利用物聯網技術的新型防盜行李箱的研究＊

朱鵬洲，呂志華，李雙斌

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

0 引言

隨著經濟的快速發展，現代人們的生活節奏也變得越來越快，人們外出旅行的頻率也變得越來越高[1]。行李箱作為人們外出旅行必備的工具之一，具有非常重要的作用，但是目前市面上的行李箱安全系數普遍較低，常常出現被小偷偷走或被其他旅客錯拿的情況，特別是獨自旅行的時候，旅行者行李物品的安全性更加沒有保證，如遇到突然想去洗手間或去商店購物等需要暫時離開行李箱的情況，旅行者的行李物品安全便很難得到有效的保證，更無須說在火車站、汽車站等人流量大的地方。為了保證自己行李物品的安全，旅行者需要時時刻刻拖著行李箱，不敢離開寸步，大大約束了旅行者的行動自由，令旅行者勞心費神，增加了旅行者的心理負擔。

物聯網的發展是時代的必然趨勢，人們逐漸進入萬物互聯的時代。本課題小組將傳統的行李箱與物聯網相結合而開發出來的，可從根本上解決行李物品被盜的問題，令小偷偷不走也不敢偷。極大地保障了使用者的財產安全，牢牢抓住了消費者的需求點，旨在為使用者提供更為方便、高效、安全、人性化的使用體驗。

1 國內外研究現狀和發展動態

傳統的行李箱在防盜性能上并沒有多少突破，基本上都是通過升級行李箱的鎖具，讓小偷不能打開行李箱，但卻不能從根本上防止行李箱被盜走。傳統行李箱安全性低，只有一個密碼鎖，容易被破解或損壞，并且放在公共場合中極易被盜竊者拖走，防盜性能差，同時辨識度低，易被拿錯，容易丟失財物。

國內外對于防盜行李箱有初步的研究，研究者的開發方向基本上都是依靠定位的方式以達到防盜目的，主要有GPS定位、藍牙三角定位等方法，其缺點是使用藍牙三角定位對使用場地有嚴格要求，在實際生活中不可行，而GPS定位誤差大，不適用于行李箱這種室內丟失的情形。

2 整體設計

本研究的物聯網新型防盜行李箱以STM32F103ZET6單片機為核心處理器，由GSM 通信模塊、GPS 定位模塊、藍牙模塊、空間位置檢測模塊、報警提示裝置、制動腳輪等組成。

物聯網防盜行李箱的大致工作流程為：使用者的手機與行李箱連接，使用手機控制行李箱的若干功能，當使用者通過手機下達防盜命令后，行李箱底部特殊設計的制動車輪自鎖，使得行李箱不能被移動，將行李箱固定在原地。同時，內部設置的空間位置檢測傳感器開始不間斷監測行李箱的空間位置，一旦檢測到行李箱的異常移動，行李箱將發出警報聲，利用GPS功能獲取當前行李箱所在的位置，通過GSM模塊將位置信息以短信的形式發送到使用者的手機[2]，使用者可通過持續不斷的短信獲取行李箱的實時位置，從而快速找回自己的行李箱。系統設計如圖1所示。

圖1 系統設計

3 系統總體需求

1）提升行李箱防盜效果，讓旅行者可以放心地暫時離開自己的行李物品，不再因害怕丟失財物而勞心費神寸步不離，能夠讓旅行者去做需要做的事情。

2）提高行李箱安全性，從根源上提高行李箱的防盜性能，讓企圖偷竊的小偷無從下手。

3）一旦行李箱丟失，行李箱將發出警報，同時用戶手機會收到警報信息，利用GSM 功能持續地把位置信息發到使用者的手機上，用戶可馬上得知行李箱的位置并及時找回[3]，避免在茫茫人海中到處尋找自己的行李物品的窘況。

4）可將行李箱固定于原地，防止被人惡意移動，能夠讓使用者即使在無人監管的情況下也能安心地暫時離開自己的行李物品。

4 硬件設計

4.1 無線通信

本研究的物聯網新型防盜定位行李箱需要一種信息傳輸穩定且較經濟的無線通信方式，在通信方式選擇的時候，考慮到如果僅僅使用GSM進行通信，對用戶來說并不經濟。利用這種方法雖然可以實現行李箱與使用者之間的雙向通信且信息傳輸距離較遠，信息傳遞穩定，但是需要用戶租用服務器，或者每次都要使用短信發送指令，收費較多，對用戶并不友好。于是研究者想到了使用手機藍牙與行李箱通信，使用藍牙通信雖然經濟效果較好，但是由于藍牙傳輸僅適用于短距離的信息傳輸，信息傳輸可靠度不高。因此，物聯網新型防盜定位行李箱采用特殊的通信方法，按照通信距離的長短，使用兩種不同的通信方法：當行李箱未處于防盜模式時，使用者與行李箱距離較近，使用者可通過手機藍牙與行李箱連接，通過手機藍牙給行李箱下達進入防盜模式的指令；當行李箱進入防盜模式后，使用者可暫時離開行李箱，考慮到此時使用者可能與行李箱距離較遠，藍牙不能滿足通信需求，所以此時行李箱通過GSM 與使用者手機進行連接。這樣便滿足了物聯網新型防盜定位行李箱所需要的穩定且經濟的通信。

4.2 制動腳輪的設計

為了進一步提高行李箱的防盜性能，將車輪進行特殊設計，使得行李箱可通過制動車輪固定在原地。制動車輪包括腳輪架以及轉動連接在腳輪架內的滾動輪，滾動輪的外圓面沿周向方向開設有多個鎖止槽，腳輪架上部開設有連通滾動輪的開口，開口上設置有鎖止組件，所述鎖止組件包括制動插銷以及驅動制動插銷的驅動裝置，制動插銷可在驅動裝置的作用下插設在鎖止槽內將滾動輪鎖止固定。驅動裝置驅動制動插銷向下移動插設在鎖止槽內，驅動裝置停止驅動并鎖定，將滾動輪鎖止固定；驅動裝置帶動制動插銷上移，遠離鎖止槽，滾動輪正常滾動使用。以此來實現行李箱的制動功能。有了制動輪的制動功能，行李箱便可以固定在某處，極大地避免了行李箱被人惡意拖走或意外滑走的情況。制動腳輪設計如圖2所示。

圖2 制動腳輪設計

4.3 位置移動的監測

使用MPU6050 收集當行李箱被人拖走時的數據變化值，并以此值作為數據變化的最大變化范圍。在實際使用當中，當行李箱進入防盜模式后，通過制動車輪將行李箱固定在原地，MPU6050 記錄此時行李箱的空間位置數據，并作為行李箱的初始位置數據，MPU6050 不斷地采集行李箱的實時位置信息[4]，當行李箱發生位置移動時，行李箱的空間位置數據便會發生改變，此時的位置數據與初始位置信息之差超過設置上限時，系統便會認定行李箱被人拖走，觸發警報。MPU6050模塊如圖3所示。

圖3 MPU6050 模塊

5 軟件設計

物聯網新型防盜定位行李箱以STM32F103芯片作為主控芯片，用MDK5 軟件進行程序編輯。在其上集成一系列傳感器，并利用GSM 和藍牙與使用者的手機進行連接。利用行李箱內部裝載的空間位置傳感器對行李箱所處的位置信息進行實時的監測，通過空間位置傳感器采集到的位置信息來分析行李箱是否發生了位置的改變，使用者可以通過手機獲知自己的行李箱是否被他人惡意移動。在保證安全的前提下，行李箱也具有一定的娛樂功能。當行李箱觸發警報時，行李箱播放默認的警報音頻；但在行李箱沒有進入警報模式時，用戶可以利用手機控制行李箱播放自己喜愛的歌曲，使得旅行者身心得到放松。

6 結論

實踐證明，物聯網新型防盜定位行李箱可有效保證旅行者的行李物品安全，令使用者放心地離開自己的行李物品，去做自己想要的事情，讓旅行者得到身心的解放，減輕旅行中的痛苦。利用多種傳感器實現了丟失報警、行李箱制動、手機控制、安全信息反饋等功能，為行李箱防盜提供了一種新的設計思路。本課題小組設計的物聯網新型防盜定位行李箱，在防盜方面上性能表現較好，具有良好的應用前景。