便于外賣公司監管的騎手智能頭盔設計

李茂恩，張雨蘭，唐 羽，劉佳金，劉康偉，韋 穎

（安徽三聯學院電子電氣工程學院，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著互聯網技術的飛速發展,移動支付的不斷創新,線上消費的便捷化,人們的消費逐漸提高,加之懶人經濟的盛行,外賣行業成了這兩年的新興產業,外賣騎手這個職業也逐漸走進大眾視線。 很多配送公司包括其他外賣平臺配送的監管系統也在慢慢形成。 一般的外賣騎手無論是接單或者是與商家、買家溝通都是通過手機實現的,有時在騎行中也會操作手機。 一方面,配送流程都需要騎手手動操作比較煩瑣,不利于解放騎手和提高效率,后臺的管理維護性也較差；另一方面,騎行過程的如果還要接單,騎手的安全沒有保障。因此簡化、集成騎手配送過程,實現整個流程的智能化、便利化是很有必要的。 本文提出了便于外賣公司監管的騎手智能頭盔,來提高騎手配送途中的安全性以及實現配送流程的智能化和便利化［1］。

1 國內外騎手智能頭盔成功案例分析

2020 年8 月4 日,在昌平交通支隊開展的“一盔一帶,安全守護”主題宣傳活動中,由美團點評集團研發的智能頭盔首次亮相。 通過藍牙和手機相連的方式,可實現對騎手頭盔佩戴情況的實施監督,有效提高了頭盔佩戴率,增加了騎手配送過程的安全性。 這款智能頭盔在普通安全頭盔的基礎上,加入了戴盔監測功能。 智能頭盔內的感應器通過藍牙與騎手App 連接,進而連接至外賣公司后臺大數據系統,美團點評集團公司后臺人員可實時查看騎手頭盔佩戴情況。 騎手從接單開始至訂單完成,期間頭盔佩戴率為80%以上才算合格,而工作人員通過后臺可實時查看騎手在配送過程中的頭盔佩戴情況。 當騎手將頭盔摘下后,騎手后臺管理數據立即變成“未佩戴”3 個字。 為了保障騎手夜間騎行安全,公司在研發智能頭盔時還加入了夜間警示燈功能,警示燈能夠自動識別夜間工作模式并自動開啟頻閃,對后車進行提醒,防止后車追尾。

國外一家創新品牌Cross Helmet,設計了一款足夠智能的頭盔,更是使用了戰斗飛行員的頭盔外形,采用氣泡是圓弧風鏡使視野達到了最大化,打造了360°無死角的視覺角度。 這一切的實現都是因為這款頭盔植入的AR 技術,使頭盔的前端顯示器能顯示后置攝像頭的圖像。 摩托騎行中事故的發生,往往是因為在行進過程中,車手的視野大致只有60°左右,并會隨著速度的加快逐漸縮小,而后方的170°就成為完全的不可視區域。這款騎行頭盔就恰恰彌補了這種缺陷,使后方區域通過攝像頭的映射,投影在前方的抬頭顯示器上,這樣前方與后方完美配合,就能產生360°可視無死角的效果。讓騎手的騎行不但安全,而且視野開闊。 它還可以通過藍牙與手機App 進行連接,這樣抬頭顯示器就能擴展更多的性能［2］。

針對以上兩個案例,本文提出了一款新型智能頭盔,它的功能種類較多,包含了語音功能、通信功能、自動報警功能、GPS 定位等,能夠有效地幫助騎手在騎行過程中解決一些突發問題,也能夠在騎手出現突發意外時快速定位到騎手位置,能夠快速解決問題。

2 便于外賣公司監管的智能頭盔的方案設計

2.1 系統設計

智能外賣頭盔的前置攝像頭記錄騎手途中所遇交通情況,內嵌GPS 定位模塊,通過物聯網反饋至系統平臺,便于管理；語音輸入功能可實現自動接單,送餐途中時間上會進行提醒和系統引導。 利用單片機為處理中心,語音模塊、顯示裝置、GPS 模塊、蜂鳴器等模塊搭建出一個完整的便于外賣公司監管的騎手頭盔。 本系統可以實時顯示騎手地理位置,可以設置自動完成固定接單操作,并且將路況進行傳輸,在公司平臺以實現數據共享。 在軟件方面則由頻率計算、相位分析、顯示程序、數據分析和數據傳輸和無線傳輸模塊組成。 設計合理、簡單易懂、價格低廉,使單片機在控制中得到充分應用,具有較大的實用價值。 另外,頭盔采用碳纖材料輕便強度更大,外涂有反光材料,在夜間也可保障騎手安全。

圖1 系統實現

2.2 硬件設計

頭盔主控部分STM32 單片機,使用單片機將GPS、語音系統、藍牙系統等主要模塊進行連接。 本系統使用一塊STM32F103C8T6,STM32F103C8 主芯片一片,貼片8M 晶振(通過芯片內部PLL 最高達72M）ST 官方標準參數,LM1117-3.3V 穩壓芯片,最大提供800mA 電流,一路miniUSB 接口,可以給系統版供電,預留USB 通訊功能,標準JTAG 下載口一個,支持JLink,STLink,BOOT選擇端口,IO 擴展排針20pin x 29、電源指示燈1 個。功能指示燈一個,用于驗證IO 基本功能。

本文將語音模塊通過單片機的IO 口進行連接,從而實現單片機為主體控制各功能模塊。 針對GPS 系統,我們采用的是將GPS 的GND,VCC,TXD,RXD 分別與單片機的GND,VCC,RXD2,TXD2 連接,使GPS 定位能夠正常運作。 藍牙模塊本文采用的是將藍牙的SPI或串口與單片機通信,單片機只需要使用串口或SPI,根據模塊提供的指令集進行通信即可。

在頭盔頂部,我們采用太陽能板為頭盔提供電量,而且頭盔內部含有鋰電池,在白天的時候可以利用太陽能進行充電。 若在陰天,無法使用太陽能充電時,可以使用頭盔專配的充電器進行充電［3］。

2.3 軟件設計

在軟件設計方面,本文設計采用了云平臺模式,分別為語音模塊、通信模塊、GPS 模塊、顯示模塊、報警系統。 語音模塊采用語音識別芯片和一些附屬電路,方便主系統控制。 通信模塊采用固定的編碼器件例如PT2262/2272 等,直接連接,方便使用。 GPS 模塊采用北斗衛星導航定位系統,即可導航,又能定位。 顯示模塊采用OLED 程序完成信息更新,定義核心控制器,完成OILED 的數據顯示,保持數據的完整性。 報警系統采用蜂鳴器和通信系統組成,遇到意外直接報警。

2.4 軟件描述

2.4.1 實時查詢位置

頭盔系統裝有北斗定位模塊及移動網絡數據收發模塊,開機后頭盔系統會通過TCP 協議自動連接監控室內的服務器,連接完成后,頭盔會通過北斗衛星獲得的實時經緯度、速度及時間信息發送給服務器,服務器可調用地圖顯示,并轉發給用戶,用戶便可以隨時跟蹤外賣的整個配送過程,獲得可預期的配送服務。

2.4.2 實時語音導航系統

在騎手趕時間時,可以通過智能語音進行接單和路線導航,這樣就可以避免騎手在騎車的同時去操控手機,導致自身安全受到危害,在騎手送單的過程中,智能語音還可以播報當前紅綠燈情況,提醒騎手不能闖紅燈,這樣也就降低了騎手的交通事故發生率。

2.4.3 事故一鍵報警

頭盔系統裝有移動網絡模塊,按鍵及易斷金屬絲,移動網絡模塊用于發送短消息及撥打語音電話。 易斷金屬絲固定在頭盔邊緣,一般情況下不會發生斷裂,但當頭盔破裂時,金屬絲會立即斷裂。 當配送員因某些意外發生事故時,若事故嚴重,導致頭盔破裂或配送員主動按下一鍵報警,主控芯片會立即檢測到信號,并控制移動網絡模塊向親屬發送求救短信,并撥打“110”。

2.4.4 頭盔材質

該頭盔所使用的是碳纖材料,它不僅硬度大還輕便,在騎車和使用的時候都比較方便和舒適,并且我們還在外部涂上反光材料,在夜間騎車時,通過燈光反射,可以讓汽車的駕駛員發現騎手,這樣就可以避免夜間行車時,騎手出現安全問題。

3 結語

通過一系列的分析,我們發現此外賣智能頭盔不僅能起到以往普通頭盔的保護作用,更重要的是解決現有配送安全事故的問題,大大提高了配送人員的安全性。 當然此頭盔還有一些不足之處:在使用時,需要通過一定的人為成本來確保配送人員的系統上線無誤；模塊的位置過于分散還需要專業的制作使全部模塊集成化。 希望未來,我們能真正將外賣智能安全頭盔投入市場,在提高外賣配送的效率的同時降低外賣配送的事故發生率,保障配送人員的安全。 盡管這款頭盔現在仍然存有一些細節等待完善,但相信不遠的將來,這款頭盔或與其相似的產品必將得到廣泛的推廣。 等到那時外賣配送將不會再是高危職業,再也不會有等待外賣的焦慮,我們的生活也將更加方便。