基于O2O行業配送的一種智能保溫儲物柜的研制

王梓良?季明皓?屈慶燁?李家偉

摘? 要：智能儲物柜與O2O配送相結合，所用系統基于單片機原理和溫度控制元器件，其控制中心配置溫度傳感器，擁有人工/智能實現溫度調控的功能;其柜體采用可拼裝式構造，方便器件安裝與運輸。整體儲物柜以結構創新為核心，內置的空氣濾芯可保持儲物柜內部無異味狀態，其每一個小儲物格可與通風管直接連接，兼顧送氣、排氣兩種需求。

關鍵詞：智能儲物柜;溫度控制;可拼裝

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）02-0075-03

Abstract： The intelligent locker is combined with O2O distribution. The system used is based on the principle of single-chip microcomputer and temperature control components. Its control center is equipped with temperature sensor and has the function of artificial/intelligent temperature regulation. The body adopts an assembled structure， which is convenient for device installation and transportation. The overall locker takes structural innovation as the core. The built-in air filter element can keep the interior of the locker free of peculiar smell. Each small storage compartment can be directly connected with the ventilation pipe， taking into account the needs of air supply and exhaust.

Keywords： intelligent locker; temperature control; assembled structure

0? 引? 言

隨著依托于互聯網的外賣O2O（Online To Offline）行業在近些年得到的迅速發展和線上攬客與線下服務結合的逐步深入，外賣以更加頻繁的姿態出現在大學生生活當中?；谕赓u配送中或生活中的使用場景——外賣因瑣事無法立刻取到導致外賣無法保持適宜食用的溫度，或難以維持不同外賣所需的不同的溫度（例如：冰制食品需要保持低溫、飯菜等需要保持最適宜的40℃左右等），亟須一款適宜存放外賣并能保持其溫度的裝置。基于此，一種可拼裝式智能保溫儲物柜應運而生[1]，其功能可以滿足所有場景使用需求，不論是宿舍樓下、公司門口或是小區樓棟;其內部可以通過配套系統實現商家遠程溫控或由配送員實操儲物柜來保證外賣的最適食用溫度。同時，該裝置的研發也從根本上防止了惡意盜竊外賣和拿錯外賣的現象發生，為了完成這一研究目的，本文采取了如下結構：第一部分是保溫儲物柜結構的創新點，第二部分是溫控及相關系統理論概述，第三部分是產品發展前景及改進方向。

1? 儲物柜結構的創新

1.1? 儲物柜外觀及結構設計

保溫儲物柜整體外觀為象牙白長方體結構，由眾多小儲物格組成，而每一個小儲物格正面都裝配有顯示屏，具有顯示儲物柜內部的溫度和調節溫度的功能。柜體表層使用噴漆工藝可防止銹蝕且美觀大方，連接處則采用寅卯結構與卡扣設計，方便安裝且不易脫落。儲物柜頂部留有可拆卸式不銹鋼擋板，避免陽光暴曬及雨水沖刷。儲物柜的循環風口位于背面，出風口處焊接有防護鐵網，避免異物進入導致扇葉受損。

1.2? 硬件選擇

從成本和性能考慮，智能保溫儲物柜選擇單片機作為其核心控制部件，其電路部分包括溫度傳感器、數碼管顯示屏、按鍵控制電路、閃爍指示燈、制熱片、智能風扇等，且單片機最小系統為單片機、復位電路以及晶振電路[2]。

1.3? 單一儲物格的整體設計

儲物柜內箱部分采用保溫材料高密度玻璃纖維來制作，使物品可以在箱體內長時間保溫，在每個儲物格外側會添加溫度調節裝置，使用者可以根據自己的需求設置合適的溫度以保證外賣在一個合適的溫度區間——這個功能將通過柜體處的兩個獨立按鍵實現調節。

儲物柜整體組裝方式設計為以拼裝式作為組裝方式，每一個小的柜格結構設計如圖1所示。

標號1是顯示溫度的電子數字顯示屏，尺寸為長50 mm寬30 mm。標號2是用于加熱的加熱板，里面放置有加熱片，從下至上進行加熱。標號3是用于放置通風風扇的通風口。整體尺寸為長300 mm、寬300 mm、高100 mm，以便適用于市面上大部分的外賣大小。其正面將安裝獨立鎖芯，每一個單獨柜體都加裝單獨的電子鎖結構，將配合外賣APP提供的每一單專屬取件碼使用。

各儲物格均放置在柜體內的類標準型抽屜式模具貨架上，儲物格與柜體之間所留縫隙選用可反復使用的纖維及彈塑性體材料，利用其強大的彈塑性變形對堵塞密封、防止泄漏具有較強的作用，針對因通線所產生縫隙采用密封膠條處理方案，由此將連接處進行內部封閉。另外，考慮到風化老化以及箱內物品腐蝕情況，可根據實際外部環境的不同，選擇在膠條中加入電子感應芯片，即可隨時感知箱體保溫密封狀態。為了保證儲物柜整體送風、排風順暢，避免內部空氣渾濁，影響外賣品質，儲物格利用小風扇仿造管道新風系統滿足小溫差無異味的送風要求，且一并實現風管空氣自循環，和空氣濾芯凈化空氣的功能。對于每個單獨的儲物格都具有單獨拆卸的功能，在方便維修和保養的同時，也增加了其適用性、耐久性和安全性，進一步擴大了儲物格的許用范圍。其箱體為獨立個體，采用電路整合，并使用風管連接通風口，幾個或多個箱體拼接可以實現互通總控，適宜在公共區域安裝使用。此外，為了進一步保證柜子的安全，可在儲物柜柜體上方設置電子攝像頭來負責實時監控外賣。

2? 溫度控制系統描述

電路核心控制使用AT89C52單片機，溫度傳感器則采用DS18B20，通過軟件編程的方法（本文重點對實現功能和結構進行創新，故編程略），利用顯示屏實時顯示溫度[3]。其中溫度控制按鍵與顯示屏相連，使用戶悉知儲物柜溫度狀況，并依此調節。溫度控制處設置K1按鍵功能為設置溫度上下限，K2設置為增加溫度鍵，K3設置為減少溫度鍵，可實現不同用戶對不同物品儲存溫度的散熱需求，適應能力強[4]。智能風扇驅動電路將由三極管驅動，將信號放大，再給風扇供應能源。而數字顯示部分，由于柜體只需顯示簡單的溫度數字，所以采用數碼管元件就可以滿足用戶的使用需要，并且這樣的組合方式更加符合本結構設計原則，具有低成本、高性能的優良表現。電路設計如圖2所示。

外賣種類繁多，不同外賣所需最佳溫度也有所不同，保溫儲物柜的固有系統通過對外賣溫度的實時監測，讓其儲物格內部溫度保持一個合理的范圍內，并在溫度不適宜時進行智能調節。

其調節方式分為兩種：

其一由商家在系統后臺進行預溫度調控，或由配送員通過儲物柜外側溫控按鈕進行調控——按鍵部分可以自由設置所選擇的溫度上下限;

其二若柜子在正常使用狀態下未接收到任何溫度調節信號則會自動進行溫度監測，并維持所測溫度。整體運作原理如圖3所示。

當外賣被放入儲物柜后，溫度傳感器會將溫度信號轉化為電子信號然后傳達給控制元器件，并通過定時檢測、實時反饋的方式來達到外賣保溫的目的，其輸出的結果會通過外面的電子數字顯示屏直觀地展現出來[5]。若控制元器件未接收到溫度調節指令（按鍵、后臺），則會讓該儲物格保持一個合理的溫度區間。其具體智能調溫方式如下：當溫度過高則啟動風扇進行散熱，當溫度過低則降低風扇頻率，再啟動制熱片進行加熱。每一個儲物柜后部都設置了風扇，有通風排氣凈化異味的作用。

在取得維持外賣溫度的基礎功能后，為避免市場環境下不同外賣產生的各種偶然事件，如：低劣包裝散發異味、高溫食品與包裝發生化學反應、運輸過程中衛生情況難以控制等情況，基于此，溫度控制系統將根據不同的極端狀況決定風扇的開關，及時止損防止情況進一步惡化影響到其他儲物格。當風扇停止工作時，風扇口連接的風管會由自然的空氣流通依次將已污染的空氣送入空氣濾芯進行凈化過濾，減少凈化速度保證凈化質量，進一步保證其他儲物格及整體儲物柜無污染無異味。

3? 發展前景及改進方向

3.1? 解鎖及遠程端操控

目前，大部分外賣O2O平臺處于虧損狀態，配送成本居高不下，再加上平臺運營過程中的出現各種附加支付項等[6]。綜合考慮各方面成本問題后，智能保溫儲物柜使用了較簡單的電子解鎖方案，但在未來成本可控的情況下，還可以將其升級成遙控電子鎖，并增加更先進的人臉識別探頭或采用指紋屏觸摸解鎖功能方便管理員管理。針對主屏幕可以設置主機管理（即在自己的手機APP查看儲物柜的存儲狀態以及使用情況），在手機APP上實現整體機器的管理與使用，當然每個單獨的個體也可以通過使用者的手機APP操控溫度以及開關鎖。主機管理設計如圖4所示。

在日常使用時后臺管理者可以查看有多少箱體正在被使用，然后只需要在手機APP上選擇還未使用的儲物柜，并設置好密碼或溫度，再反饋給配送員，就能夠在第一時間將外賣存放。此外，每個儲物格上也可以增設紅綠指示燈，以此方便個人查看儲物柜是否已經存貯物品。若全部箱體都正處在使用狀態，管理者可以在手機APP上預約使用儲物格，在其預約的儲物格使用完畢后，系統將第一時間通知相關配送員加緊外賣配送。

3.2? 制冷及通風

智能儲物柜目前只能實現恒溫功能，并在一定范圍內控制溫度變化，還不支持恒溫儲存低溫食品。未來可在風扇處加裝小型制冷機，并通過風管與總控制器相連接，實現低溫儲存的效果。小型制冷機可選用范圍較廣，但制冷效率較低，基于此商家可以提前通過后臺將格內溫度設定好，經配送后再將低溫的食品放入其中進行儲存。對于通風，目前通風管道采用的是小風口的內循環系統，未來可在風扇口處設置氣流集體通過的內循環過濾網，這樣可以減少過濾次數選用更好的過濾材料或裝置，達到更好清潔的能效。

4? 總? 論

我國外賣市場已經形成了較為成熟的發展方式與較為穩定的競爭格局。雖然近幾年增長的速度逐漸趨緩，但是線下配送及外賣儲存為服務業提供了新的發展窗口，針對一些常態化的問題，智能儲物箱針從一個側面提供了解決方案。

參考文獻：

[1] 賈秉峰.箱式變電站在電動分體式絞吸挖泥船上的應用 [J].中國水運（下半月），2016，16（11）：154-155.

[2] 羅濤，王曉娜，宋世德.光敏傳感器智能尋光小車的設計與制作 [J].實驗科學與技術，2019，17（4）：25-29.

[3] 軒春青，聶麗穎，高靜.基于單片機的大棚多點溫控系統 [J].福建電腦，2014，30（3）：169-170.

[4] 劉雪梅，章海亮.物聯網技術下的單片機教學——評《單片機應用技術實例》 [J].中國教育學刊，2017（8）：118.

[5] 張婭妮，趙亮，孫立萌，等.一種低溫加熱電路及其性能測試 [J].電子機械工程，2012，28（5）：11-14.

[6] 王倩影.外賣O2O行業配送模式選擇研究 [D].北京：北京交通大學，2017.

作者簡介：王梓良（2000—），男，漢族，江蘇揚州人，本科在讀，研究方向：土木工程;通訊作者：李家偉（1975—），男，漢族，四川宜賓人，研究員，高級工程師，碩士，研究方向：土木工程。