。 【关键词】 RFID 技术；数据同步；二维码；安全门
9、 图 1 基于凌阳实验箱的 RFID 卡识别实验 DOI:10.16707/ki.fjpc.2016.06.013 27 F 福 建 电 脑 U J I A N C O M P U T E R 福 建电脑 2016 年第 6 期 RFID 系统软件是在标签和识读器之间进行通信所必需的 功能集合，包含有读 /写功能，防冲突功能，错误探测和纠正功 能，加密、认证和授权功能等。 RFID 中间件是在识读器和主机之间运行的一组软件，它 是在标签和识读器上运行的 RFID 系统软件和在主机上运行的 应用软件间的桥梁。 而主机应用程序 接收由 RFID 标签发出且经过识读器和 RFID 中间件软处 理过滤
10、后的数据。 下图是基于凌阳实验箱的 900M Hz 的 RFID 卡识别实验， 从图中可以看到， RFID 卡的识读是不接触的，并且可以多卡同 时识别。 1.3射频识别系统工作原理 上图为射频识别的基本工作原理图，电子标签与识读器之 间通过耦合实现射频信号的空间耦合；在耦合通道内，实现数 据交换。 射频识别系统的基本工作流程：识读器将无线电载波 信号经过发射天线向外发射， 覆盖整个识读区 当电子标签 进入识读区即被激活， 将自身信息经天线发射 读写器天线 接收信号，通过网络传送至后台服务器。 下一个阶段就是数据库对信息进行处理。服务器在收到消 息后， 在数据库的库存表中对被购买的商品信息做相应
11、的增、 删、改操作，同时在生成的结算表中添加新项。数据全部传送完 毕后，数据库会通过服务器端将总的账单发送至结算门，这是 数据库对一次识读所做的工作。 2 系统模块 数据同步 数据库同步是指在两个不同的平台数据库之间进行数据 交换，其中一个数据库的改变，能够以同样的方式反映在另一 个数据库上。 移动终端既可以向服务器端数据库同步数据，服 务器端也可以同步数据到终端，在网络连接时，将本地数据更 新到服务器或者从服务器请求同步数据，从而保持服务器与移 动终端数据的一 致性 B 。 具体 到本 文 ，在购 物车 进入识读区之后，购 物车 内的商品 信息被 扫描 识别， 识读器将商品信息上传同步到服务
12、器端，服 务器端在 SQ Lite 数据库内 修改 商品的 状态 信息， 并 对商品 价 格 进行 汇 总处理。处理完成的数据将由服务器端向结算终端实 现下载同步。从而 使得 结算终端 打印小票 ，生成 二维码 ，完成 支 付 。 后台服务器也与 安 全门实现数据同步，在购 物车 经过 安 全 门的 瞬 间， 安 全门将 扫描 到的商品信息与后台服务器中的商品 信息进行 比 对， 若 有不为 已 购买 状态 的商品，即 报警 。 3 最终结算 二维码扫描支付 二维码 通过 特定几何 图 形 在 二维 平 面 上有 规律分布形 成 黑白 相间的图 像来记录 信息， 并 在图 像 被识读后， 利
13、用 特定 图 形 与 二 进 制 的对应 规则 实现数据 符 号的自动识别处理 E 。 二维 码技术具 有保密 性好 ， 抗污性强 而且 快捷 方 便 ， 灵 活实用，成本 低廉 等 特点 ，也是 我们选择 它的原 因 。 手 机主读是指将 带 有 摄像头 的 手 机作为识读 二维码 的 工 具 ， 手 机 安装二维码 识读 客户 端， 客户 端通过 摄像头 识读 各种 二维码 图 像并 进行本地 解析 ， 执 行 业 务 逻辑 ， 并 与应用服务器 发生在线交 互 ，从而实现一系 列 的 功 能。 本 文 中，在数据库收到商品信息 并 对其进行一系 列 的处理 之后， 将 顾客 所购商品 综
14、 合以 及各 商品的信息发送至结算门， 结算门 打印 购 物小票 ， 并 生成 二维码 。 顾客 可用 手 机端 扫描二 维码 ，将数据 提 交与验证服务器，服务器将反 馈 结 果 发送 回手 机， 核 实 此 次购 物金额 ，用 户 以 此 进行 确 认 支付 。而网 银 的 使 用 也 免去了 现 金找零 和 刷 卡的 麻烦 ，不 仅安 全， 更节约了 时间。 4 超市防盗 安全门设置 防 盗报警安 全门的 设计 原理是，其会不间 断 地发射出识别 感 应式电子标签中的 状态 标 志 信号， 只要 发现有一 个 商品的 状 态 标 志 为 未 读 状态 ， 则 发出 响声 。 在基于 RF
15、ID 技术 的 智 能 超市 中， 因 为 缺少人监管 ，可能会 造 成商品 失窃 ，同时， 因 为 RFID 技术还 不成 熟 ，可能会发生商 品 未 被识别的误 差 。为 避免 不 必要 的 损失 ，在出 口 处， 我们设置 一道 安 全门，对商品进行 二 次 扫描 。 与 目前很 多商 场报警 门不 同的是， 我们除了报警设置 ， 还 有一 个 LED 显示屏 。 安 全门处的 识读器将 扫描 到的商品信息上传到后台中 心 数据库，进行信息 比 对后， 若 所有商品 状态 信息 均 为 已 购买， 则安 全门 予 以 放 行。 否则 ， 状态 为 未 购买的商品的信息会由服务器端传送至
16、LED 显 示屏 ， 安 全门发出 报警声 。这样不 仅 能保 障财物安 全， 还 能 及 时 让 保 安人员 发现所被 盗 商品信息， 节省盘问 时间，不会 影响 正 常 的 客 流 量 ，一 举 多 得 。 5 结束语 基于 RFID 技术 的 智 能 超市 结算系统 具 有 快速性 ， 准确性 和 简便性 。 该 系统能 大大 加 快顾客 结算 支付 的 速度 ，为 超市节 省人力 成本，防 盗安 全门 还 能 减少超市 的 损失 。 虽然 ， RFID 标 签的识别所 受 的 影响因素比较 多， 有一 些 也是 目前 无 法解决 的，而且电子标签的成本也应 该 是 超市管 理 人员 所
17、 要考虑 的 因 素 之一， 但 是 我们更 应 该 看到，它 给 商 业带来 的 潜 在 利润 是 很 可 观 的。 提高了工 作 效率 ， 创造了良好 的购 物环境 ， 最大限度给 予顾客 方 便 ，这 便 是 我 认为 该 系统会被 普遍 接 受 的原 因 。 当 然 该 系统也有 很 多需 要 完 善 的地方， 毕 竟 这 只 是 个 初 步的 构想 。 具 体 的实 施任重 道 远 。 参考文献： 1慈新新 ,王苏滨 ,王硕 ,无线射频识别（ RFID ）系统技术与应用 A , 人民邮电出版社 ,2007 年 . 2张为 ,邹艳碧 ,新型超市结算支付系统的设计 C ,广州大学学报 （
18、自然科学版） , 2006 年 4月 ,第 2期 ,第 5 卷： 36-37. 3郑红伟 ,基于移动终端的嵌入式数据库同步系统 （ 下 转第 180页） 图 2 射频识别基本工作原理图 图 3 数据同步过程图 图 4 RFID 系统的体系结构 28 F 福 建 电 脑 U J I A N C O M P U T E R 福 建电脑 2016 年第 6 期 研究与设计 B ,广东工业大学硕士学位论文（ 2013年 5月）： 21-31. 4何小旭 , RFID 技术在智能超市中应用问题研究 D ,武汉理工大 学工学硕士论文（ 2009年 5月）： 5-12. 5陈荆花 ,王洁 ,浅析手机二维码在
19、物联网中的应用及发展 E ,电信 科学 2010年第 4期： 40-42. 作者简介： 黄雅娟 (1996.1-)，女，安徽铜陵人，本科在读。主要研究方向：物联 网软、硬件研发； 常郝（ 1983-），男，安徽寿县人，讲师，博士。 主要从事计算机组成 原理、计算机图形学教学工作，研究方向为容错计算、内建自测试。 ! （上接第 28 页） 要耗用一定的时间和物力，而且会产生主观性较大、过程性较 长、及时性较差等缺点。采用可穿戴智能设备来进行教学评价， 那么上述问题就能够迎刃而解。 例如平时的口头作业、实践作 业、实训操作作业的完成和考核我们都可以通过师生之间的可 穿戴智能设备的传输来进行。 不仅
20、如此，这种方式的最大的优 点是每次的结果都可以自动保存，在某一阶段通过系统的评价 体系来完成对学生的综合评价。 因为传输具有双向性，那么这 个系统只要进行合理的设置，也能对教师进行合理化和科学化 的评价，突破了传统意义上的只对学生评价，督促学生改进学 习方式，反过来也能帮助我们教师改进教学方式。 四、未来展望 可穿戴智能设备在教育中的应用是教育技术发展的方向， 也是未来我们学习方式的一种转变。著名的地平线报告（ 2015 中文版）中提到： 2015 年全球范围的可穿戴智能设备的出货量 达到 4570 万套，预计在 2019 年将达到 1 亿 2610 万套。我们预 计这只是一个保守数据，实际能
21、够达到的量肯定更多。 可穿戴 智能设备以无缝衔接的方式，为师生间捕捉对应的有效信息并 能借鉴相互的学习经验，学生间也能真正做到相互协作学习和 同伴领导学习模式，并且与教育工作者共同分享学习过程中的 成 功 与 失败 。 参考文献： 1赵静 ,王朝晖 ,陈平辉 . 智能穿戴终端产业发展分析与展望 J移动 通信 2014年第 21期 2丁玉兰 . 人机工程学（第四版） M 北京理工大学出版社， 2011， 45-60. 统 前沿知识供 同学们 阅读 。 （ 3）引 导学生预习 /复 习 在 课 程实 施 过程中， 鼓励 学生进行自主学习。 每次上 课前 都将 本 次 课 要 讲 的要点及 算法 发
22、到教学 邮箱 ，以 供 学生提 前准 备，并通过 课 程 网站 对 课 程 重 点 内容 设置预习 任务 ， 使 学生通 过 课 程 网站 观 看 教学 视频 完成 课 程预习，同时将 课 上的 表现 与 课 程考核 挂钩 ， 使得 大多数学生能够主动地进行预习。 课 程进行 期 间，有计 划 有 步骤 地将每一 章 的教学 课件 和 复 习 纲 要发 往电子邮箱 ，指 导同学们对学过的 内容 进行系统 复 习， 并 根 据教学进 度 通过 课 程 网站 进行 单元 自 测 ，检 验学习效果。 为 加深 学生对操作系统 课 程 课堂 教学 内容 的理解和综合 应用，在 课 程 重 点 概念、算
23、法部 分，通过教学 网站依 据学习进 度 有 序布 置 5 个作业，要 求 学生 按 时上 交 作业并及时 批阅 ， 找 出 学习过程中存在的问题，在 课堂讨论 中 总 结问题并分 析 解 决 。 在操作系统 课 程 开 设 初期 ， 课 程 没 有 开 设实验 课 时， 但 学 生对 课 程 当 中的一 些算法 问题 怎样 实 现 具有 浓厚 的 兴趣 ， 由于 课堂讲授 时间有 限 ， 课 上只能采用 引 导的方式， 课后 有 兴趣 的 学生可将自 己编写 程 序 发到教学 邮箱由指 导教师进行 修 改，并 在 下 次 课 以 前 将较 好 的 算法 发到 邮箱供 学生 参 考理解。 3.
24、3 修订 教学 辅 助 纲 要 在 原 有操作系统 课 程教学 纲 要的 基础 上， 修订面 向 各专 业的 配 套的教学 辅 助 纲 要，设计出一系 列 有应用价 值 的综合性 的教学 案 例， 希望 能改变 原 有的 讲纯 理 论 的教学方式，对实验 课 进行合理 安排 ，通过实验帮助学生进一 步加深 对 课 程 内容 的 理解及 掌握 。 而实验的程 序代码 和文 档 都 很容易拷贝 ，导 致 学 生在实验过程中经 常 出 现复制或抄袭现象 4 ，因此， 需 要对 各部 分 内容编写 相应的实验 辅 助教 材 ，结合 课堂 教学方 法 ，教 材内 容呈现 多 元 化。例如 处 理 机调度
25、算法 实验 内容 可以结合 课堂 教 学中设置的 五 个 活 动题，体 现 操作系统的 趣味 性 ； 存 储器管 理 则 可以 让 学生结合 课 程上的实例 讲 解，分 层 次设置 ； 设备 管 理 作为操作系统 课 程中的较 抽象部 分， 在进行 辅 助教 材修订 时， 可 使其 具有 针 对性，以 便于 学生更 容易 理解操作系统，达到理 论 与实践结合为一体的教学效果。 4 结语 通过以上 各项措施 的 施 行，操作系统教学成果 得 到了 很 大 的改 善 ，操作系统 课 程的 认 可 度得 到了 很 大提 高 。 但随着课 程教学的 深入又 出 现 了 新 的教学问题， 由 此可 见
26、操作系统的教 学 组织还 有 很 大的发展 空 间。为了 使 学生更 积极 地 参 与到操作 系统 课堂 教学中，提 升 操作系统 课 程的教学效果，为 后续课 程 奠 定 坚 实的 基础 ，我们 需 要结合 新 教学改 革 的理 念 ，进一 步 转 变教育教学观 念 ， 积极深入 教育教学实践， 努 力提 高 操作系统 教学 水 平和教学效果。 参考文献： 1杨柳，胡志刚，李玺，等 . 面向 CDIO 的操作系统教学改革探讨与 实践 J .教改纵横， 2009(14) ： 24-26. 2田玉昆 . 操作系统课程教学改革探索 J .广东科技， 2014(22) ： 167， 177. 3王昕 . 面向对象程序设计课程项目教学法的探索 J . 电脑知识 与技术， 2011(15) ： 3627-3231 4范全润，秦海菲 . 应用驱动的操作系统教学研究 J . 计算机教育， 2013(15) ： 4-7 作者简介： 刘满君（ 1980-），女，湖南人，讲师，硕士，研究方向为智能算法、模 式识别。 ! （上接第 101 页 ） 180
