基于物聯網的發貨保障系統設計

侯 方，張 龍，龍 馨，龍光利

（1.陜西理工大學物理與電信工程學院，陜西 漢中 723001；2.陜西理工大學經濟管理與法學學院，陜西 漢中 723001）

0 引言

網上購物日常化的形勢下，僅僅依靠低廉的價格賣出貨物，對于賣家來說已經遠遠不夠。要提高核心競爭力，就要從各方面細節來節約成本，提高利潤。目前，大多數網上售貨并未實現全面自動化，仍在依靠人工進行作業。人工面對每天大量需求差異的訂單難免出現忘件、丟件、串件等失誤，長此以往，就對商家帶來了巨大的經濟損失，給買家埋下不信任的種子。不少商家為了適應創新驅動型發展，以提升核心競爭力來滿足消費升級的需求。互聯網時代的飛速發展下，為幫助提高線上商家的發貨效率，利用大數據和機器代替人工也成為必然之勢。物聯網在互聯網上產生和發展并為服務制造業所利用，借助掃描或傳感設備，把實際物品信息進行識別和摘取，得到有效的信息點。然后通過大數據和云計算平臺，對數據進行在線分析和即時處理。目前，各種大型電商快遞物流也紛紛試水利用機器人來進行物流分揀或商品追蹤，以提高發貨的準確率。例如各種“無人機”“無人倉”“無人車”等。但由于技術新穎超前，購買成本較高，且需要專業的維護人員。所以，現階段的商品分揀系統對于普通商家來說是高昂且無法承擔的。就當下現狀表示，開發一套經濟實用的發貨檢驗系統十分符合市場需求以及行業創新發展趨勢。

1 發貨保障系統發展前景

電子商務的異軍突起帶動著快遞業務的持續增長，且在未來仍具有較強的生長活力和潛力。對于發貨效率和正確率要求也會隨之提高，占據了這個先機也就是搶占了獲取更高利潤的先機。傳統發貨大量依靠人力，利用工人對貨物的了解以及工作經驗對貨物進行人工查驗發出，很大程度無法確保發出產品為合格品。商家管理的流程復雜且效率參差不齊，往往會導致在貨物管理方面耗費巨大成本。而且人工的查驗和復核會導致商品的庫存信息更新不及時，降低了應對突發風險的能力。作為電商銷售的重要環節，傳統的人工方式遠遠不能滿足商家創新升級的需求。

利用物品、人、物品之間的泛在連接，實現物品的感應識別，射頻識別、紅外感應器、GPS全球定位系統等技術的優化成熟。使得物聯網可以實現對物品信息的采集、存儲和監控。利用現代科技，解決電商發貨時出錯率高、人工成本高等問題。基本實現實時自動化管理，大大的提高工作效率，且壓縮成本。選用STM32微處理器為主控，結合ZigBee和北斗定位系統關鍵技術，將商品與互聯網相連。對商品進行實時監控追蹤，確保合格且型號準確的產品順利到達買家手中。由經濟適用的器件構成功能強大且低損耗的系統，使得智能化發貨系統能得到大范圍的應用。

2 系統設計

一個商品由顏色、尺寸、重量等不同的參數構成，在買家購買 指定商品后，根據最 主要的重量參數差異進行鑒別發貨。例如一款保溫杯有3種顏色，3種容量、2種材質，就會產生18種既定型號，對應18款不同價格的保溫杯。顏色相同條件下，若有顏色參數不同，便會由于容量和材質產生重量差異，因此利用重量數據來區別型號有效可靠。將商品各型號不同重量參數進行采集，設定其參考范圍值并錄入數據庫。

基于物聯網的發貨保障系統原理框圖如圖1所示，將商品放置在重量傳感測試設備上，對數據進行放大轉化后并將采集到的參數與數據庫范圍值進行對比。商品重量符合范圍則為合格品，可以發出，并對發出商品進行監控追蹤，確保商品準確無誤到達。若商品重量不符合則判定為不合格品，可能發出的貨物與買家所購不符，蜂鳴器報警，商家及時檢驗或更換商品重新發出。

圖1 基于物聯網的發貨保障系統原理框圖

3 硬件設計

利用精度達0.1 g重力傳感器模塊采集商品重量數據，將采集到的重量數據經過HX711芯片進行數模轉換和放大處理。STM32控制處理器完成采集到的數據信息與數據庫對比，判斷出商品是否合格。對合格品進行數據上傳追蹤；不合格品進行報警提示，進行更換。

3.1 主控制器

本系統采用STM32開發板為主控，是一種低成本低功耗高性能的嵌入式微處理器。時鐘頻率可達72 MHz，具有強大的外設，包括豐富的I/O口、EXIT外部中斷、獨立看門狗、通用定時器等。開發資料豐富易讀，支持當前多種嵌入式操作系統。利用該單片機，能很好的實現預期的性能目標。

3.2 重力傳感設備

重力傳感器將重量信號轉化為電信號并輸出，且電信號和商品重量呈線性變化關系。傳感器輸出為模擬信號，在主控接接收前需要進行A/D轉換。由于輸出電壓無法使主控正常工作，因此，需要對信號進行放大。繼而單片機根據輸入的電信號電壓大小進行計算，得出待測商品的真實重量值。

3.3 HX711芯片

傳感器采集的數據要經過放大和A/D轉換才能進入主控分析。HX711是一款專為高精度電子秤設計的24位A/D轉換器芯片，芯片包含了穩壓電源、片內時鐘震蕩器、上電復位等電路。芯片有兩路可選擇差分輸入。即通道A和通道B。可編程增益為分別為128或64以及固定曾32且控制芯片由管腳輸入，芯片內部寄存器無需編程。

3.4 顯示模塊

為了更好的識別并完成人機交互，采用LCD12864顯示模塊。LCD12864內部由LCD顯 示屏、控制器、驅動器和偏壓產生電 路構成，顯示分辨率為128×64。上電后，可配合主控制器完成包括漢字、數字、英文的顯示。顯示器與外部控制單元的接口采用串口或并行方式控制。系統上電后分行顯示數據信息，分別顯示商品重量值和標準重量范圍值。

3.5 ZigBee技術

ZigBee也稱紫蜂協議，是一種基于蜜蜂間相互聯系的方式研發而成的新型的通信技術。依托于無線電通信協議，采用IEEE802.15.4標準的訪問層和物理層為底層。可在短距離電子元器件和設備之間傳輸數據或應用于小范圍無線通信的自動化和控制領域。節省大部分設備的有線電纜，實現多種不同數字設備相互間的無線組網，使之能相互通信或直接接入因特網。ZigBee表現出高效便捷、功耗成本低等優點，而且可以實現GPS功能。

4 軟件設計

4.1 主程序設計

設計的主程序流圖如圖2所示。

4.2 子程序設計

4.2.1 控制子程序

圖2 主程序流程圖

控制子程序流程圖如圖3所示。循環檢測傳感器是否有數據輸入，測量結果與預先設置的合格范圍進行對比判斷，是否超出合格品的質量范圍。未超出便會將數據送入下一模塊進行操作；若超出便會上電使得蜂鳴器報警，提醒商家出現異常。

圖3 控制子程序流程圖

4.2.2 顯示模塊子程序

顯示模塊子程序流程圖如圖4所示。系統通過總線傳輸指令，對模塊進行初始化和清空屏幕處理。進行庫函數調用進行顯示屏初始顯示。再根據主控傳輸的數據信息進行實時數據顯示。

圖4 顯示模塊子程序流程圖

5 結束語

基于物聯網的發貨保障系統，利用商品重量差異，判別商品是否合格或是否為買家所購商品。賣家只需將系統放置在倉庫，每發出一單貨物，經過傳感器測量，數據上傳到主控進行數據對比判斷，合格產品便會出庫，并進行監控。信息通過ZigBee網關上傳互聯網并傳輸至商家和買家的手機端或PC端進行追蹤。同時利用PC機通過互聯網進行數據傳輸和下達指令，及時的發現和解決后續問題；若系統查驗不通過，將會報警提示賣家商品出現異常，賣家進行檢查，更換商品。