關(guān)于智能果蔬售貨機的設(shè)計分析

王超峰

（濟寧學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，山東 濟寧 272155）

關(guān)鍵字 智能果蔬售貨機 無人經(jīng)濟 經(jīng)營模式

“無人售貨柜”、“無人藥柜”、“無人售賣店”等相關(guān)產(chǎn)品已日趨成熟，并且已有相當(dāng)?shù)氖袌稣加辛?。伴隨著疫情等突發(fā)性事件的產(chǎn)生，人們對“無人售賣”經(jīng)營模式的認知度、認可度越來越高，已慢慢培養(yǎng)出這類智能的消費習(xí)慣。諸如水果蔬菜這類關(guān)乎民生的日常消費食品，人們對其的需求量巨大，但傳統(tǒng)的自動售賣柜無法解決其保鮮、稱重、結(jié)算等問題，因此市場上一直未有成熟的果蔬自動售貨產(chǎn)品出現(xiàn)。同時本項目實現(xiàn)了最快5 秒內(nèi)完成整個購物過程，刷新了“自動售賣”的相關(guān)記錄，也為該領(lǐng)域提供了新的解決思路。

1 項目目的

1.1 目的

在無人經(jīng)濟的快速發(fā)展下，本項目作為“無人售賣”行業(yè)的延展，重點解決了非包裝類食品的無人銷售難題，實現(xiàn)最快5 秒內(nèi)完成整個購物過程。

1.2 調(diào)研

無人售貨機在國外以美國和日本發(fā)展最為迅速，發(fā)達國家現(xiàn)在已進入了“自動售貨”的時代。日本是無人售貨機行業(yè)發(fā)展最快國家，在無人售賣機領(lǐng)域中，大部分的同類課題是運用了PLC，I/O，而國內(nèi)都是選用三菱FX2N-48MR系列PLC，綜合其系統(tǒng)功能，其能夠很好地滿足設(shè)計要求。國外的支付方式為：整個過程從支付網(wǎng)關(guān)開始或者硬幣、紙幣、銀行卡來進行自主的交易；而國內(nèi)近期的支付方式來看不僅有紙幣、硬幣以及微信支付和支付寶，而且有更加方便快捷的刷臉識別支付技術(shù)。

1.3 需求

（1）可開門式自動售貨柜。（2）微信端掃碼或者刷卡開門，挑選商品，然后關(guān)門免密支付自動付款，用戶熟練后完全可以達到5 秒完成的購物體驗。（3）采用主控板為符合通用功能的物聯(lián)網(wǎng)控制板，對以后的產(chǎn)品功能擴展提供了可能，為未來物聯(lián)網(wǎng)的各項技術(shù)提供了兼容。（4）可以對于錯拿錯放、亂拿亂放、惡意破壞等問題提供解決方案，保障了產(chǎn)品的正常經(jīng)營[1]。

2 可行性分析

2.1 科學(xué)性

無人售賣并非新鮮事物，但當(dāng)前成熟的產(chǎn)品，多數(shù)為等重的、常溫保存的，規(guī)則包裝類食品。這類產(chǎn)品雖然已經(jīng)成熟，但是相較于水果蔬菜這類日常消費類食品，其市場占有率和利用率仍相對較低。本項目重點解決果蔬類產(chǎn)品在無人售貨中的難點問題，具有相當(dāng)大的市場前景和利潤空間。

（1）在互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展之下，5G、云技術(shù)、各類控制芯片、各種智能外設(shè)均得到了飛躍式的發(fā)展，這為本項目的立項奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）在經(jīng)營模式上，線上線下相結(jié)合、社區(qū)團購、物流配送等相關(guān)技術(shù)或模式都預(yù)示了“無人經(jīng)濟”、“無人銷售”將成為未來社區(qū)快消品銷售的主流模式。

（3）個人信用體系的完備，使得各支付平臺在結(jié)算方式上完成了很多質(zhì)的飛躍，比如人臉識別支付、免密支付等。這也為本產(chǎn)品使用的高效化奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（4）通過完備的市場調(diào)研，多數(shù)行業(yè)內(nèi)的相關(guān)專業(yè)人員及隨機調(diào)查的消費者，均對本產(chǎn)品的經(jīng)營模式、產(chǎn)品理念表示認同。

2.2 先進性

2.2.1 可開門式自動售貨柜

目前市場成熟的自動售貨柜產(chǎn)品，絕大多數(shù)為封閉式售貨柜，因此難以滿足蔬菜水果類產(chǎn)品的銷售。可開門式售貨柜，目前就技術(shù)領(lǐng)域劃分有兩種：一種是視覺識別方式，另一種是稱重方式。稱重方式在性能和價格兩方面均高于視覺識別方式，只需要將電子秤的精度和反應(yīng)速度做好，產(chǎn)品體驗就會遠超其他同行。

2.2.2 經(jīng)營模式

本產(chǎn)品體現(xiàn)的經(jīng)營理念為“共享冰箱”，特別適合于時間緊數(shù)量少的產(chǎn)品采購。產(chǎn)品可投放于樓梯間、電梯間等消費者的必經(jīng)之路，結(jié)合5 秒內(nèi)可完成的快速購物功能，本產(chǎn)品刷新了人們對自動售貨的傳統(tǒng)認知。

圖1

2.2.3 支付模式

產(chǎn)品除使用常見的儲值卡、掃碼支付等常用模式之外，主推支付平臺的免密支付。由于蔬菜水果產(chǎn)品價值相對低廉的特性，結(jié)合個人信用系統(tǒng)的免密支付可以大大節(jié)省購物時間[2]。

2.3 獨特性

（1）無人智能果蔬機本質(zhì)上就是一個微型便利門店，比便利店更小，擺放位置多樣靈活，可以隨時更換到人口稠密的地方，離消費者更近，讓消費者更便捷的零售渠道。

（2）微信端掃碼或者刷卡開門，挑選商品，然后關(guān)門免密支付自動付款，用戶熟練后完全可以達到5 秒完成的購物體驗。

（3）采用了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計理念，主控板為符合通用功能的物聯(lián)網(wǎng)控制板，對以后的產(chǎn)品功能擴展提供了可能，為未來物聯(lián)網(wǎng)的各項技術(shù)提供了兼容。

（4）產(chǎn)品提供了各類應(yīng)急預(yù)案，對于錯拿錯放、亂拿亂放、惡意破壞等問題均提供了解決方案，保障了產(chǎn)品的正常經(jīng)營。

3 概要設(shè)計

本產(chǎn)品屬于物聯(lián)網(wǎng)范疇之下的綜合控制類產(chǎn)品，自主研發(fā)的核心控制板，對各類外設(shè)進行控制和采集管理，并由云端及各類輔助性軟件協(xié)同完成從身份確認、物品選取到無感結(jié)算整個的購物流程。

產(chǎn)品采用冷藏柜作為基本柜體，主要思路為“稱重”模式，各類非包裝性食品上貨后均恒定記錄其當(dāng)前重量，用戶在確認身份并合法打開柜門后，可直接獲取商品，商品離開托盤后可自動根據(jù)減重數(shù)據(jù)計算賬單。柜門關(guān)閉代表購物結(jié)束，結(jié)合微信、支付寶這類支付平臺的免密支付功能，由支付平臺自動完成結(jié)算流程。

同時作為輔助性功能，產(chǎn)品為用戶提供豐富的對賬、統(tǒng)計功能。對于運營產(chǎn)品的運營商，產(chǎn)品提供各種經(jīng)營方面的功能，如進貨管理、設(shè)備管理、上貨管理、分層管理、對帳功能、運營管理、活動推廣等。使得產(chǎn)品成為一個基于線上與線下相結(jié)合、智能化高效化銷售、可多級管理的果蔬銷售平臺[3]。

4 詳細設(shè)計

本產(chǎn)品由項目組獨立設(shè)計完成，擁有安全的自主知識產(chǎn)權(quán)。產(chǎn)品分為硬件與軟件系統(tǒng)兩部分。

1.硬件系統(tǒng)包括主控板、電子鎖、稱重裝置、音頻模塊、顯示屏、制冷系統(tǒng)、電輔熱系統(tǒng)各類傳感器以及通訊模塊等核心部件，詳見圖1。

2.產(chǎn)品介紹：（1）首先用戶使用微信掃碼，通過微信服務(wù)器將確定后的用戶身份傳遞至產(chǎn)品后臺云服務(wù)器，后臺云服務(wù)器驗證用戶合法性及設(shè)備編號通知阿里云MQTT平臺，并由該平臺將控制信號，通過產(chǎn)品通訊模塊發(fā)送到核心控制板，控制板通過電磁鎖打開柜門。

（2）貨架裝有高精度的電子秤（精準(zhǔn)度達0.1g），用戶挑選商品在拿起后自動由電子秤做減重操作，電子秤將數(shù)據(jù)反饋給核心控制板，核心控制板通過通訊模塊將數(shù)據(jù)傳遞給阿里云MQTT平臺，該平臺將數(shù)據(jù)回傳給產(chǎn)品云服務(wù)器，產(chǎn)品云服務(wù)器完成實時記賬功能。

（3）消費者商品選購?fù)瓿珊箝]合柜門，電磁鎖接到回饋信號后通知核心控制板，核心控制板通過MQTT 平臺將結(jié)束信號反饋給產(chǎn)品云服務(wù)器，產(chǎn)品云服務(wù)器核對賬單后向微信支付服務(wù)器發(fā)起支付請求，并完成自動免密支付，整個購物流程完成，從開柜到結(jié)算最快只需5 秒就能完成。

5 結(jié)語

該產(chǎn)品解決廣大人民群眾購買生鮮水果蔬菜的問題，尤其在疫情期間，極大地降低病毒傳播的風(fēng)險。并與現(xiàn)在智能化的市場相結(jié)合，也與老百姓的日常生活與安全息息相關(guān)。運用了智能稱重感應(yīng)和免密支付等技術(shù)，操作和結(jié)算都非常便捷，用戶可以零距離接觸和挑選商品，提高用戶的購買欲望并增加購買數(shù)量。成本低，回收快，適用于社區(qū)街道，火車站，醫(yī)院，工廠，酒店等應(yīng)用場景，有很大的發(fā)展推廣空間。