无人超市整体解决方案
目录
1 建设背景................................................................................................. 2
1.1 物联网概述........................................................................................................2
1.2 无人超市建设背景............................................................................................3
1.3 “无人超市”兴起时的天时、地利、人和....................................................4
1.3.1 天时.............................................................................................................4
1.3.2 地利.............................................................................................................5
1.3.3 人和.............................................................................................................6
1.4 “无人超市”的几种形式................................................................................6
2 无人超市建设方案................................................................................. 8
2.1 无人超市的构建................................................................................................8
2.1.1 客户进店.....................................................................................................8
2.1.2 商品感应识别.............................................................................................9
2.1.3 智能防盗...................................................................................................10
2.1.4 自动结算...................................................................................................12
2.1.5 环境控制...................................................................................................13
2.1.6 行为预测...................................................................................................16
1 建设背景
1.1 物联网概述
物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让 所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，以实现物理对象的智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理。它具有普通对象设备化、自治终端互联化 和普适服务智能化 3 个重要特征。
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业第三次浪潮，是新 一轮产业革命的重要方向和推动力量，对于培育新的经济增长点、推动产业结构 转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义，具有巨大的开 发应用前景。
2009 年，物联网被列为国家五大新兴战略性产业之一。2012 年，工业和信 息化部发布了《物联网“十二五”发展规划》。2013 年 2 月，国务院公布《关 于推进物联网有序健康发展的指导意见》（国发[2013]7 号），提出实现物联网 在社会各领域广泛应用的总体目标，并提出近期目标为到 2015 年实现物联网在 社会经济重要领域的规模示范应用，突破一批核心技术，初步形成物联网产业体 系。为配合目标的实施，指导意见提出加强财税支持，完善投融资政策等配套措 施。
2013 年 9 月，由国家发改委、工信部等 14 部委联合发出《物联网发展专项 行动计划》，从标准制定、技术研发、应用推广、商业模式、安全保障等方面制 定了 10 个物联网发展专项行动计划。
在政策引导和各方努力下，“十二五”时期，我国在物联网发展政策环境、 技术研发、标准研制、产业培育和行业应用方面取得了显著成绩，物联网应用推 广进入实质阶段，示范效应明显，已成为推动经济社会智能化和可持续发展的重 要力量。国家物联网应用示范工程在多个行业领域展开，为诸多行业实现精细化 管理提供了有力的支撑，大大提升了管理能力和水平，改变了行业运行模式。各 地区根据自身产业基础和市场优势发展相应的区域物联网典型示范应用，在推动 工业转型升级、激发农业生产力、推动增效节能安全等方面已发挥重要作用。
2016 年 3 月，国家“十三五”规划纲要明确提出“发展物联网开环应用”， 将致力于加强通用协议和标准的研究，推动物联网不同行业不同领域应用间的互 联互通、资源共享和应用协同，通过开环应用示范工程推动集成创新，总结形成 一批综合集成应用解决方案，促进传统产业转型升级，提高信息消费和民生服务 能力，提升城市和社会管理水平。
物联网涉及电子技术、计算机硬件与软件技术、网络通信技术、自动化控制 技术等众多学科和技术领域，其核心技术包括传感器技术、无线传感网（WSN） 技术、射频识别（RFID）技术、M2M 技术、微机电系统（MEMS）技术、条码技 术、定位技术等。涵盖众多行业和应用领域，智能电网、智能交通、智能物流、 智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融 与服务业、国防军事被列为“十二五”物联网发展规划十大重点应用领域，而这 些行业和正是京津冀协同发展区域经济合作发展背景下的优先发展方向。
产业的发展催生出巨大的人才需求，不仅需要高端技术研发与管理人才，也 需要大量的中级应用型人才担任物联网产品生产、系统运营、技术服务、维护维 修、产品推广及市场营销等岗位的工作。对这些人才的培养，不仅要让他们掌握 牢固的专业基础知识，更需要提供良好的实训实践环境，培养他们熟练的应用操 作技能，以提升其职业竞争力，适用市场的需求。
1.2 无人超市建设背景
互联网时代快节奏的生活，需要快节奏的服务支撑，电商的发展与互联网的 发展相辅相成，线上电商快节奏的发展，冲击着线下电商的改革。2016 年 10 月 的阿里云栖大会上，阿里巴巴马云在演讲中**次提出了新零售，“未来的十年、 二十年，没有电子商务这一说，只有新零售”。“新零售”即企业以互联网为依 托，通过运用大数据、人工智能等先进技术手段，对商品的生产、流通与销售过 程进行升级改造，进而重塑业态结构与生态圈，并对线上服务、线下体验以及现 代物流进行深度融合的零售新模式。“无人超市”就是新零售概念下的应用场景 之一。
“无人超市”又称“无人零售”、“智能零售”，带着“智能”和“***” 的基因，用机器代替人工服务，以缩减购物流程中的时间、人工成本，便服务更规范化的零售商店。
早在 2003 年，麦德龙在德国开办的**家“未来超市”的销售模式和应用 的技术正是基于物联网的概念和其核心技术。在 2016 年 12 月，亚马逊在西雅图 开张了一家革命性的线下无人便利店——Amazon Go。2017 年 2 月，深兰科技携 手芝麻信用在国内推出 takego 无人店系统。2017 年 6 月初，名为“缤果盒子” （BingoBox）的无人超市登陆上海，号称全球**款可规模化复制的无人值守便 利店。7 月 7 月，阿里旗下的**无人超市“淘咖啡”于杭州市中心正式开业， 引起轰动。
火爆程度还远不止此——
l 8 月 15 日，西安**无人超市开门营业
l 8 月 28 日，苏宁**无人超市在南京开业
l 9 月 2 日， GOGO 无人超市亮相四川成都大悦城
l 9 月 1 日，“友饮吧”全球**无人咖啡店亮相北京
一时间，科技圈、零售圈、实业圈企业纷纷入局——连锁巨头沃尔玛在 6 月初推出了自助杂货售卖亭，而北京居然之家也开出无人便利店 EAT BOX，乳业 巨头伊利也计划在 2000 多个社区内推广无人便利微店，更具爆炸性的是娃哈哈 ***宗庆后和深兰科技签订的“3 年 10 万台，10 年百万台”Take Go 无人店协 议。
数据显示，2017 年无人零售商店交易额预计达 389.4 亿元，未来五年无人零 售商店将会迎来发展红利期，2020 年预计增长率可达 281.3%，至 2022 年市场交 易额将超 1.8 万亿元。2017 年中国无人零售商店用户规模预计仅有 600 万人，未 来五年用户规模将大幅增长。至 2022 年，用户规模可达 2.45 亿人。
1.3 “无人超市”兴起时的天时、地利、人和
1.3.1 天时
当前，线上流量几乎被瓜分殆尽！企业要发展，好赚的钱赚完了自然要啃硬 骨头，线下再次成为“兵家必争之地”。换言之，线下仍是零售业的**大头！
然而，线下传统零售的主要成本在逐年上升的场地租金和过高的人力运营 上！2016 年中国总体租金增长 7%，员工薪酬平均增长 8%，这是阻碍盈利的两 大痛点！
无人零售恰好可以节省大量地租成本。除去无人零售设备的人力维护成本， 用户自助下单、支付的形式也省去了主要的人力成本。
以无人便利店为例，业内数据显示：
■ 无人便利店没有营业员，只需要人工补货。一个人可以同时维护 10 家店， 以北京市 6000 元/月的人员工资来算，一个无人便利店的月均人力成本只有 600 元。
■ 无人便利店通常需要 18~30 平方米的物业。按照北京便利店物业每平方 米日均 10~15 元的租金计算，无人便利店每月租金在 5400~13500 元之间。
■ 便利店平均毛利 20%~25%，连锁便利店平均毛利 30%以上。据此测算， 一间无人便利店日均销售 1500 元即可在北京大部分区域实现盈利。
这意味着只要选址得当，无人便利店可以成为一个稳定的商业模式。
同样的思路，相较无人便利店，一台占地面积不足 1 平方米的咖啡自动售卖 机不会涉及违建问题，且成本更低，不过在 1.5~3 万元左右！同时，通过碎片化 的场景能频繁触及用户，拥有更多的交易机会。
1.3.2 地利
带着“智能”和“***”基因的无人零售，其背后有三大黑科技：
■ 生物特征感知技术，指通过计算机利用人体所固有的生理特征（指纹、 虹膜、人脸、DNA 等）或行为特征（步态、击键习惯等），解决在开放空间里对 消费者身份的识别、确认问题。
■ 结算技术，指对商品的识别与结算。推测当前 RFID(称无线射频识别)将 是商品识别环节的关键技术。RFID 基本是和物联网捆绑在一起的，是一种非接 触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪 和数据交换。
■ 目标检测和追踪，即对整个无人零售设备内发生的行为数据做追踪记录， 包括对商品的监测、识别与跟踪，及消费者的移动轨迹与消费行为。
此外，比技术更重要、更严峻的无人零售考验，正是个人征信体系。
简单的理解就是消费者的素质有无对应的惩处体制，毕竟许多人都会有“你 能把我怎么样|的思考——如果不买单会有怎样的后果？如果破坏摄像头会怎 样？如果把自动售卖机拖走可不可行？
那么此时，一个完善的征信体系对无人零售将有大的优势。因为影响征信， 将会影响你自己的信用卡额度，影响你的贷款发放，甚至影响你的出国签证...... 对消费者行为的约束很有效果。
1.3.3 人和
2016 年，中国社会零售总额达到 33.2 万亿元，同比增长 10.4%，具备酝酿 无人零售大市场的条件。
据预测，2017 年无人零售商店交易额预计达 389.4 亿元，未来五年无人零售 商店将会迎来发展红利期。
其中，对于咖啡自动售卖行业，其前景也非常广阔！从长远来看，中国潜在 的咖啡消费人群约在 2 亿左右，以每人每年喝 30 杯自动咖啡售卖机售出的咖啡 （客单价在 8～16 元不等）计，中国自动咖啡售卖行业的市场规模可突破 500 亿。
1.4 “无人超市”的几种形式
2016 年初，瑞典出现了无人便利店 Nraffr（瑞典语中意为”在附近购买“）， 消费者通过手机扫描二维码进门，利用 APP 绑定信用卡（只有信用记录合格的 消费者才是目标客群），实现按月扣款。
2016 年底，电商巨头亚马逊放出了一个憋了四年的超级大招——全新的线 下商店 Amazon Go，无须排队结账的实体店——刷手机进店、选品、拿货，然 后走人。
2017 年 5 月，韩国出现了一家智能便利店 7-Eleven Signature，其结算依靠的 是用户”扫手“而不是扫手机，即利用消费者的血管进行生物识别。
而在国内，阿里淘咖啡，则在 2017 年 7 月初淘宝造物节上面世，实现扫码 进店，一旦进入后选购点单、商品识别、自动支付全程无需再掏手机。
再更早一些，6 月初，上海街头出现了国内**家 24 小时无人便利店缤果 盒子，顾客扫描二维码实名认证后进入商店，选好商品后，将其放置在收银台检 测区自动计算价格，扫描支付码完成付款即可离店。
目前无人商店在技术上大致可分为三个流派，以 AmazonGo、淘咖啡及 take go 所代表的前沿派——三者用的都是目前大热的前沿技术，比如机器视觉、深 度学习算法、传感器融合技术、卷积神经网络、生物识别等；以缤果盒子、7-11、 罗森日本无人店所代表的 RFID 派——RFID 在对货物的识别与防盗上更具优势， 该方案由来已久，技术上也较为成熟了；
2 无人超市建设方案
本方案无人超市的建设，主要从客户进门、商品感应识别、智能防盗识别、 商品定位推送、商品自动结算、远程客服等几个方面建设，使得无人超市比普通 超市更加的“智能”。
2.1 无人超市的构建
无人超市之所以“智能”，离不开移动支付、4G 网络、人脸识别、机器视 觉、目标跟踪等新技术，以及多路摄像头、传感器等新设备。本方案从顾客进店 到离店，采用一系列的新技术，将无人超市建设成智能化、高效化超市，节省人 力成本，减少客户结算等待时间，优化客户购物体验。
2.1.1 客户进店
在无人超市门口设置人脸识别闸机，客户通过闸机，系统进行人脸识别后打 开闸机进入商店。如果是**次进入商店，则需要下载 APP，注册账号，将面部 信息录入系统后，即可“刷脸”进入商店。
2.1.2 商品感应识别
商品感应识别彩用射频识别技术（RFID 技术），RFID 是目前*适合应用在 无人商店商品包装上的技术，RFID 被称作无线射频识别，是一种通信技术，可 通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间 建立物理接触。无线射频一般是微波，适用于短距离识别通信。在每个商品上贴 上 RFID 标签，用以在“支付隧道”中识别顾客所购买的商品并进行结算。在顾客 离店时，传感器会扫描 RFID 标签，并再次确认消费者购买的商品，同时自动在 消费者的账户上结算金额。
工作原理：商品上贴上 RFID 标签后，在出口处设立读取器，当消费者通过 门口时读取器会接收到 RFID 无线射频信号，每个信号对应一个 ID，每个 ID 对应 一个商品，有效读取范围在几厘米到 3 米左右。
2.1.2 商品感应识别
商品感应识别彩用射频识别技术（RFID 技术），RFID 是目前*适合应用在 无人商店商品包装上的技术，RFID 被称作无线射频识别，是一种通信技术，可 通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间 建立物理接触。无线射频一般是微波，适用于短距离识别通信。在每个商品上贴 上 RFID 标签，用以在“支付隧道”中识别顾客所购买的商品并进行结算。在顾客 离店时，传感器会扫描 RFID 标签，并再次确认消费者购买的商品，同时自动在 消费者的账户上结算金额。
工作原理：商品上贴上 RFID 标签后，在出口处设立读取器，当消费者通过 门口时读取器会接收到 RFID 无线射频信号，每个信号对应一个 ID，每个 ID 对应 一个商品，有效读取范围在几厘米到 3 米左右。
优缺点：RFID 的优点在于，可以解决多点购物结算问题，同时门店改造相 对可控。缺点是 RFID 存在信号遇到液体、金属易衰减屏蔽、粘贴麻烦、易被撕 毁、尺寸和感应距离难协调、成本高等诸多弊病。
2.1.3 智能防盗
智能防盗系统的构建，是采用传感技术、射频识别技术、视频监控技术，从 进店、选购、结算与日常安保方面对商品进行防盗。
2.1.3.1 进店
超市防盗，超市入口的防护设置十分重要。
1、由于无人超市是 24 小时营业，因此入口无需设锁，只需要将入口闸机设置为单向通道，只许进不许出。闸机的左右两侧与围栏相连，同时设立通道，引 导顾客从闸机进入，闸机与围栏的连接无缝隙；
2、安装 RFID 检测装置与报警装置，当顾客携带商品想要从此门出的时候， RFID 检测装置自动识别商品，并联动报警器启动，以保障商品的安全；
3、入口安装摄像头，24 小时监控，并储存监控录像，以备查看。
2.1.3.2 购物
在传统超市中，结算时要逐一扫描商品二维码来对商品进行结算，因此超市 花大量的人力在物力在监督顾客行为上，以防顾客在结算前偷藏物品，导致超市 的损失。而在无人超市中所有商品都贴有 RFID 标签，结算时无论顾客将商品拿 在手上还是放进包里，商品感应识别机都可以快速精准的识别到商品，避免了漏 结的情况。
2.1.3.3 超市四周
超市的屋顶开口、空调口、通风口、天窗或隔壁上的打开部位是盗贼经常袭 击的目标。因此必须将这些开口，用钢条或金属板加以覆盖，并与警报器连接
1、在所有的玻璃上安装玻璃破碎传感器，当玻璃碎裂时，自动启动报警装 置，并且给超市管理员发送报警信息。
2、在超市的外侧安装摄像头，对超市外侧进行全方位监控，做好安全防护。
2.1.4 自动结算
顾客在出店前要经过两道“结算”门，**道门感知顾客要结账后开门，顾 客单独走入**扇结算门，进入结算通道。无人超市的结算通道中布满 RFID 识 别器，识别顾客携带的产品种类和数量，识别后系统自动计算价格，依靠人脸识 别系统识别顾客身份，从而从顾客账户上自动结算，结算完成后打开第二扇门， 顾客离店。
2.1.5 环境控制
无人超市环境控制系统，是基于嵌入式智能控制技术与物联网平台技术，实 现无人超市的环境监控与安全保障的自动化和管理维护的智能化，从而实现资源 的充分利用、成本节约，智能管理和流畅应用，减轻管理人员的工作负担，提高 工作效率和服务水平。提供便利、安全、舒适的超市环境。
2.1.5.1 环境检测系统
无人超市内布置各种传感器采集超市内环境数据，各种传感器采集的数据通 过 zigbee 网络传输到智能网关，智能网关将数据传输到控制中心上对数据进行 分析，并在智能终端上实时显示超市内环境情况，用于实时监测超市环境数据， 并且可以通过设置相关的条件和电器控制进行联动，使整个超市的控制更加智能 化。
超市内安装无线烟雾传感器、无线人体感应器、无线光照度传感器、无线温 湿度传感器，全天候检测超市的环境信息，显示结合其他系统，当探测到各种危 险发生时，立即给控制中心发出一个报警信息，控制中心接到报警信号后立即给 管理员发送报警信息，及时提醒管理员。
2.1.5.2 智慧教室环境感知扩展套件
采用 CC2530 主芯片，高性能低功耗的 8051 微控制器内核，支持 Zigbee2007 协议。包括温湿度传感器，光照度传感器，人体红外探测器。
1.温湿度传感器模块 1 个
湿度测量范围：0～100%RH；
温度测量范围：-40～+123.8℃；
湿度测量精度：±4.5%RH
温度测量精度：±0.5℃
响应时间：8s(tau63%)；
2.光照度传感器模块 1 个
量程：0～1000LUX
*大允许误差：±5%FS
波长测量范围：380nm～730nm
工作温度：0℃～70℃
工作湿度：0～70%RH
光照度控制：根据光照度传感器的信息对灯进行开闭
3.人体红外探测器：可以实现入侵报警
2.1.5.3 智能灯光控制
将整个超市的灯光等照明设备全部连接起来，统一接受总指令，实现遥控器 开关、智能终端开关、全开全关等功能，支持接受远程控制器指令实现远程控制。 通过智能终端、手机、PC 机等实现远程对室内的灯光开关。
2.1.5.4 智能窗帘控制
智能窗帘控制系统结合平台组建的无线网络、智慧中控、zigbee 节点、窗帘 电机及导轨等设备，实现对窗帘的智能化管理。
l 基于室外光照强度自动控制窗帘的开关动作；
l 基于网络的远程窗帘控制功能，可远程实现对窗帘的开关动作；
l 手动开关控制功能，通过窗帘控制面板实现手动控制教室内窗帘开关动 作；
2.1.5.5 智能空调控制
通过在无人超市墙上安装全角度红外转发器实现对空调的电源、遥控控制， 接受远程控制器指令实现远程控制；并且可与灯光、窗帘进行联动，依靠温湿度 传感器探测数据来控制空调的开关与温度。
2.1.5.6 智能安防监控系统
智能安防监控系统是指在超市内安装摄像头，用于超市的安防监控。摄像头 采用红外高清网络摄像头，采用网络供电，所有监控点均具备移动侦测及录像功 能。超市内的摄像头布控无死角，全方位多角度监控超市内各个角落。 监控录像存放在服务器上，监控录像保存 30 天，30 天后自动顺序覆盖。
视频安防监控系统具有以下几个特点：
l 具有移动侦测录像功能。
l 对所有摄像头都能保存和导出指定时间段的高清录像。
l 摄像头全方位布控，无死角。
2.1.6 行为预测
无人超市的行为预测是基于机器视觉技术、目标跟踪技术，布置高精密的摄 像头，采集顾客行为动作，当顾客拿起货架上的商品时，货架旁边的大屏上立刻 显示出商品的生产日期、产地、价格等基本情况。同时，周围布置人脸识别摄像 头，识别顾客身份，按照顾客的历史购物情况，推荐其感兴趣的商品，显示在大屏上。
为了客户的隐私，系统屏蔽一些私密性商品，不用担心大屏上显示私密商品， 避免尴尬。
在餐饮区，电子大屏上可以显示顾客的排队进度和等候时间，可视化成都高。
无人超市建设清单
