基于物聯網的一種新型智能快遞柜的設計

摘要：該文設計了一款安裝在高層樓宇外的新型智能快遞柜，該快遞柜包含了若干個柜子用于存放快遞，同時還開發了相應的微信小程序供快遞員和用戶使用。快遞員將快遞放置于系統自動分配的空閑柜子中，用戶控制快遞柜的升降繩索，將快遞柜上升到自己所在樓層，從柜子中取出快遞。該快遞柜投入使用后能夠改善物流末端的配送形式，實現物流最后一千米便捷、高效、安全的配送。

關鍵詞：新型智能快遞柜；物流末端；物聯網

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.05.027

中圖分類號：TP 273" " " " " 文獻標志碼：B" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）05-00-03

Design of a New Intelligent Express Cabinet Based on the Internet of Things

WEI Chenyue

（School of Information Engineering， Jinzhong University of Information Technology， Jinzhong 030800， China）

Abstract： This article designs a new type of intelligent express delivery cabinet installed outside high-rise buildings. The express delivery cabinet includes several cabinets for storing express delivery， and corresponding WeChat mini programs have been developed for couriers and users to use. The courier places the package in an empty cabinet automatically allocated by the system， and the user controls the lifting rope of the cabinet to lift it to their own floor and retrieve the package from the cabinet. After the express delivery cabinet is put into use， it can improve the delivery mode at the end of logistics， achieving convenient， efficient， and safe delivery of the last mile of logistics.

Keywords： new intelligent express delivery cabinet; logistics end point; Internet of Things

隨著電商行業的高速發展，人們網上購物行為不斷增加，快遞行業的壓力也隨之增大。如何做好快遞物流末端的配送，成為了值得人們探討的問題。

現階段，物流末端配送主要有送貨上門、自提柜和快遞點自取3種方式[1]，無論是哪種方式，在實際末端配送中都存在著一些問題。選擇送貨上門配送方式時，由于快遞員送貨上門的時間和用戶上班的時間基本一致，常常出現家中無人接收快遞的情況，導致快遞無法及時接收，需要二次投遞，造成了快遞資源的浪費。自提柜和快遞點自取這兩種方式雖然能避免此類問題，但是大部分用戶都會選擇下班時間去取件，容易造成取件擁堵。而且部分自提柜若不及時取件還會收取一定的費用，減低了用戶的滿意度和體驗感[2]。針對這些問題，本文設計了一款安裝在高層樓宇外的新型智能快遞柜，使用戶足不出戶便可取到自己的快遞，既節約了用戶的時間成本，也提高了快遞員的投遞效率。

1" "系統介紹

本文設計的基于物聯網的新型智能快遞柜[3]安裝在高層樓宇外，對接各個樓層的安全通道或陽臺，這樣不影響樓宇的采光、通風和消防等正常功能需求。該快遞柜中包含了若干個柜子用于存放快遞，為了避免資源浪費，柜子的數量會根據樓宇高度和用戶數量進行調研后確定。同時還開發了相應的微信小程序供快遞員和用戶使用。

快遞員用小程序掃描快遞上的用戶信息后，系統將自動分配空閑的柜子供其放置快遞。之后快遞員用快遞柜上的掃碼器對快遞上的二維碼進行識別，識別成功后，匹配的柜子門鎖會自動彈開，此時快遞員便可將快遞放入柜中。當快遞員關閉柜子的門鎖，確認投遞后，該快遞的相關信息便會自動上傳至云端數據庫。此時，用戶的微信小程序端便會提示該用戶有未取的快遞。

用戶取件時可以通過小程序控制曳引繩索的升降，將快遞柜從樓下運送到自己所在的樓層，然后通過小程序打開藍牙柜鎖，最終收取到快遞，實現了取件的實時性、安全性和便捷性。

2" "系統硬件設計

系統的硬件設計包括快遞柜整體的機械設計，以及各個柜子的硬件設計。柜子的硬件模塊主要包括單片機主控模塊[4]、LoRa無線通信模塊、針孔攝像頭模塊、掃描模塊、藍牙柜鎖模塊、聲光報警模塊等。

2.1 快遞柜的整體設計

該新型快遞柜整體設計如圖1所示。快遞柜安裝在不銹鋼框架內，標號1所示為快遞柜的整體框架。在框架的內壁上固定裝配有隔板，隔板上用于放置曳引機，標號2所示為隔板，標號4所示為曳引機，曳引機為快遞柜的升降提供動力。整個系統的控制機安裝在框架的頂端，用于控制整個快遞柜的運轉，標號3所示為控制機。隔板的表面有一個孔洞，孔洞內安裝有限速器，用于監測快遞柜的升降速度，防止快遞柜升降速度過快而發生事故，標號5所示為限速器。框架的內壁底端裝有底座，如標號7所示。底座的兩側分別安裝了轉桿，如標號8所示。底座的表面安裝了緩沖器，用于減小柜體下落時的沖擊力，標號9所示為緩沖器。為了將快遞柜帶動起來，在曳引機和限速器上安裝了曳引繩圈，曳引繩圈的底端套接在轉桿上，兩個曳引繩圈之間放置了快遞柜的柜子，標號10所示為柜體，標號11所示為柜門。柜子的兩側有兩個凹槽，曳引繩圈位于凹槽內，標號12所示為凹槽。柜門的表面安裝有針孔攝像頭及掃碼器來對物品進行實時監控，以及對快遞的身份識別，標號13所示為柜門把手，標號14所示為攝像頭及掃碼器。

2.2 柜子的硬件設計

該快遞柜中包含了若干個柜子，每個柜子中搭載STM32F103x8[5-6]單片機作為主控芯片，配合LoRa無線通信模塊、針孔攝像頭模塊、掃描模塊、藍牙柜鎖模塊、聲光報警模塊實現對各個柜子的控制。柜子的硬件設計框圖如圖2所示[7]。

STM32F103x8單片機是一款32位基于ARM的Cortex-M3微控制器，其功能豐富，接口簡單，數據處理速度快，而且還可以控制固化設備的功率。結合本系統的設計需求，將其選定為該系統的主控芯片。LoRa無線通信模塊，具有通信距離遠、信號穿透性強、數據接收與發送穩定、功耗低等特點。因此，本系統選用了LoRa無線通信模塊來進行信息傳輸。出于安全及成本考慮，柜子的門鎖選用了藍牙柜鎖，用戶直接在小程序中點擊“開鎖”按鍵就可以完成開鎖過程。柜門上裝有針孔攝像頭及掃碼器，用戶可以通過攝像頭實時監測快遞的狀態，快遞員可以通過掃碼器識別快遞的身份。在柜門的上方還裝配有聲光報警模塊來提示柜門的開關狀態。柜門在正常關閉狀態下，提示燈顯示黃色，當用戶打開柜門時，提示燈顯示綠色，當用戶關閉柜門卻未成功關閉時，提示燈顯示紅色并發出“滴滴滴”的報警聲。

3" "系統軟件設計

該系統的軟件設計分為三部分，快遞柜控制軟件、用戶微信小程序軟件、快遞員微信小程序軟件。

3.1 快遞柜控制軟件

快遞柜控制軟件運行在STM32F103x8單片機中，實現了信息交互、柜門控制、快遞監測、掃入快遞信息、聲光報警等功能。該軟件的工作流程如圖3所示。

3.2 用戶微信小程序軟件

用戶微信小程序軟件包括取件、開鎖、監測、寄件、查詢、設置等功能。當柜子中有新放入的快遞時，小程序會自動提醒用戶取件。用戶可以通過“取件”功能控制快遞柜的升降，將快遞柜停到自己所在的樓層，然后通過“開鎖”功能打開柜門，就可以取出自己的快遞了。用戶還可以通過“監測”功能實時監控到快遞的狀態，通過“查詢”功能查詢自己快遞的運輸狀態。如果需要寄件，用戶可以通過“寄件”功能向快遞員發送寄件通知，省去自己去驛站寄件的時間。軟件中的“設置”功能為用戶提供了一些個性化的設置。該軟件的工作流程如圖4所示。

3.3 快遞員微信小程序軟件

快遞員微信小程序軟件包括掃描、群發短信、訂單處理、實名寄遞等功能。快遞員投遞快遞時，可以通過“掃描”功能掃描快遞單上用戶的信息，系統將自動匹配空閑的快遞柜，并在快遞員將快遞順利放入快遞柜后，自動給用戶發送取件消息。同時快遞員也可以通過“群發短信”功能將派送完成的快遞信息以短信的方式發送到用戶手機上。快遞員通過“訂單處理”功能可以準確地查看到每個快遞的投遞狀態，及時對快遞的投遞進行處理，提高派發效率。如果有用戶需要寄件，那么快遞員可以采用“實名寄遞”功能完成快遞的收取及遞寄。該軟件的工作流程如圖5所示。

4" "結束語

本文設計了一款基于物聯網的新型快遞柜，快遞員通過該裝置可以直接將快遞送到用戶手中，節省了用戶的取件時間，提高了投遞效率，改進了物流末端的配送方式。由于系統目前還處于研究設計階段，部分功能尚未實現，需要進一步探索和完善系統功能。將來，該快遞柜投入使用后能夠改善物流末端的配送形式，實現物流最后一千米便捷、高效、安全的配送。

參考文獻

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