本實用新型屬于無線傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無線傳感網(wǎng)的智能超市購物車排隊裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著嵌入式計算技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、節(jié)點及電路制造等技術(shù)的進步，無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡集成了信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理等多種主體功能。無線傳感器網(wǎng)絡具有的自組織、協(xié)作、分布式控制等特點，信息采集是無線傳感器網(wǎng)絡的核心功能，傳感器技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的重要基礎(chǔ)。傳感器是一個完整的測量裝置，它能把被測非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本實用新型針對大型超市顧客購物排隊費時和收銀臺工作量分配不均問題，以及超市購物車排隊的智能化要求，提供了一種基于無線傳感網(wǎng)的智能超市購物車排隊裝置。該裝置設計的目的是利用無線傳感技術(shù)以及ZigBee無線通信技術(shù)，無線收集購物車數(shù)據(jù)并做出當前排隊的最優(yōu)決策，實現(xiàn)超市購物車自動數(shù)據(jù)收集和最優(yōu)化的排隊選擇功能，從而快速準確地幫助顧客做出排隊決策，提高了顧客購物的滿意度，均衡收銀員的工作量，提高了工作效率。

技術(shù)方案包括：

購物車計件裝置、若干個收銀臺區(qū)域的sink節(jié)點和總控制器；

所述購物車計件裝置包括購物車車體，隔板，8個紅外對射管、重量傳感器、信號變送器、人體紅外傳感器、蜂鳴器、LED顯示屏和控制器；所述購物車車體內(nèi)設有一個隔板，用以區(qū)分A、B區(qū)域；

所述8個紅外對射管其中4個安裝在購物車車體A區(qū)域四周，另外4個安裝在購物車車體B區(qū)域四周。紅外對射管的發(fā)射端和接收端的信號輸出端分別與控制器的P0信號輸入端口連接，紅外對射管的電源正負極端接5V直流電源。所述紅外對射管的功能是對購物車的兩個區(qū)域進入的商品進行計數(shù)，并將計數(shù)通過信號線傳送到控制器。

所述重量傳感器安裝在購物車車體底部，重量傳感器的信號輸出端與信號變送器的信號輸入端連接，重量傳感器的電源正負極端接12V直流電源，重量傳感

器的屏蔽線接地。所述信號變送器的電壓信號輸出端與控制器的P1信號輸入端口連接，信號變送器的電源正負極端接12V直流電源。所述的重量傳感器的功能是監(jiān)測購物車內(nèi)商品重量，并通過信號變送器將商品重量的變化量轉(zhuǎn)化為0-10V電壓信號傳送到控制器中進行判斷。

所述人體紅外傳感器安裝在購物車車體底部，人體紅外傳感器的信號輸出端與控制器的P1信號輸入端相連接。所述人體紅外傳感器的功能是監(jiān)測購物車內(nèi)是否有小孩，當檢測到有小孩時，人體紅外傳感器的信號端輸出高電平給控制器。所述蜂鳴器安裝在購物車的后部車體，蜂鳴器的信號輸入端與控制器的輸出信號端通過電路連接。所述的蜂鳴器的功能是當控制器判斷出購物車內(nèi)有小孩時，控制器輸出一個電平信號給蜂鳴器觸發(fā)其響起。

所述LED顯示屏安裝在購物車的車把中部，LED顯示屏的信號輸入端與控制器的輸出信號端通過電路連接。所述的LED顯示屏的功能是控制器將排隊決策對應的收銀臺編號通過編碼顯示在LED顯示屏上。

所述購物車計件裝置的控制器包括控制模塊，電源模塊和天線。控制模塊和電源模塊連接并外接2.4G全天向天線。所述控制器的功能是接收傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理，驅(qū)動蜂鳴器。將購物車的商品計件數(shù)目和購物車ID號通過ZigBee無線通信傳送到總控制器和sink節(jié)點。

所述sink節(jié)點包括控制模塊、電源模塊和天線。所述sink節(jié)點安裝在每個收銀臺區(qū)域，sink節(jié)點的控制模塊與電源模塊相連，并外接2.4G全天向天線。所述的sink節(jié)點功能是通過ZigBee無線通信接收來自總控制器的指令和購物車計件裝置的控制器的數(shù)據(jù)。

所述總控制器包括控制模塊、電源模塊和天線。所述控制模塊與電源模塊相連，并外接2.4G全天向天線。所述的總控制器的功能是通過ZigBee無線通信發(fā)送指令到sink節(jié)點請求當前各收銀臺帶掃描商品件數(shù)，當接收到各sink節(jié)點數(shù)據(jù)時，進行判斷，選出當前最少排隊掃描的收銀臺，并將對應的收銀臺區(qū)域sink節(jié)點地址通過ZigBee無線通信傳送到購物車計件裝置。

所述的購物車計件裝置的控制器、sink節(jié)點的控制模塊和總控制器的控制模塊均采用CC2530芯片。所述的購物車計件裝置、sink節(jié)點和總控制器均通過ZigBee無線通信協(xié)議進行雙向通信。

所述的購物車計件裝置的控制器電源模塊包括兩節(jié)1.5V干電池以及3.3V降壓電路和5V升壓電路。所述的sink節(jié)點和總控制器的電源模塊包括USB供電接口。

本實用新型所述的紅外對射管采用QT50CM型號，以用于檢測物品是否進入購物車或離開購物車。

本實用新型所述的重量傳感器采用坤宏KNX型號。所述的信號變送器采用稱重傳感器變送器LF-S1型號，以用于將重量傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送到控制器。

本實用新型所述的人體紅外傳感器采用HC-SR501型號。

有益效果

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1.通過紅外傳感器判斷購物車內(nèi)放入的是物品或小孩，既避免了小孩在購物車內(nèi)發(fā)生危險事件，又提高了購物車計件的準確度。

2.通過總控制器判斷各收銀臺待掃描的商品件數(shù)，給出當前最優(yōu)的收銀臺排隊選擇，方便了顧客，增加了購物的滿意度，同時也均衡了超市收銀臺的任務量，提高了收銀員的工作效率。

3.該裝置由傳感器組成，具有成本低，部署簡單，操作方便的特點，無需人工干預。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置中購物車計件裝置示意圖。

圖2為本實用新型裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的詳細描述

如圖1所示，本實用新型提供一種基于無線傳感網(wǎng)的智能超市購物車排隊裝置，所述購物車計件裝置包括購物車車體，隔板13，8個紅外對射管1-8、重量傳感器10、信號變送器14、人體紅外傳感器9、蜂鳴器11、LED顯示屏12和控制器15；所述購物車車體內(nèi)設有一個隔板，用以區(qū)分A、B區(qū)域；

所述8個紅外對射管1-8其中1-4安裝在購物車車體A區(qū)域四周，另外5-8個安裝在裝購物車車體B區(qū)域四周；紅外對射管的發(fā)射端和接收端的信號輸出端分別與控制器15的P0信號輸入端口連接，紅外對射管的電源正負極端接5V直流電源；所述的紅外對射管采用QT50CM型號，紅外對射管的功能是對購物車的兩個區(qū)域進入的商品進行計數(shù)，并將計數(shù)通過信號線傳送到控制器。

所述重量傳感器10安裝在購物車底部，重量傳感器10的信號輸出端信號變送器14的信號輸入端連接，重量傳感器10的電源正負極端接12V直流電源，重量傳感器10的屏蔽線接地；所述信號變送器14的電壓信號輸出端與控制器的P1信號輸入端口連接，信號變送器14的電源正負極端接12V直流電源；所述的重量傳感器10采用坤宏KNX型號，信號變送器14采用稱重傳感器變送器LF-S1型號。所述的重量傳感器10的功能是監(jiān)測購物車內(nèi)商品重量，并通過信號變送器14將商品重量的變化量轉(zhuǎn)化為0-10V電壓信號傳送到控制器15中進行判斷。

在一個時刻，如果兩個區(qū)域任意一個檢測到有物體阻擋，同時判斷到重力傳感器10檢測到數(shù)據(jù)有增加，則購物車的控制器15進行物品件數(shù)加1，如果重力傳感器10檢測到數(shù)據(jù)有減少，則購物車的控制器15進行物品件數(shù)減1。如果兩個區(qū)域同時檢測到有物體阻擋且重力傳感器10檢測到數(shù)據(jù)有增加，則控制器15進行物品件數(shù)加2，如果重力傳感器10檢測到數(shù)據(jù)有減少，則控制器15進行物品件數(shù)減2。

所述人體紅外傳感器9安裝在購物車車體底部，人體紅外傳感器9的信號輸出端與控制器15的P1信號輸入端相連接。所述的人體紅外傳感9器采用HC-SR501型號，人體紅外傳感器9的功能是監(jiān)測購物車內(nèi)是否有小孩，當檢測到有小孩時，人體紅外傳感器9的信號端輸出高電平給控制器15。所述蜂鳴器11安裝在購物車車體的后部，蜂鳴器11的信號輸入端與控制器15的輸出信號端通過電路連接。所述的蜂鳴器11的功能是當控制器15判斷出購物車內(nèi)有小孩時，控制器15輸出一個電平信號給蜂鳴器11觸發(fā)其響起。

所述LED顯示屏12安裝在購物車的車把中部，LED顯示屏11的信號輸入端與控制器15的輸出信號端通過電路連接。所述的LED顯示屏11的功能是控制器15將排隊決策對應的收銀臺編號通過編碼顯示在LED顯示屏11上。

如圖2所示，本實用新型提供的一種基于無線傳感網(wǎng)的智能超市購物車排隊裝置。其特征在于，所述裝置包括：購物車計件裝置、若干個收銀臺區(qū)域的sink節(jié)點和總控制器；所述購物車計件裝置的控制器包括控制模塊，電源模塊和天線?？刂颇K和電源模塊連接并外接2.4G全天向天線。所述控制器的功能是接收傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理和存儲并驅(qū)動蜂鳴器。

所述sink節(jié)點包括控制模塊、電源模塊和天線。所述sink節(jié)點安裝在每個收銀臺區(qū)域，sink節(jié)點的控制模塊與電源模塊相連，并外接2.4G全天向天線。所述的sink節(jié)點功能是通過ZigBee無線通信協(xié)議接收來自總控制器的指令和購物車計件裝置的控制器的數(shù)據(jù)。

所述總控制器包括控制模塊、電源模塊和天線。所述控制模塊與電源模塊相連，并外接2.4G全天向天線。所述的總控制器的功能是通過ZigBee無線通信發(fā)送指令到sink節(jié)點請求當前各收銀臺帶掃描商品件數(shù)，當接收到各sink節(jié)點數(shù)據(jù)時，進行判斷，選出當前最少排隊掃描的收銀臺，并將對應的收銀臺區(qū)域sink節(jié)點地址通過ZigBee無線通信傳送到購物車計件裝置。

當顧客購物完畢準備進入收銀臺區(qū)域選擇哪個收銀臺進行結(jié)賬時，小車的控制器首先會進行延遲判斷重力傳感器是否有變化，當重力傳感器沒有變化時，控制器通過ZigBee無線通信協(xié)議將當前的小車的ID號和商品件數(shù)傳送到收銀臺區(qū)域的總控制器?？偪刂破魇紫劝l(fā)送查詢指令給各個收銀區(qū)的sink節(jié)點請求當前各收銀臺的商品待掃描數(shù)目。當接收到數(shù)據(jù)時進行判斷，選擇其中任務最少的收銀臺，并將這個收銀臺區(qū)域內(nèi)的sink節(jié)點的目的地址通過ZigBee無線通信協(xié)議下傳到購物車的控制器，購物車將目的收銀臺編號通過LED顯示屏顯示給顧客。顧客推購物車進入目的區(qū)域后，將當前車內(nèi)物品件數(shù)發(fā)送給sink節(jié)點。sink節(jié)點更新當前收銀臺的帶掃描的件數(shù)。同時，當購物車的重力傳感器監(jiān)測到車內(nèi)重量在減少并減少到0時，說明當前顧客正在結(jié)賬，sink節(jié)點更新該收銀臺區(qū)域的物品件數(shù)。

所述的購物車計件裝置的控制器、sink節(jié)點的控制模塊和總控制器的控制模塊均采用CC2530芯片。所述的購物車計件裝置、sink節(jié)點和總控制器均通過ZigBee無線通信協(xié)議進行雙向通信。

所述的購物車計件裝置的控制器電源模塊包括兩節(jié)1.5V干電池以及3.3V降壓電路和5V升壓電路。所述的sink節(jié)點和總控制器的電源模塊包括USB供電接口。