菜場智慧電子秤及供貨管理系統(tǒng)

劉林真

(陽光學(xué)院，福建 福州 350015)

1 設(shè)計(jì)背景

菜市場，即農(nóng)貿(mào)市場，是指在城鄉(xiāng)設(shè)立的可以進(jìn)行自由買賣農(nóng)副產(chǎn)品的市場[1].傳統(tǒng)的菜市場經(jīng)營模式一般是這樣的:菜市場商戶通過租賃一個(gè)攤點(diǎn)，批發(fā)各種各樣的菜品零售賣給消費(fèi)者，賺取差價(jià).哪種菜品賣得好，賺得多，哪種菜品在銷售過程中重量會(huì)縮減，以及縮減比例是多少，這些問題都得靠菜場商戶靠經(jīng)驗(yàn)得知，有些菜場商戶為了更好統(tǒng)計(jì)，在菜品售賣過程中還用紙張進(jìn)行記錄，但在菜場高峰期，這會(huì)讓菜場商戶手忙腳亂，而且還經(jīng)常因?yàn)橛涗洸煌暾麑?dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)失敗.菜場商戶的上層就是供應(yīng)商，供應(yīng)商從菜農(nóng)、漁民那邊收購蔬菜，水果以及生鮮等食品，然后將收購來的食品賣給菜市場商戶等.通常供應(yīng)商要收購多少量更多也是取決于自己的經(jīng)驗(yàn).

綜上是菜市場目前的經(jīng)營現(xiàn)狀，菜場經(jīng)營不合理的主要原因是無法得到準(zhǔn)確的菜品銷售記錄.如果菜場商戶能夠準(zhǔn)確得到每天售賣的菜品記錄，對(duì)售賣的菜品數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就能夠得到損耗、盈利、庫存等信息，供應(yīng)商根據(jù)該信息，就清楚他對(duì)應(yīng)的零售商的庫存，清楚收購量.

針對(duì)計(jì)價(jià)和售賣物品問題，本系統(tǒng)提供如下解決方案:設(shè)計(jì)一款智慧電子秤，該電子秤具有傳統(tǒng)電子秤[2]的各種功能，同時(shí)，增加WIFI模塊[3]，將每一筆銷售記錄(菜品編號(hào)，重量，價(jià)格、時(shí)間)傳送出去，考慮到菜場一般沒有電腦，先將數(shù)據(jù)傳至Android手機(jī)端[4]，數(shù)據(jù)到達(dá)手機(jī)后，通過SQlite數(shù)據(jù)庫[5]進(jìn)行存儲(chǔ)，并同步到服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫，在PC端開發(fā)應(yīng)用程序，接收手機(jī)傳送過來的打包好的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢，讓商戶明明白白看到自己的經(jīng)營狀況，看到自己的盈利，看到某種菜品出售的情況，對(duì)供應(yīng)商的及時(shí)補(bǔ)貨以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供了依據(jù).

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

本系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分:

硬件部分(電子秤):硬件部分的電子秤具有普通電子秤計(jì)量精準(zhǔn)等特點(diǎn)，具有確定單價(jià)、總價(jià)、累計(jì)、去皮等功能；能通過WIFI將每一筆銷售記錄傳送至手機(jī)端；能通過手機(jī)端進(jìn)行菜品單價(jià)的修改；除了將銷售記錄實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)端，同時(shí)能存儲(chǔ)到單片機(jī)ERPOM中，即電子秤可記錄，防止因手機(jī)故障收不到數(shù)據(jù)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)失敗.

手機(jī)端:手機(jī)端部分有菜場商戶和供應(yīng)商兩種角色，菜場商戶能實(shí)現(xiàn)的功能包括:實(shí)時(shí)顯示銷售情況，查詢某菜品在某時(shí)間段的銷售情況；能修改菜品單價(jià)并同步到電子秤；能將銷售記錄同步到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫；供應(yīng)商能追蹤屬于他們的菜場商戶的菜品庫存，并根據(jù)庫存總量自動(dòng)提醒是否補(bǔ)貨等.

PC端:設(shè)計(jì)基于B/S[6]的供貨管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)分為三個(gè)角色:管理員角色、零售商角色、批發(fā)商角色.其中管理員可進(jìn)行零售商、批發(fā)商的常規(guī)管理(添加、刪除等)；零售商可進(jìn)行菜品入庫管理、查詢庫存，銷售統(tǒng)計(jì)，庫存不足等提醒；批發(fā)商可進(jìn)行所屬零售商的管理，查詢零售商各菜品剩余情況，所出售菜品的統(tǒng)計(jì).系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示:

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram

2.1 硬件部分設(shè)計(jì)

電子秤硬件部分主要由STC89C52單片機(jī)作為主控制CPU，包括稱重模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，矩陣鍵盤、液晶顯示模塊，WIFI模塊.圖2為系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖.

圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖Fig.2 Schematic block diagram of the system

TC89C52單片機(jī)是一種功耗低性能高的微控制器，對(duì)一般轉(zhuǎn)換速率的電路都能勝任.本設(shè)計(jì)使用電阻應(yīng)變式稱重傳感器，它由彈性敏感原件和轉(zhuǎn)換原件組成，先用彈性敏感原件將被測量物體的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變量，然后再以轉(zhuǎn)換原件即電阻應(yīng)變計(jì)將彈性體的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電阻值輸出.HX711是一款高精度24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片[7]，它的抗干擾能力較強(qiáng)，還有較高的集成度和較快的響應(yīng)速度都適用于電子秤.ESP8266是一款專為移動(dòng)設(shè)備或是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的高度片內(nèi)集成的低功耗芯片[8]，該模塊主要可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要功能，即串口透傳、PWM調(diào)控、GPIO控制，本設(shè)計(jì)主要使用串口透傳功能.液晶屏選用帶有中文字庫的LCD12864(2片)來顯示.

硬件部分的程序采用keil uvision4開發(fā)環(huán)境.主要完成以下程序:

(1)按鍵掃描子程序:通過檢測按鍵是否按下，來實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的功能.主要包括去皮、累計(jì)、撤銷、部分買家買多種菜品又臨時(shí)撤銷某種菜品等常用的功能.

(2)AD轉(zhuǎn)換程序:通過采集稱重模塊得到的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行放大增益128dB，實(shí)現(xiàn)去毛皮和稱重功能.

(3)顯示模塊程序:能顯示菜品名稱、菜品單價(jià)、菜品重量以及總價(jià)等.

(4)WIFI程序:通過定義指令，設(shè)置WIFI模塊的工作模式、路由、連接方式、服務(wù)器監(jiān)聽端口號(hào)來配置局域網(wǎng)，然后使用串口中斷，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)WLAN的運(yùn)行.

硬件部分主程序流程如圖3所示.

圖3 主程序流程圖Fig.3 Main-program flow diagram

2.2 手機(jī)端程序設(shè)計(jì)

手機(jī)端的程序采用E4A(易安卓)軟件進(jìn)行開發(fā)，本地?cái)?shù)據(jù)庫采用SQLite，APP提供給批發(fā)商和菜場商戶兩種角色使用.手機(jī)端APP系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示.

圖4 手機(jī)端APP系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Function structure diagram of APP

(1)系統(tǒng)設(shè)置:使用系統(tǒng)前需要先配置服務(wù)器端與下位機(jī)端的相關(guān)信息.

(2)用戶登錄:登錄后，系統(tǒng)根據(jù)登錄用戶角色的不同提供了不同的操作界面.

(3)我的菜品管理:菜場商戶使用該模塊從服務(wù)器端刷新所配置的菜品、按鍵、單價(jià)信息并存儲(chǔ)到手機(jī)端的SQLite數(shù)據(jù)庫中，并同步到電子秤下位機(jī)中，并可隨時(shí)進(jìn)行價(jià)格的修改等.

(4)銷售記錄管理:手機(jī)端APP通過WIFI模塊與電子秤下位機(jī)連接，實(shí)時(shí)接收下位機(jī)上傳的銷售記錄，并同步上傳到服務(wù)器端，供用戶進(jìn)行查詢，統(tǒng)計(jì).

(5)我的零售商查詢:批發(fā)商可以查詢關(guān)聯(lián)的菜場商戶信息.

(6)庫存查詢:批發(fā)端可以查看菜場商戶的庫存信息，查詢某種菜品的庫存信息，APP能實(shí)時(shí)監(jiān)測菜場商戶的庫存報(bào)警，并根據(jù)庫存提醒是否自動(dòng)補(bǔ)貨.

(7)百度定位[9]:零售商會(huì)將市場位置通過百度定位傳到服務(wù)器端，供應(yīng)商可以確定所屬的零售商的地理位置，為配送地點(diǎn)以及配送服務(wù)提供幫助.

2.3 PC端程序設(shè)計(jì)

PC端的程序采用Visual Studio 2010工具[10]進(jìn)行開發(fā)，使用ASP.NET技術(shù)，開發(fā)語言為C＃，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2008 R2，通過對(duì)菜市場菜品管理的需求分析，系統(tǒng)需要具備以下的幾個(gè)基本功能:

(1)由于菜市場商戶對(duì)電腦的操作能力不高，要求有良好的人機(jī)界面.

(2)能夠?qū)Σ似返匿N售情況、進(jìn)貨情況、菜品和人員情況進(jìn)行管理.

(3)能夠?qū)?shù)據(jù)庫中已經(jīng)存儲(chǔ)的菜品相關(guān)信息進(jìn)行修改、查詢操作.

(4)有簡單的統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能.

(5)統(tǒng)計(jì)功能中的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，減少認(rèn)為的干擾因素.

PC端系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖5所示:

具體功能模塊如下:

(1)用戶登錄:登錄后，系統(tǒng)根據(jù)登錄用戶角色的不同提供了不同的菜單供用戶使用.

(2)管理員功能模塊:管理員使用該模塊進(jìn)行系統(tǒng)管理(角色管理，用戶管理，菜單管理和數(shù)據(jù)備份)和基礎(chǔ)設(shè)置(零售商管理，批發(fā)商管理，菜品管理和菜品查詢).

(3)零售商功能模塊

①零售商首先進(jìn)行我的菜品管理，根據(jù)需要配置自己希望在電子秤上需要售賣的菜品、價(jià)格以及按鍵編號(hào)位置，實(shí)現(xiàn)電子秤的可移植性.

②通過菜品入庫進(jìn)行菜品初始庫存的添加.

③零售商在通過手機(jī)APP將電子秤下位機(jī)的實(shí)時(shí)銷售記錄上傳至服務(wù)器并自動(dòng)更新庫存后，可以通過銷售記錄查詢模塊按時(shí)間、菜品等進(jìn)行銷售記錄的查詢統(tǒng)計(jì)并生成統(tǒng)計(jì)圖表，通過圖表直觀地了解各階段的銷售情況，以方便零售商調(diào)整銷售方式.

④可以查詢庫存量信息，批發(fā)商信息等，為零售商進(jìn)行補(bǔ)貨提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù).

(4)批發(fā)商功能模塊

①批發(fā)商可以查詢關(guān)聯(lián)的菜場商戶信息，添加或移除關(guān)聯(lián)商戶信息.

②實(shí)時(shí)查看關(guān)聯(lián)的菜場商戶菜品庫存信息，及時(shí)提供補(bǔ)貨支持.

③根據(jù)銷售信息了解菜品需求，為其向農(nóng)戶進(jìn)貨提供數(shù)據(jù)支持[11].

④根據(jù)百度地圖搜索零售商菜場位置，為配送地點(diǎn)以及配送服務(wù)提供幫助.

圖5 PC端網(wǎng)站功能結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Website Function structure diagram of PC part

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包含服務(wù)器端及手機(jī)端兩個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫采用 MS SQL Server，手機(jī)端采用SQLite本地?cái)?shù)據(jù)庫.手機(jī)端數(shù)據(jù)庫中的表是服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫中的部分表，用于在無網(wǎng)絡(luò)情況下存儲(chǔ)臨時(shí)信息，在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下同步到服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫.

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是構(gòu)建供應(yīng)管理系統(tǒng)的首要任務(wù)，設(shè)計(jì)過程主要分為需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫實(shí)施、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)六個(gè)階段[12].本文主要從概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容.

E-R模型圖是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的建模工具.本系統(tǒng)全局E-R模型如圖6所示.

圖6 全局E-R模型圖Fig.6 Global E-R Model

通過概念模型到邏輯模型的轉(zhuǎn)化，設(shè)計(jì)出如下關(guān)系模式.其中服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫包含角色菜單表(Sys-RoleMenu)，菜品分類表(SysDept)，批發(fā)商信息表(PFSInfo)，零售商信息表(LSSInfo)，我的菜品表(MyGoods)，我的零售商表(MyLSS)，入庫表(RuKu-Record)，出庫記錄表(ChuKuJiLu)等.其部分關(guān)系模式如下所示:

系統(tǒng)用戶表(編號(hào)，用戶編號(hào)，密碼，姓名，角色編號(hào)，用戶狀態(tài))；

菜品分類表(編號(hào)，分類編號(hào)，分類名稱，排序序號(hào)，上級(jí)分類編號(hào)，菜品編號(hào))；

我的菜品表(編號(hào)，用戶賬戶，菜品編號(hào)，單價(jià)，是否同步，按鍵編號(hào)，庫存 )；

我的零售商表(編號(hào)，批發(fā)商編號(hào)，零售商編號(hào))；

出庫記錄表(編號(hào)，用戶賬戶，菜品編號(hào)，單價(jià)，重量，銷售時(shí)間，總價(jià))；

入庫表(編號(hào)，用戶賬戶，菜品編號(hào)，入庫單價(jià)，重量，入庫時(shí)間，總價(jià)，批發(fā)商編號(hào)，備注).

手機(jī)端數(shù)據(jù)庫包含系統(tǒng)配置表(SysConfig)，我的菜品表(MyGoods)，銷售記錄表(ChuKuJiLu)和我的零售商表(MyLSS)，各表結(jié)構(gòu)如下表1至表4所示:

表1 SysConfig表Table 1 SysConfig figure

表2 MyGoods表Table 2 MyGoods figure

表3 ChuKuJiLu表Table 3 ChuKuJiLu figure

表4 MyLSS表Table 4 MyLSS figure

4 系統(tǒng)測試

本系統(tǒng)使用過程如下:菜場商戶購買電子秤時(shí)，即可在第一次通過PC端應(yīng)用程序?qū)ψ约菏圪u的菜品進(jìn)行編號(hào)，對(duì)應(yīng)電子秤上的按鍵，同時(shí)對(duì)菜品單價(jià)進(jìn)行設(shè)置，一次同步數(shù)據(jù)即可，隨后菜場商戶就像使用普通電子秤一樣使用該智慧電子秤，除了可以手動(dòng)輸入價(jià)格外，也可以通過按鍵編號(hào)自動(dòng)給出菜品單價(jià)，并將銷售的數(shù)據(jù)同步到手機(jī)端和電腦端.該系統(tǒng)的硬件部分如圖7所示.

部分手機(jī)端運(yùn)行界面如圖8所示.該圖展示了手機(jī)端零售商角色的主要功能:實(shí)時(shí)更新銷售記錄，查看自己的菜品，修改菜品單價(jià).

圖7 電子秤硬件圖Fig.7 Electronic scale hardware diagram

圖8 手機(jī)端截圖Fig.8 Mobile phone screenshot

部分PC端運(yùn)行界面如圖9所示.該圖展示了PC端零售商角色的主要功能:實(shí)時(shí)更新庫存，并設(shè)置閾值，當(dāng)庫存小于閾值時(shí)，記錄變成紅色并提示零售商是否需要補(bǔ)貨.

圖9 PC端截圖Fig.9 PC part screenshot

經(jīng)過測試，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能完整，稱重精度高，數(shù)據(jù)傳送過程不丟包，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)正確，能實(shí)現(xiàn)各功能，測試結(jié)果滿意.

5 創(chuàng)新

根據(jù)調(diào)查，本系統(tǒng)在現(xiàn)有市場上是首個(gè)用手機(jī)APP支持電子秤的數(shù)據(jù)傳輸，使得產(chǎn)品操作更加簡便.可在手機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理等.也可在手機(jī)上對(duì)各種菜品單價(jià)進(jìn)行輸入，可導(dǎo)入到電子秤上.對(duì)于文化水平可能相對(duì)較弱的菜市場商戶來說操作簡單，更可以隨時(shí)隨地查看售賣等情況.

首個(gè)利用大數(shù)據(jù)[13]將供應(yīng)商和商戶數(shù)據(jù)整合起來.供貨商可以實(shí)時(shí)看見庫存，以及菜市場商戶的各種菜品的售賣情況.供應(yīng)商可以綜合現(xiàn)有庫存以及菜市場商戶的售賣情況更加準(zhǔn)確地得到消費(fèi)者的需求，減少因判斷市場需求錯(cuò)誤而帶來的損失.商戶可以根據(jù)供應(yīng)商售賣的量的大小可以判斷供應(yīng)以及價(jià)格的走向.結(jié)合起來的大數(shù)據(jù)不僅對(duì)供應(yīng)商以及商戶有利，還可以對(duì)菜農(nóng)明年種植什么以及收成時(shí)間提供有力的參考價(jià)值.

6 總結(jié)

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展以及“互聯(lián)網(wǎng)＋”的推進(jìn)，某些城市已經(jīng)建成智慧菜場，智慧菜場通過前期布線將線上支付、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)等等的功能都加入到傳統(tǒng)菜市場中，適當(dāng)?shù)慕鉀Q了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等的問題.但是成本高，而且線上支付、掃碼等功能并不適用于老年人居多的傳統(tǒng)菜場.智慧菜場需要更多時(shí)間的考驗(yàn)[14-15].

本系統(tǒng)從商戶角度去考慮他們的真正需求，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，讓產(chǎn)品變得更加有意義，減輕商戶的成本壓力問題.供貨商可以推斷到更加準(zhǔn)確地普遍消費(fèi)者的貨品需求，得到食品需求的走向從而預(yù)估今后收購食品的量.本設(shè)計(jì)較智慧菜場更實(shí)用，操作更加簡便，解決了菜場商戶對(duì)菜品的管理，對(duì)經(jīng)營狀況的了解，同時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)貨，極大地減輕了商戶的負(fù)擔(dān)，改善了售賣條件.

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