王超峰

（济宁学院 数学与计算机应用技术学院，山东 济宁 272155）

关键字 智能果蔬售货机 无人经济 经营模式

“无人售货柜”、“无人药柜”、“无人售卖店”等相关产品已日趋成熟，并且已有相当的市场占有量。伴随着疫情等突发性事件的产生，人们对“无人售卖”经营模式的认知度、认可度越来越高，已慢慢培养出这类智能的消费习惯。诸如水果蔬菜这类关乎民生的日常消费食品，人们对其的需求量巨大，但传统的自动售卖柜无法解决其保鲜、称重、结算等问题，因此市场上一直未有成熟的果蔬自动售货产品出现。同时本项目实现了最快5 秒内完成整个购物过程，刷新了“自动售卖”的相关记录，也为该领域提供了新的解决思路。

1 项目目的

1.1 目的

在无人经济的快速发展下，本项目作为“无人售卖”行业的延展，重点解决了非包装类食品的无人销售难题，实现最快5 秒内完成整个购物过程。

1.2 调研

无人售货机在国外以美国和日本发展最为迅速，发达国家现在已进入了“自动售货”的时代。日本是无人售货机行业发展最快国家，在无人售卖机领域中，大部分的同类课题是运用了PLC，I/O，而国内都是选用三菱FX2N-48MR系列PLC，综合其系统功能，其能够很好地满足设计要求。国外的支付方式为：整个过程从支付网关开始或者硬币、纸币、银行卡来进行自主的交易；而国内近期的支付方式来看不仅有纸币、硬币以及微信支付和支付宝，而且有更加方便快捷的刷脸识别支付技术。

1.3 需求

（1）可开门式自动售货柜。（2）微信端扫码或者刷卡开门，挑选商品，然后关门免密支付自动付款，用户熟练后完全可以达到5 秒完成的购物体验。（3）采用主控板为符合通用功能的物联网控制板，对以后的产品功能扩展提供了可能，为未来物联网的各项技术提供了兼容。（4）可以对于错拿错放、乱拿乱放、恶意破坏等问题提供解决方案，保障了产品的正常经营[1]。

2 可行性分析

2.1 科学性

无人售卖并非新鲜事物，但当前成熟的产品，多数为等重的、常温保存的，规则包装类食品。这类产品虽然已经成熟，但是相较于水果蔬菜这类日常消费类食品，其市场占有率和利用率仍相对较低。本项目重点解决果蔬类产品在无人售货中的难点问题，具有相当大的市场前景和利润空间。

（1）在互联网的飞速发展之下，5G、云技术、各类控制芯片、各种智能外设均得到了飞跃式的发展，这为本项目的立项奠定了技术基础。

（2）在经营模式上，线上线下相结合、社区团购、物流配送等相关技术或模式都预示了“无人经济”、“无人销售”将成为未来社区快消品销售的主流模式。

（3）个人信用体系的完备，使得各支付平台在结算方式上完成了很多质的飞跃，比如人脸识别支付、免密支付等。这也为本产品使用的高效化奠定了坚实的基础。

（4）通过完备的市场调研，多数行业内的相关专业人员及随机调查的消费者，均对本产品的经营模式、产品理念表示认同。

2.2 先进性

2.2.1 可开门式自动售货柜

目前市场成熟的自动售货柜产品，绝大多数为封闭式售货柜，因此难以满足蔬菜水果类产品的销售。可开门式售货柜，目前就技术领域划分有两种：一种是视觉识别方式，另一种是称重方式。称重方式在性能和价格两方面均高于视觉识别方式，只需要将电子秤的精度和反应速度做好，产品体验就会远超其他同行。

2.2.2 经营模式

本产品体现的经营理念为“共享冰箱”，特别适合于时间紧数量少的产品采购。产品可投放于楼梯间、电梯间等消费者的必经之路，结合5 秒内可完成的快速购物功能，本产品刷新了人们对自动售货的传统认知。

图1

2.2.3 支付模式

产品除使用常见的储值卡、扫码支付等常用模式之外，主推支付平台的免密支付。由于蔬菜水果产品价值相对低廉的特性，结合个人信用系统的免密支付可以大大节省购物时间[2]。

2.3 独特性

（1）无人智能果蔬机本质上就是一个微型便利门店，比便利店更小，摆放位置多样灵活，可以随时更换到人口稠密的地方，离消费者更近，让消费者更便捷的零售渠道。

（2）微信端扫码或者刷卡开门，挑选商品，然后关门免密支付自动付款，用户熟练后完全可以达到5 秒完成的购物体验。

（3）采用了标准化的设计理念，主控板为符合通用功能的物联网控制板，对以后的产品功能扩展提供了可能，为未来物联网的各项技术提供了兼容。

（4）产品提供了各类应急预案，对于错拿错放、乱拿乱放、恶意破坏等问题均提供了解决方案，保障了产品的正常经营。

3 概要设计

本产品属于物联网范畴之下的综合控制类产品，自主研发的核心控制板，对各类外设进行控制和采集管理，并由云端及各类辅助性软件协同完成从身份确认、物品选取到无感结算整个的购物流程。

产品采用冷藏柜作为基本柜体，主要思路为“称重”模式，各类非包装性食品上货后均恒定记录其当前重量，用户在确认身份并合法打开柜门后，可直接获取商品，商品离开托盘后可自动根据减重数据计算账单。柜门关闭代表购物结束，结合微信、支付宝这类支付平台的免密支付功能，由支付平台自动完成结算流程。

同时作为辅助性功能，产品为用户提供丰富的对账、统计功能。对于运营产品的运营商，产品提供各种经营方面的功能，如进货管理、设备管理、上货管理、分层管理、对帐功能、运营管理、活动推广等。使得产品成为一个基于线上与线下相结合、智能化高效化销售、可多级管理的果蔬销售平台[3]。

4 详细设计

本产品由项目组独立设计完成，拥有安全的自主知识产权。产品分为硬件与软件系统两部分。

1.硬件系统包括主控板、电子锁、称重装置、音频模块、显示屏、制冷系统、电辅热系统各类传感器以及通讯模块等核心部件，详见图1。

2.产品介绍：（1）首先用户使用微信扫码，通过微信服务器将确定后的用户身份传递至产品后台云服务器，后台云服务器验证用户合法性及设备编号通知阿里云MQTT平台，并由该平台将控制信号，通过产品通讯模块发送到核心控制板，控制板通过电磁锁打开柜门。

（2）货架装有高精度的电子秤（精准度达0.1g），用户挑选商品在拿起后自动由电子秤做减重操作，电子秤将数据反馈给核心控制板，核心控制板通过通讯模块将数据传递给阿里云MQTT平台，该平台将数据回传给产品云服务器，产品云服务器完成实时记账功能。

（3）消费者商品选购完成后闭合柜门，电磁锁接到回馈信号后通知核心控制板，核心控制板通过MQTT 平台将结束信号反馈给产品云服务器，产品云服务器核对账单后向微信支付服务器发起支付请求，并完成自动免密支付，整个购物流程完成，从开柜到结算最快只需5 秒就能完成。

5 结语

该产品解决广大人民群众购买生鲜水果蔬菜的问题，尤其在疫情期间，极大地降低病毒传播的风险。并与现在智能化的市场相结合，也与老百姓的日常生活与安全息息相关。运用了智能称重感应和免密支付等技术，操作和结算都非常便捷，用户可以零距离接触和挑选商品，提高用户的购买欲望并增加购买数量。成本低，回收快，适用于社区街道，火车站，医院，工厂，酒店等应用场景，有很大的发展推广空间。