自动售货机云平台设计获奖科研报告

自动售货机云平台设计获奖科研报告摘

要：本文设计了一套自动售货机云平台及配套的中间件软件，实现对售货机的统一管理，解决目前自动售货机行业存在的管理分散、货损率高、出货异常、收支不符等问题，并通过自动售货机的销售数据分析、统计和预测等功能，建立自动售货机的销售画像，为运营商调整销售策略如售货机的投放点、销售商品种类等提供参考。

关键词：自动售货机;物联网;云平台;中间件

引言

自动售货机是在公共场合或特定场景为消费者提供自助商品挑选和结账服务的机器，在互联网概念下，自助售货机被认为是新零售的主要载体之一。自动售货机极具广阔的市场前景，但问题也日益凸显。售货机种类百花齐放但质量良莠不齐，运营商争相增加机器数量但管理经营不善，这让自动售货机的消费投诉越来越普遍，也让自动售卖机企业面临着极大的挑战。随着RFID、移动支付、云计算、物联网、大数据等技术的成熟，从条件上可以促进自动售货机的发展，但要长远稳健地发展下去，良好的用户体验则是一切的基础。这体现在两个方面。对于顾客而言，自动售货机需要准确地出货，出货率是其关键指标。对于运营商而言，自动售货机需要向其提供详尽的销售数据，包括商品品种、数量、价格等，以方便运营商调整运营策略，如改变上货商品种类、调整售货机的投放地点等。目前自动售货机的运营方面存在机器故障率高，机器缺货等问题，问题的关键在于机器没有统一管理，运营商无法及时了解机器状态，因此实现自动售货机的统一管理迫在眉睫。

本文基于上述自动售货机运营管理中的问题，设计了一种自动售货机云平台，实现运营商对自动售货机的统一管理，解决目前存在的出货率低、补货不及时等问题。同时平台利用数据挖掘的相关算法及数据可视化，为运营商提供售货机投放点、销售商品种类改进的策略。

1.平台架构设计

云平台融合了传感器技术、无线通信技术、大数据分析、数据挖掘等技术。该平台集成相关数据的采集、网络传输、信息集成融合、智能分析以及数据存储等功能，实现对机器状态的实时监控、智能运营，从而提高运营商管理效率和消费者体验度。

平台架构如下图所示：

其中平台应用层功能为：

机器管理：监控机器的运行状态，对于异常状态如出货异常、缺货等情况及时通过平台告知运营商及时处理;

商品管理：运营商可通过平台向机器推送商品数据。对于投放了大量自动售货机的商家而言，该模块支持同时向多台机器推送和管理商品数据，避免到现场手动设置;

订单管理：用于监控和查看订单的状态;

廣告管理：支持同时向多台机器推送和管理广告数据;

营销建议：通过对订单的分析预测未来商品的销售情况，并为补货员推荐配送路径;

数据展示：以可视化的方式直观展示机器状态、实时显示订单等。

2.数据接口设计

云平台定义了与自动售货机的通信接口，接口类型为RESTFulAPI与WebSocket两种。其中WebSocket是基于TCP/IP的长连接应用层协议，用于平台主动向自动售货机推送消息，实时性较高，主要用于出货、广告投放等操作，应用数据格式为JSON（JavaScriptObjectNotation，JavaScript对象表示法）。RESTFulAPI基于HTTP，需要客户端主动发起请求，上传的数据放在HTTP请求体中，格式为form-data，主要用于机器向平台上报订单、运行状态等数据，同时平台返回调用结果。

3.中间件设计

由于运营商会投放多种类型的自动售货机，需要解决异构数据的问题，因此与云平台配套使用的还有中间件软件。

中间件软件是安装在自动售货机里的软件，通过调用机器生产商的SDK实现对机器的数据采集或硬件控制。中间件主要实现以下功能：

（1）与云平台的通信功能。该功能是实现机器远程、统一管理的核心。本文第二节提出了用HTTP和WebSocket应用层协议实现通信的方案，因此中间件软件需要实现一个HTTP和WebSocket的客户端用来与云平台通信。

（2）协议适配的功能。由于自动售货机各个厂家没有形成一个标准，因此不同型号、厂家的机器其内部数据协议有差异。中间件需要将机器内部数据转化为云平台规定的格式以实现数据的上传，同时还需将云平台下发的命令转换为某个型号机器规定的格式以实现对机器的控制。

（3）传感器数据采集的功能。自动售货机通常会借助传感器技术、RFID技术等监控机器状态，这部分数据需要上传到云平台以实现远程监控。中间件通过调用生产商公开的API以获得机器状态。

（4）机器控制的功能。中间件接收云平台下发的指令，判断指令内容后调用SDK即可实现对机器的控制，该功能主要用于出货、广告播放等。

4.结束语

本文设计了一种自动售货机云平台。通过该平台实现运营商对机器的统一管理，提升消费者