引言

    近幾年來，隨著經(jīng)濟和電子商務(wù)的飛速發(fā)展，“網(wǎng)購”和“快遞”已經(jīng)走入了人們的日常生活中。目前，國內(nèi)快遞基本為人工投遞，對于快遞行業(yè)而言，這是嚴峻的考驗，同時消費者也對快遞行業(yè)提出了新的要求。人們關(guān)注快遞的費用、運輸速度和安全性等問題，并期望良好的客戶服務(wù)態(tài)度，將快遞行業(yè)真正定位為服務(wù)行業(yè)。而快遞行業(yè)面臨的主要問題有：快遞員送貨速度慢、快遞簽收難、快遞管理費時費力。因此，造成快遞公司運行效率低、安全問題堪憂、運營成本高。基于以上問題，本文研究一種基于上位機VC和下位機STM32相結(jié)合的新型智能快遞柜管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自助派件、自助取件。該系統(tǒng)采用條形碼識別技術(shù)，自動識別快遞的相關(guān)信息，并為其提供合理的快遞柜儲存空間；通過短信和身份證讀卡模塊實現(xiàn)快遞取件信息的提醒和用戶身份驗證；為了方便對快遞進行管理，系統(tǒng)還采用了上位機以及其它傳感器檢測技術(shù)，實現(xiàn)對快遞的簽收信息統(tǒng)計和快遞狀態(tài)遠程實時監(jiān)測。從而達到快遞的快速存取，提高安全性，提升服務(wù)質(zhì)量。

1、智能快遞柜總體結(jié)構(gòu)及工作原理

    1.1智能快遞柜總體結(jié)構(gòu)

    該智能快遞柜系統(tǒng)由柜體結(jié)構(gòu)和控制兩個部分組成。柜體結(jié)構(gòu)部分主要由底座、安全保護裝置和儲物柜等組成，實現(xiàn)快件的存儲和保護功能；該快遞柜由大小各異的儲物間組成，分布在核心控制箱的四周?？刂撇糠钟煽刂乒裣挛粰C控制系統(tǒng)和上位機控制系統(tǒng)組成，控制柜下位機控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)快件的條形碼的掃描錄入、短信自動發(fā)送、取件密碼驗證和客戶身份保存等控制功能，上位機控制系統(tǒng)用于接收和存儲各快遞柜的狀態(tài)信息等。

    1.2智能快遞柜的工作原理

    快遞員通過特定的身份識別卡進入配送模式，通過快遞柜上的掃碼槍掃描快件上的條形碼，獲取快件的尺寸信息和收件人的手機號碼，下位機控制系統(tǒng)通過錄入的尺寸信息對快遞柜進行掃描，并自動打開合適大小的空閑柜子，快遞員將快件放入打開的柜子中，關(guān)閉柜門，柜門關(guān)閉的時候，系統(tǒng)經(jīng)過加密算法之后生成驗證碼并自動和將包含有快遞的信息發(fā)送至收件人手機，同時將信息發(fā)送至上位機上儲存，完成配送任務(wù)。

    收件人收到信息以后，在存儲超時時間前來到相應的快遞柜處取件，根據(jù)顯示器的相應提示，先進行身份驗證，通過驗證后進入取件模式，輸入收件人手機號碼和對應的驗證密碼，由系統(tǒng)識別之后自動打開所對應的柜門，收件人取走快件之后關(guān)閉柜門，完成取件任務(wù)。

2、智能快遞柜控制實現(xiàn)

    2.1智能快遞柜的控制原理結(jié)構(gòu)

    智能快遞柜控制系統(tǒng)由上、下位機兩部分組成。下位機控制系統(tǒng)就地安裝于智能快遞柜，包括控制核心、RFID射頻卡模塊、GPRS短信發(fā)送模塊、掃碼槍模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、快遞柜狀態(tài)檢測模塊等?？梢詫崟r檢測快遞柜是處于配件、取件還是待機狀態(tài)，同時可以獲取當前快遞柜的具體使用信息，包括柜門的開閉狀態(tài)以及存儲狀態(tài)，并且將整個信息通過網(wǎng)絡(luò)通信傳送給上位機系統(tǒng)。上位機控制系統(tǒng)安裝于快件配貨中心，包括上位機監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和數(shù)據(jù)庫存儲模塊；通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊獲取由下位機傳來的數(shù)據(jù)并分析和存儲于數(shù)據(jù)庫中。智能快遞柜的控制原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1智能快遞柜控制原理結(jié)構(gòu)

    2.2智能快遞柜控制功能實現(xiàn)

    系統(tǒng)控制核心選用基于ARMCortexM3內(nèi)核的STM32F103ZET632位低功耗嵌入式微處理器，該處理器具有低功耗多外設(shè)的特點，開發(fā)和維護成本低；身份證讀卡器以無線傳輸方式與第二代居民身份證內(nèi)的專用芯片進行安全認證后，將芯片內(nèi)的個人信息資料讀出，下位機將此信息上傳，并完成驗證、存儲、查詢和自動錄入等功能；保證用戶信息不被泄漏從而保證了快遞的安全性；GPRS短信發(fā)送模塊利用GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)，將取件信息通過短信發(fā)送至收件人手機，該信息中包含快件郵遞單號、快遞柜所在地點、箱號和一次性驗證碼等信息；掃碼槍模塊使用掃碼槍快速掃描快件的尺寸信息和收件人手機號碼的條形碼，并將其通過串口發(fā)送到STM32；網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用ENC28J60芯片，實現(xiàn)以太網(wǎng)接入，實現(xiàn)以太網(wǎng)連接，完成上下位機之間的通信；液晶顯示模塊采用一塊5寸液晶觸摸顯示屏，通過EmWin設(shè)計人性化的互動界面，用于顯示用戶取件和快遞員派件時的操作界面，提高軟件的易用性；快遞柜狀態(tài)檢測模塊獨立安裝在每個單獨的快遞柜內(nèi)部，該模塊包括行程開關(guān)，紅外檢測模塊和電子鎖。行程開關(guān)用于檢測柜門的開閉狀態(tài)；紅外檢測模塊用于檢測柜內(nèi)有無物品；電子鎖用于控制柜門的開閉。

3、智能控制柜的軟件流程及管理

    智能快遞柜使用由有資質(zhì)權(quán)限的快遞員進入啟用列表完成掃描，將快件裝至合適的儲物間，下位機掃描讀取相關(guān)信息后，由STM32核心控制各功能模塊實現(xiàn)信息發(fā)至取件者，同時配送快件的中心上位機PC機實現(xiàn)對快遞柜終端的監(jiān)控，保證快件存儲的安全性。

    3.1下位機控制系統(tǒng)的軟件流程及管理

    本文智能快遞柜是用于解決快件配送的“最后一公里”問題，實現(xiàn)配件的快速性、準確性和安全性。其具體工作流程圖2所示。

圖2控制系統(tǒng)程序流程圖

    下位機系統(tǒng)的控制分為配送任務(wù)和取件任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)通過觸摸屏幕喚醒待機狀態(tài)下的系統(tǒng)進入工作模式，選擇配送任務(wù)，系統(tǒng)進入配送模式，通過讀取識別卡信息判斷是否為快遞員，通過驗證之后等待掃碼槍掃描快件信息，接收到快件信息之后，根據(jù)尺寸信息選擇合適大小的快遞柜，通過自上而下的掃描就近打開空閑的柜子，等待快件放入和柜門關(guān)閉信號，接收到信號之后將快件信息發(fā)送至收件人處。選擇取件模式，先進行身份證驗證，驗證通過后系統(tǒng)進入取件模式，等待收件人輸入手機號和驗證碼，通過驗證后打開對應的柜子，等待快件取出和柜門關(guān)閉信號，完成取件，等待其他任務(wù)。若持續(xù)一段時間無任務(wù)進行，進行與上位機間的通信，完成通信后進入待機模式。

    3.2智能快遞柜下位機管理界面

    該系統(tǒng)使用Emwin圖形界面設(shè)計了操作界面，快遞員選擇配送模式并獲得身份驗證后進入如圖3所示界面，用于監(jiān)測快遞柜的使用狀態(tài)，其中鑰匙的有無表示快遞柜的開閉，方框內(nèi)物品的有無表示柜內(nèi)是否有快件紅色的標志表示柜內(nèi)物品已經(jīng)超時，快遞員需要取回?？爝f員點擊對應柜子的圖標，液晶屏就會顯示如圖4所示的狀態(tài)信息，包括收件人的信息，快件存放時間，收件人的手機號碼以及超時時間等信息。

圖3快遞柜相關(guān)使用狀態(tài)信息顯示界面

圖4快件信息顯示界面

    3.3智能快遞柜上位機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

    在本控制系統(tǒng)中以智能快遞柜上位機監(jiān)控管理，與快遞柜之間采用以太網(wǎng)通信，接收快遞柜發(fā)送的狀態(tài)信息，并通過上位機管理界面監(jiān)視。    

    上位機控制系統(tǒng)作為同一個地區(qū)多臺快遞柜下位機的數(shù)據(jù)處理中心，在同一時刻可與多個下位機終端建立連接并接收來自終端的狀態(tài)信息、快件信息、快遞柜使用狀態(tài)信息等。其軟件設(shè)計在Windows平臺下進行，數(shù)據(jù)庫采用SQLite3以存放快件信息，可定期通過網(wǎng)絡(luò)與快遞公司服務(wù)器同步數(shù)據(jù)。

    本系統(tǒng)采用VC進行上位機的開發(fā)，在VC環(huán)境下上位機利用以太網(wǎng)實現(xiàn)與下位機間的通訊，獲取下位機信息。上位機實現(xiàn)兩點：一是實時數(shù)據(jù)顯示界面，即對快遞柜運行狀態(tài)實時顯示，起到監(jiān)控作用；二是可以進行數(shù)據(jù)保存和歷史查詢，保證快遞的安全性和可追溯性。

    在上位機與下位機通信過程中，上位機實時顯示快遞柜的存儲狀態(tài)，包括快遞柜當前存儲數(shù)量，各快遞存儲時間，超時提醒以及取件客戶的信息等。

    界面設(shè)計中快遞柜存儲狀態(tài)以紅綠色彩分辨有無，并且，方框上具有時間顯示功能，用于計錄快遞的存儲時間，方便超時提醒。其顯示界面如圖5所示。

圖5快遞柜存儲狀態(tài)顯示

    為了保證快遞的安全性，采用實名制。當有快遞員憑特定的身份識別卡存件或用戶通過身份證取件時，下位機便會記錄信息并傳至上位機，上位機界面便會自動記錄柜號、存入時間、取出時間、取件人的姓名，同時開啟超時提醒功能，信息均會保存在界面的數(shù)據(jù)庫中，用于歷史記錄查詢和數(shù)據(jù)分析。其界面如圖6所示。

圖6上位機軟件界面

4、總結(jié)

    本文提出了一種快遞派送環(huán)節(jié)存取智能化的解決方案。采用上下位機模式，為快遞點提供定制化服務(wù)的同時，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)交互。在運行狀態(tài)下，可對多個快遞點進行實時監(jiān)測與管理，節(jié)省了大量的人力資源。上位機的應用提高了快遞的智能化管理水平，下位機的應用保障了快遞存取的快速性與安全性，使得新型智能快遞柜系統(tǒng)具有空間利用率高、運營成本低、智能化程度高、存取快遞方便快捷的優(yōu)點。經(jīng)過實驗測試，從理論上驗證了該新型智能快遞柜管理系統(tǒng)的可行性。降低快遞公司的運營成本。

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