CN108510024A - 基于rfid技术的无人零售智能货柜及其售货方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID技术的无人零售智能货柜及其售货方法，包括货柜本体和手机APP客户端，货柜本体包括柜体、柜门、柜终端控制盒、多个柜置物托盘和多个用于粘贴在商品上的RFID电子标签，柜体的前端铰接有柜门，柜体的顶部安装有柜终端控制盒，柜体的内部安装有多个柜置物托盘，柜门的内壁设有电磁波屏蔽层，柜体和柜门之间设有电磁继电器门锁，RFID天线和电磁继电器门锁均与柜终端控制盒连接，柜终端控制盒和手机APP客户端均远程连接到数据服务器；本发明使无人零售货柜的稳定性大幅度提升、盘读精准度得到优化；可售商品兼容面广，商品种类丰富，克服传统货柜仅可兼容垂直类商品、标准化商品的局限性，抗电磁干扰性能强。

Description

基于RFID技术的无人零售智能货柜及其售货方法

技术领域

本发明涉及RFID技术和售货柜相结合的领域，具体涉及一种基于RFID技术的无人零售智能货柜及其售货方法。

背景技术

随着互联网电商和移动支付普及，顾客会被大量分流，消费分散。消费碎片化趋势已经不可逆转，未来消费者的即时性需求，会被大量离用户最近的无人零售终端所填满。无人零售终极目的就是通过技术的手段，帮助用户节约时间成本，提高用户购物体验。

现阶段无人零售售货柜的技术背景为：

（1）滑道流：采取传统的自贩机滑道技术，它一般都是自贩机这类封闭的终端机中采用；这种技术的优点是技术成熟，故障率低，成本也较低；缺点是购物形式复杂，商品体验感差，商品丰富程度不够，单机只能卖垂直品类。（2）RFID流：通过在商品上粘贴RFID电子标签，系统利用电磁场感应，识别每个商品上独一无二的识别码；应用模式有部分智能零售货柜，和各种半封闭的无人值守盒子，近两年随着RFID电子标签制造成本的降低，目前它已经开始在无人值守领域兴起应用了；这种技术的优点是一物一码，技术相对成熟；缺点是成本高，容易受到金属，磁场，公交卡以及带有NFC类的芯片影响。（3）视觉识别流：用图像AI技术，系统通过商品的外观、颜色以及大小来识别商品，并实现商品随拿随走；应用模式有智能零售货柜和各种半封闭的无人值守盒子；这种技术的优点是智能化程度高，利用AI技术来解决商品与人之间的关系，人与商品交互体验好，商品陈列不需要考虑货位，也不需要像RFID一样一物一码；缺点是开发周期长，学习周期长，技术不够成熟，不能够识别非标品。

综上所述，现阶段的无人零售货柜存在商品兼容面小、仅可售垂直品类或标准统一的商品，无法兼容非标类商品。现有的基于RFID技术的无人零售货柜，由于所依靠的技术单一，使得RFID盘读稳定度、精度均不够理想，且其抗电磁干扰性能差。此外，现有的各类型无人零售货柜使用流程复杂，对消费者体验友好度不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种一种基于RFID技术的无人零售智能货柜及其售货方法，它使得无人零售货柜的稳定性大幅度提升、盘读精准度得到优化。另外，顾客仅需扫码开门、取货、关门自动结账，即可完成消费体验，节省了消费时间，提升了顾客消费体验度；可售商品兼容面广，商品种类丰富，克服传统货柜仅可兼容垂直类商品、标准化商品的局限性。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于RFID技术的无人零售智能货柜，包括货柜本体和手机APP客户端，所述货柜本体包括柜体、柜门、柜终端控制盒、多个柜置物托盘和多个用于安装在商品上的RFID电子标签，所述柜体的前端铰接有柜门，所述柜体的顶部安装有柜终端控制盒，所述柜体的内部安装有多个柜置物托盘，所述柜置物托盘包括RFID天线托盘、称重传感器、支架和支脚，称重传感器固定在支架和RFID天线托盘之间，支架通过支脚固定在柜体的内壁上,所述柜门的内壁设有电磁波屏蔽层，所述柜门的外表面设有售货二维码，所述柜体和柜门之间设有电磁继电器门锁，所述RFID天线和电磁继电器门锁均与柜终端控制盒连接，所述柜终端控制盒和手机APP客户端均远程连接到数据服务器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述RFID天线托盘包括托盘和RFID天线，RFID天线内嵌于托盘内部。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述柜终端控制盒包括RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块、数据存储模块和电源，所述RFID盘读模块、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块和数据存储模块均与主控制板连接，所述RFID盘读模块与RFID天线连接，所述远程无线通讯模块连接有通讯天线，所述称重传感器驱动模块与称重传感器连接，所述主控制板与电磁继电器门锁连接，所述RFID天线、称重传感器、电磁继电器门锁、RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块和数据存储模块均与电源连接。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种基于RFID技术的无人零售智能货柜的售货方法，包括以下步骤：

（1）用户首次使用时，需先通过手机APP客户端扫描柜门上的售货二维码登录商家的电商平台，完成个人身份绑定操作；并将个人身份信息通过通信网络上传至数据服务器保存；

（2）用户再次使用时，也需通过手机APP客户端扫描柜门上的售货二维码，并将个人身份信息通过通信网络上传至数据服务器；数据服务器验证接收到的身份信息和数据服务器内预先保存的用户身份信息是否一致；

（3）若用户身份信息验证一致，则数据服务器会发送已验证成功的信号，并经通信网络传输至柜终端控制盒；然后该信号被柜终端控制盒内的远程无线通讯模块接收后再传送给主控制板；最后由主控制板控制电磁继电器门锁打开；

（4）用户根据自身需要任意选购托盘上的商品；待用户选购完商品后，需手动关闭柜门；

（5）主控制板检测到柜门关闭后，控制电磁继电器门锁锁紧；并且驱动RFID盘读模块，通过RFID天线对柜体内所有商品上安装的RFID电子标签进行扫描；同时主控制板通过称重传感器驱动模块控制称重传感器，对托盘上的所有商品进行称重；

（6）RFID盘读模块扫描结束后，将获取的所有商品的RFID电子标签的UID号发送给主控制板；同时称重传感器将测量得到的所有商品的总重量信息发送给主控制板；

（7）主控制板将本次盘读到的柜体内所有商品的RFID电子标签的UID号与数据存储模块保存的前一次盘读记录进行比对，从而判断出用户选购商品的品类以及每种品类的数量和单件重量，并由此计算出用户选购商品的总重量；主控制板将本次测量得到的柜体内所有商品的总重量信息与数据存储模块保存的前一次称重传感器的测量记录进行比对，从而计算出用户选购商品的总重量；若通过上述两种方式计算出的用户选购商品的总重量相匹配时，则主控制板将本次用户选购商品的品类和每种品类的数量信息通过远程无线通讯模块上传至数据服务器；同时主控制板会将本次盘读到的柜体内所有商品的RFID电子标签的UID号以及测量得到的总重量信息发送给数据存储模块，数据存储模块进行更新保存信息，并执行步骤（8）；若通过上述两种方式获得的用户选购商品的总重量不匹配时，则重新执行（5）、（6）、（7），直到两种方式获得的用户选购商品的总重量相匹配为止；

（8）数据服务器会根据接收到的用户选购商品的品类和每种品类的数量信息计算出用户本次消费金额，并将消费金额数据发送到用户的手机APP客户端；用户根据其手机APP客户端接收到的信息进行确认并付款。

本发明的有益效果为：（1）可售商品兼容面广，商品种类丰富，克服传统货柜仅可兼容“垂直类商品”、“标准化商品”的局限性；（2）可以做到24小时值守，节省人力成本；（3）打开柜门后，柜体内的商品离用户足够近，无人零售随手可取，缩短产品与用户的距离，节约用户时间；（4）线上线下融合，购物流程简洁，支付方便，更是未来O2O接口；（5）数据服务器通过柜终端主控板获取柜体内商品的标签信息（数量）并进行大数据分析，实时获取终端货柜的补货需求，可以与物流、商品管理平台互通，实现更科学规范的商品调配；（6）通过RFID电子标签与重量传感器的结合使用使得无人零售货柜的稳定性大幅度提升、RFID盘读模块精准度得到优化。（7）顾客仅需扫码开门、取货、关门自动结账，即可完成消费体验，节省了消费时间，提升了顾客消费体验度；（8）实现对柜体内商品的实时统计，结合商品重量信息进行确认。顾客仅需用APP对货柜二维码进行扫码，或使用预绑定的人脸/指纹识别，即可绑定支付并自动打开柜门，选购商品后关闭柜门，即可自动支付，完成购物体验，使用流程简单方便，用户体验性极好；（9）RFID无人零售货柜通过对顾客选购前后电子标签数量、重量的变化，实现对所购商品种类、规格、数量、价格等信息的获取。具有“精度高”、“响应快”、“计算准”、“体验好”的特点。（10）柜门上安装的透明电磁波屏蔽膜有效的防止了柜体外部的商品的标签被RFID盘读模块读取出来，引起后续价格计算错误的问题，抗电磁干扰性能强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的柜门的结构示意图。

图3为本发明的柜置物托盘的整体结构示意图。

图4为本发明的柜置物托盘的结构分解示意图。

图5为本发明的柜终端控制盒的电气结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图5对本发明的具体实施方式做出进一步说明：

参见图1和图2，一种基于RFID技术的无人零售智能货柜，包括货柜本体和手机APP客户端，所述货柜本体包括柜体1、柜门2、柜终端控制盒3、多个柜置物托盘4和多个用于安装在商品上的RFID电子标签5，所述柜体1的前端铰接有柜门2，所述柜体1的顶部安装有柜终端控制盒3，所述柜体1的内部安装有多个柜置物托盘4，参见图3和图4，所述柜置物托盘4包括RFID天线托盘10、称重传感器11、支架12和支脚13，称重传感器11固定在支架12和RFID天线托盘10之间，支架12通过支脚13固定在柜体1的内壁上,所述柜门2的内壁设有电磁波屏蔽层7，所述柜门2的外表面设有售货二维码9，所述柜体1和柜门2之间设有电磁继电器门锁6，所述RFID天线8和电磁继电器门锁6均与柜终端控制盒3连接，所述柜终端控制盒3和手机APP客户端均远程连接到数据服务器。支架12为长方形，称重传感器11一般安装在支架12的四个拐角处，称重传感器11的上方安装托盘，实现称重功能，如图4所示。

所述RFID天线托盘10包括托盘和RFID天线8，RFID天线8内嵌于托盘内部。

参见图5，所述柜终端控制盒3包括RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器11驱动模块、数据存储模块和电源，所述RFID盘读模块、远程无线通讯模块、称重传感器11驱动模块和数据存储模块均与主控制板连接，所述RFID盘读模块与RFID天线8连接，所述远程无线通讯模块连接有通讯天线，所述称重传感器11驱动模块与称重传感器11连接，所述主控制板与电磁继电器门锁6连接，所述RFID天线8、称重传感器11、电磁继电器门锁6、RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器11驱动模块和数据存储模块均与电源连接。

其中电磁波屏蔽层7可在不影响用户体验的情况下，有效防止拿出柜门2外的商品标签在下面的步骤（5）中被误读到，引起的后续价格计算错误的问题。

基于RFID技术的无人零售智能货柜的工作原理是：柜终端控制盒3中的主控制板驱动RFID盘读模块并通过柜置物托盘4内部嵌入的RFID天线8对商品包装上粘贴的RFID电子标签5进行扫描，实现对货柜内所有商品的实时统计；同时柜终端控制盒3中的主控制板还会控制称重传感器11驱动模块并通过称重传感器11来获取货柜内所有商品的总重量信息；通过上述商品的电子标签信息和总重量信息来综合判断确认用户选购商品的信息；用户仅需用手机APP客户端对售货二维码9进行扫码，即可绑定支付并自动打开柜门2；选购完商品后关闭柜门2，即可自动支付，完成购物体验。

本发明根据上述货柜结构还提供了一种基于RFID技术的无人零售智能货柜的售货方法，包括以下步骤：

（1）身份绑定：用户首次使用时，需先通过手机APP客户端扫描柜门2上的售货二维码9登录商家的电商平台，完成个人身份绑定操作，具体身份绑定操作可采用现有的手机APP客户端的功能来实现；并将个人身份信息通过手机APP客户端上传至数据服务器保存；

（2）身份验证：用户再次使用时，也需通过手机APP客户端扫描柜门2上的售货二维码9并登录个人身份信息，手机APP客户端将登录的身份信息通过移动通信网络上传至数据服务器；数据服务器验证接收到的身份信息和其预先保存的用户身份信息是否一致；

（3）货柜开门： 若用户身份信息验证一致，则首先数据服务器会发送已验证成功的信号，并经移动通信网络传输至柜终端控制盒3；然后该信号被终端控制盒内的远程无线通讯模块接收后再传送给主控制板；最后由主控制板控制电磁继电器门锁6打开。

（4）选购商品：用户可自由选购托盘上的商品，可单件亦或多件，也可反复多次放回重选；待用户选购完商品后需手动关闭柜门2，作为确认本次采购完毕的标志。

（5）柜终端控制盒3中的主控制板检测到柜门2关闭后，控制电磁继电器门锁6锁紧；并且驱动RFID盘读模块通过RFID天线8对柜体1内所有商品上安装的RFID电子标签5进行扫描；同时主控制板通过称重传感器11驱动模块控制称重传感器11对托盘上的所有商品进行称重。其中柜终端主控板可通过限位开关检测到柜门2是否关闭或者通过红外传感系统检测到柜门2是否关闭。

（6）RFID盘读模块扫描结束后，它会将获取的柜体1内所有商品电子标签的UID号发送给主控制板；同时称重传感器11将测量得到的柜体1内所有商品的总重量信息发送给主控制板。

（7）主控制板将本次盘读到的柜体1内所有商品电子标签的UID号与数据存储模块保存的前一次盘读记录进行比对，从而判断出用户选购商品的品类以及每种品类的数量和单件重量，并由此计算出选购商品的总重量；接着主控制板将本次测量得到的柜体1内所有商品的总重量与数据存储模块保存的前一次测量记录进行比对，从而计算出用户选购商品的总重量；若通过上述两种方式获得的用户选购商品的总重量相匹配时，则主控制板会将本次用户选购商品的品类和每种品类的数量信息通过远程无线通讯模块经移动通信网络上传至数据服务器；同时主控制板会将本次盘读到的柜体1内所有商品电子标签的UID号以及测量得到的总重量信息发送给数据存储模块进行更新保存，并执行步骤（8）；若通过上述两种方式获得的用户选购商品的总重量不匹配时，则重新执行（5）、（6）、（7），直到两种方式获得的用户选购商品的总重量相匹配为止；因为重量传感器检测的重量一般没有错误，而RFID盘读模块不能保证100%成功读取所有商品的RFID电子标签5，所以系统以商品的重量变化作为最终判断依据，并依此控制RFID盘读模块对RFID电子标签5进行重新扫描，由此克服了RFID盘读模块检测不稳定、精度低的现象。

（8）数据服务器会根据接收到的用户选购商品的品类和每种品类的数量信息计算出用户本次消费金额，并将该数据发送到用户的手机APP客户端；用户根据其手机APP客户端接收到的支付信息进行确认并付款；用户在选购完商品并关闭柜门2后10秒时间即可收到准确的支付信息，确认付款，完成整个购物体验。

在前期货柜内商品进行补货时，已将商品的价格、重量等信息与商品上的RFID电子标签5进行一对一绑定保存至数据存储模块内和数据服务器内。

本发明可售商品兼容面广，商品种类丰富，克服传统货柜仅可兼容“垂直类商品”、“标准化商品”的局限性；可以做到24小时无人值守，节省人力成本；离用户足够近，零售商品随手可取，缩短产品与用户的距离，节约用户时间；科技融合，提升用户体验；线上线下融合，购物流程简洁，支付方便，更是未来O2O接口；大数据分析，实时获取终端补货需求，与物流、商品管理平台互通，实现更科学规范的商品调配；对区域内各商品的销售情况、顾客喜好度等进行分析，实现按需供给；通过RFID电子标签5与重量传感器的结合使用使得无人零智能售货柜的稳定性大幅度提升，RFID盘读模块精准度得到优化；顾客仅需扫码开门、取货、关门自动结账，即可完成消费体验，节省了消费时间，提升了顾客消费体验度；实现对货柜内所有商品的实时统计，并结合商品重量信息进行确认；顾客仅需用手机APP客户端对货柜二维码进行扫码，即可绑定支付并自动打开柜门22，选购商品后关闭柜门22，即可自动支付，完成购物体验；基于RFID技术的无人零售货柜通过对顾客选购前后商品电子标签数量和重量的变化，实现对所购商品种类、规格、数量、价格等信息的获取，具有“精度高”、“响应快”、“计算准”、“体验好”的特点。

本发明可应用于社区、交通枢纽、景区、酒店、影院、图书馆、医院、办公区域、写字楼等公共场所，可售商品兼容零食、饮料、日用品、水果、办公用品等。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于RFID技术的无人零售智能货柜，其特征在于：包括货柜本体和手机APP客户端，所述货柜本体包括柜体、柜门、柜终端控制盒、多个柜置物托盘和多个用于安装在商品上的RFID电子标签，所述柜体的前端铰接有柜门，所述柜体的顶部安装有柜终端控制盒，所述柜体的内部安装有多个柜置物托盘，所述柜置物托盘包括RFID天线托盘、称重传感器、支架和支脚，称重传感器固定在支架和RFID天线托盘之间，支架通过支脚固定在柜体的内壁上,所述柜门的内壁设有电磁波屏蔽层，所述柜门的外表面设有售货二维码，所述柜体和柜门之间设有电磁继电器门锁，所述RFID天线和电磁继电器门锁均与柜终端控制盒连接，所述柜终端控制盒和手机APP客户端均远程连接到数据服务器。

2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的无人零售智能货柜，其特征在于：所述RFID天线托盘包括托盘和RFID天线，RFID天线内嵌于托盘内部。

3.根据权利要求2所述的基于RFID技术的无人零售智能货柜，其特征在于：所述柜终端控制盒包括RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块、数据存储模块和电源，所述RFID盘读模块、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块和数据存储模块均与主控制板连接，所述RFID盘读模块与RFID天线连接，所述远程无线通讯模块连接有通讯天线，所述称重传感器驱动模块与称重传感器连接，所述主控制板与电磁继电器门锁连接，所述RFID天线、称重传感器、电磁继电器门锁、RFID盘读模块、主控制板、远程无线通讯模块、称重传感器驱动模块和数据存储模块均与电源连接。

4.一种根据权利要求3所述的基于RFID技术的无人零售智能货柜的售货方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）用户首次使用时，需先通过手机APP客户端扫描柜门上的售货二维码登录商家的电商平台，完成个人身份绑定操作；并将个人身份信息通过通信网络上传至数据服务器保存；

（2）用户再次使用时，也需通过手机APP客户端扫描柜门上的售货二维码，并将个人身份信息通过通信网络上传至数据服务器；数据服务器验证接收到的身份信息和数据服务器内预先保存的用户身份信息是否一致；

（3）若用户身份信息验证一致，则数据服务器会发送已验证成功的信号，并经通信网络传输至柜终端控制盒；然后该信号被柜终端控制盒内的远程无线通讯模块接收后再传送给主控制板；最后由主控制板控制电磁继电器门锁打开；

（4）用户根据自身需要任意选购托盘上的商品；待用户选购完商品后，需手动关闭柜门；

（5）主控制板检测到柜门关闭后，控制电磁继电器门锁锁紧；并且驱动RFID盘读模块，通过RFID天线对柜体内所有商品上安装的RFID电子标签进行扫描；同时主控制板通过称重传感器驱动模块控制称重传感器，对托盘上的所有商品进行称重；

（6）RFID盘读模块扫描结束后，将获取的所有商品的RFID电子标签的UID号发送给主控制板；同时称重传感器将测量得到的所有商品的总重量信息发送给主控制板；

（7）主控制板将本次盘读到的柜体内所有商品的RFID电子标签的UID号与数据存储模块保存的前一次盘读记录进行比对，从而判断出用户选购商品的品类以及每种品类的数量和单件重量，并由此计算出用户选购商品的总重量；主控制板将本次测量得到的柜体内所有商品的总重量信息与数据存储模块保存的前一次称重传感器的测量记录进行比对，从而计算出用户选购商品的总重量；若通过上述两种方式计算出的用户选购商品的总重量相匹配时，则主控制板将本次用户选购商品的品类和每种品类的数量信息通过远程无线通讯模块上传至数据服务器；同时主控制板会将本次盘读到的柜体内所有商品的RFID电子标签的UID号以及测量得到的总重量信息发送给数据存储模块，数据存储模块进行更新保存信息，并执行步骤（8）；若通过上述两种方式获得的用户选购商品的总重量不匹配时，则重新执行（5）、（6）、（7），直到两种方式获得的用户选购商品的总重量相匹配为止；

（8）数据服务器会根据接收到的用户选购商品的品类和每种品类的数量信息计算出用户本次消费金额，并将消费金额数据发送到用户的手机APP客户端；用户根据其手机APP客户端接收到的信息进行确认并付款。