基于UML的无人超市售货系统设计

吴梅 姚敦红

摘要：在当前经济迅速发展的条件下，我国科学技术也随之得到了进一步成熟，人工智能代替了许多劳动力。在无人超市售货系统的建设中，主要是在计算机网络技术和互联网通信技术的基础上，由人工智能进行对无人超市的售货和管理，集理货、售货、收银一体化。客户使用手机App进行支付，改变了原有的收费方式，做到自助购货、及时支付、实时查询。既节省了超市的人力，提升了超市的营业利润，同时也节省了客户的等待结算时间。

关键词：无人超市售货系统;统一建模语言;数据库;JavaScript;自助购物

中图分类号：TP311            文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）26-0072-02

Abstract： Under the condition of rapid economic development， China's science and technology has been further mature， and artificial intelligence has replaced many labor forces. In the construction of the vending system of the unmanned supermarket， mainly on the basis of computer network technology and Internet communication technology， the artificial intelligence is used for the vending and management of the unmanned supermarket， integrating tally， vending and cash collection. Customers use mobile app for payment， which changes the original charging method and enables self-service purchase， timely payment and real-time query. It not only saves the manpower of the supermarket， improves the operating profit of the supermarket， but also saves the waiting settlement time of customers.

Key words： unmanned supermarket sales system; UML; MySQL; JavaScript; self-service shopping

1 引言

5G快速網络的使用以及后期5G的普及，无人超市的前景必定比两年前更加广阔，随着人脸识别技术的成熟，大数据的广泛运用，无人超市的科技赋能会更加明晰。同时，无人超市可以铺设在很多场地，比如中高端社区、商务科技园区、学校、创业园区、景区、机场、医院、图书馆、未来还会有中小型社区等很多地方，目前所存在的无人超市局限于无收银员，但是超市的理货方面没有实现“无人”，由此提出了设计开发超市无人售货系统[1]。

2 用例

2.1 开发需求

建立一个真正“无人”超市，理货、售货、收银一体化管理。摆脱传统的超市经营管理模式。

2.2 设计思想

利用UML（统一建模语言）[2]的特性，实际上就是用一些框框、线条和箭头来表述一个复杂的系统或者流程。UML中，分为结构元素和行为元素两类。结构元素中用矩形表示类，用圆圈表示接口，用椭圆表示用例，用线条表示关系，其中。行为元素中用圆角矩形表示状态，另外还有顺序图、协作图与活动图等，不一而足。该系统从两个角度出发，即顾客和超市。对顾客而言，便利放在第一位;对超市而言，如何做到“无人”却平稳运营是首要解决的问题。该软件的开发使无人售货变成现实。

2.3 总体框架

1）顾客下载App扫码注册账户开启购物车进入超市，已有账号时无须注册，打开App扫描购物车上的二维码即可自动连接数据库，在超市中自主选择商品，如同在一般超市中，随想随拿，不想要了再放回商品原货架，顾客用例图如图1所示。

2）选择结算方式：现金结算，手机结算。与一般超市一致，有两个收款方式，避免了网上余额不足的尴尬，结算用例图如图2所示。

2.3.1 系统实现（一）

1）在进入超市购物前，先在上手机上下载相应的App，然后填写个人信息。身份绑定面向客户端的身份绑定功能完成了用户登录和身份识别，设计思路是用手机的国际移动设备识别码IMEI（InternationalMobileEquipmentIdentity）[3]，校验个人信息是否正确，若正确说明注册成功，否则提示失败重新绑定。

2）超市门口有人脸识别系统，扫码开启智能购物车[4]它将伴随你度过这愉快的购物时间。当购物车的电子锁被打开时，自动连接超市后台数据库。购物车上装有条形码扫描仪，当你放入一件商品时，它就会根据条码在智能平板上显示商品的名称和单价。高精度电子秤进一步保证了商品的准确性，后台实时更新客户加入商品的重量和数量，当客户从购物车中拿出一件不想要的商品时，购物车会实时更新车中的商品数量以及自动求和商品价格，购物车中的数据同时同步到个人手机App和购物车智能平板显示屏上，同步显示商品信息和结算价格。如果商品不符，客户可手动操作购物车智能平板调整商品数量。调整完毕，系统对比购物车中高精度电子秤显示的重量，如果在误差允许范围内没有问题，则允许修改，否则重新确认商品。

3）对于手机网上余额不足而无法用手机完成支付的顾客，专门设有自助收款机[5]，顾客自行将商品二维码放入扫描窗口，由AI机器人将商品扫描，扫描完之后商品放入一旁的传递带，由传递带传到专用购物袋中，当顾客点击显示屏的确认窗口，传递带上检测的重量与电子购物车上的重量传感器不一致时，电子屏幕提示还有商品未进行扫描。一致时则显示结算页面。在传递带之后的自助结款机前放入纸币，结款机会自助找零，付款完毕，打印出订单发票，顾客才能拿到刚刚所购商品。但是这里有一个问题，假若扫描完之后顾客对自己选购商品不满意又到了结算页面该如何处理？可选择在此增加一个回退按钮便可解决。

4）结算完毕支付成功后，购物车上的电子锁关闭（Close状态），清除购物车的数据。打印发票。当消费者购物结算完毕离开超市时，超市门口有两道红外线安全门，经过第一道门时扫描客户身上有无疑似未结账商品。第二道门则是同步该顾客已离开超市的数据。当超市人不多时也可以由超市工作人员对购物车上的商品进行抽查复检，即对照发票商品与购物袋商品是否相符。当超市很多的时候进行这一步显然是不切实际的，也违背了建立无人超市的初衷。如果商品不符，语音报警器[6]响起。

2.3.2 系统实现（二）

这一部分是针对人工智能对超市的管理相关事项，主要涉及AI机器人领域的研究。

1）每个货架都装有传感器[7]，并且有独立的识别码（二维码），当货架上的商品少于货架容量的三分之二时，传感器感应到商品缺少，会发出信号，这时人工智能AI接收信号，来到货架前扫描二维码，确认所缺少的商品。为了节省资源，一个AI机器人可接受扫描五个货架商品。接收到所缺少商品的信息，AI机器人会到仓库找到指定商品，补齐货架商品。

2）关于超市卫生，对于一个无人超市来讲，扫地机器人[8]可完美胜任地面卫生这个工作，设定每半小时巡逻一遍。首先对于一些卫生死角，扫地机器人可以灵活打扫，再有就是它的续航能力很强。

3）第三点是关于超市安全问题，没人可以保证每个人的素质都是良好的，对于一个没有人看守的超市，可能会发生顾客在里面随意拆开商品包装再而丢弃，拒绝付款等问题，这时监控AI[9]可以选择锁定此人，密切观察此人动态，严重可选择拨打110报警电话。但考虑到AI无法判断一个人的行为是否达到需要警察协助的高度，例如：顾客在选购商品时不小心将货架某个商品触碰掉落，这时候巡逻AI机器人无法有效判断这是一个什么行为，此时AI设置界面中有两个选项，0危险状态（DANGER）：选择拨打报警，此人为故意损坏;1安全状态（SAVE）：不小心触碰，进行p操作;p操作：检测地面，将地面遗落商品放回仓库相应位置。这时AI无法进行选择，如何解决这个问题，这是一个值得思考的问题。

3 结论

无人超市完全可以从另一个思路来实现。超市的经营策略是薄利多销，追求成本低、盗损率低，员工的减少可以让成本降低，对盗损率的容忍率也可以有一定幅度提升。目前大多超市只在白天营业，对一些专门夜间上班的人群没有针对性，而无人售货系统可以轻松做到24小时营业，营业额同比增加30%，同时增加无人超市售货系统的管理功能，做到货架商品少于货架容量三分之二时，理货机器人自动检测缺少商品，并且在不影响顾客购物的同时补货，节省人力物力。

人工智能代替人力是大势所趋，人性不用去试验，在技术面前，只会按照制度和设备程式，适应性地做自己的行为。在已出现的无人超市中仅局限于减少收银员，无人超市售货系统的诞生，可能是一个试验品，也可能是迈进新时代的一步。

参考文献：

[1] 刘佳旻. 无人售货超市管理系统的分析与设计[J]. 电脑知识与技术，2018，14（1）：87-88，98.

[2] 王瑞金，段会川，Martin Gogolla.统一建模语言UML及其建模实例[J].计算机应用研究，2002，19（8）：80-84.

[3] 王建，穆肇骊，秦预，等.应用国际移动设备识别码实现手机防盗的方法及其系统： CN 2006[P].

[4] 刘兵，刘晓朋，曾翔亮.基于条码识别技术的智能购物车设计[J].森林工程，2012，28（6）：32-35.

[5] 刘蒙， 傅凯. 大型超市自助收银终端的分析与设计[J].工业设计，2018（1）：47-48.

[6] 李静. 基于物联网技术的人防警报器终端安全预警[D].青岛：青岛理工大学，2010.

[7] 王长涛，尚文利，夏兴华.传感器原理与应用[M].北京：人民郵电出版社，2012.

[8] 孙晓雪， 赵玉山. 扫地机器人的发展现状和趋势研究[J].科技资讯，2017， 15（28）：238-239.

[9] 石纯一. 人工智能原理[M]. 北京：清华大学出版社，1993.

【通联编辑：梁书】