一款智能化外賣箱的設計

摘 要：隨著在線食品配送行業的迅猛發展，配送效率和食品安全成為重中之重的同時也暴露出外賣配送過程中食品保溫、食品安全等配送質量問題。外賣箱作為外賣餐飲配送的主要工具，現階段其發展還存在很大的改進空間。針對配送過程中遇到的各類實際問題，該研究通過資料查詢與市場調研，對外賣箱的關鍵技術進行深入分析。這些技術包括溫度控制技術、實時位置跟蹤技術、湯汁灑漏監測及安全鎖定技術等。研究詳細闡述這些技術對于解決配送過程中的問題所起到的作用，并對外賣箱發展前景進行展望，旨在通過技術創新提高食品配送過程的效率和安全性。研究結果表明，外賣箱的技術創新對于提升配送服務的整體質量和效率具有顯著影響，對食品配送行業的可持續發展具有重要意義。

關鍵詞：智能化外賣箱；食品安全；溫度控制系統；實時位置跟蹤；可持續發展

中圖分類號：TB472 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）29-0048-05

Abstract： With the rapid development of the online food delivery industry， delivery efficiency and food safety have become top priorities， while also exposing quality issues such as food insulation and food safety in the delivery process. As the main tool for food delivery and catering delivery， delivery boxes still have a lot of room for improvement in development at this stage. In response to various practical problems encountered during the delivery process， this study conducted in-depth analysis of key technologies for selling containers to the outside world through data search and market research. These technologies include temperature control technology， real-time position tracking technology， soup spill monitoring， and safety locking technology. The study elaborates on the role of these technologies in solving problems in the distribution process， and looks forward to their development prospects， aiming to improve the efficiency and safety of food distribution through technological innovation. The research results indicate that technological innovation in food delivery boxes has a significant impact on improving the overall quality and efficiency of delivery services， with great significance for the sustainable development of the food delivery industry.

Keywords： intelligent takeout box; food safety; temperature control system; real-time location tracking; sustainable development

隨著在線外賣平臺的迅速發展，外賣服務已成為現代城市生活的重要組成部分。然而，傳統的外賣配送過程中存在多個問題，如食品安全、配送效率及用戶體驗等，這些問題亟需通過技術創新來解決。智能外賣箱的設計便是在這樣的背景下應運而生，旨在通過高科技手段提升外賣服務的整體質量和效率。

在國內外，關于外賣配送的研究與實踐已經展開多年。國外的研究往往集中在物流優化和自動化配送系統上，例如使用無人機和自動駕駛車輛進行配送。而國內的研究則更加關注配送過程中的食品安全和用戶體驗問題，諸如食品保溫箱的設計改進、配送路徑的優化等。盡管這些研究和實踐在一定程度上提高了外賣配送的效率和安全性，但仍存在局限性，如食品保溫技術的不足、配送過程中的食品損壞問題，以及用戶對于配送狀態信息透明度的需求未能充分滿足等。

本智能化外賣箱方案在繼承和吸收現有研究基礎上，進行了多項創新。首先，通過集成高精度溫度傳感器和溫控裝置，能夠更有效地保持食品在最佳溫度下運輸，無論是熱食還是冷飲。其次，利用UWB無線測距模塊和電子鎖技術，大大提高了外賣在運輸過程中的安全性，有效避免了食品的撒漏或丟失。此外，通過雨滴檢測傳感器，可以實時監測外賣箱內部的濕度情況，防止湯汁等液體食品在雨天灑漏，確保食品完整送達消費者手中。最為突出的創新點之一是，該智能化外賣箱還配備了GPS定位功能和移動應用接口，這不僅使得配送過程更加透明化，而且極大地提升了用戶的交互體驗，使用戶能夠實時跟蹤外賣狀態，并進行簡單操作。

相比于現有的外賣配送解決方案，本文設計的智能化外賣箱在保證食品安全、提升配送效率及優化用戶體驗等方面具有顯著優勢。它不僅適應了現代城市快節奏的生活方式，也為外賣行業的未來發展提供了新的可能性和機遇。通過這些技術創新，智能化外賣箱預計將成為外賣配送領域的一個重要里程碑，引領行業向更高的服務質量和效率邁進。

1 智能化外賣箱的優勢

新型智能化外賣箱在設計和功能上的獨特創新，使其在提供高效、安全的食品運輸服務方面遠超市場上現有的傳統外賣箱解決方案。通過集成溫度傳感器和溫控裝置，本設計能夠根據不同食品的特定需求自動調節箱內環境溫度，無論是炎熱的夏季還是寒冷的冬季，都能確保食品在運輸過程中維持其最佳食用狀態。這一點對于保證食品質量，尤其是對溫度敏感的食品，如壽司、冰淇淋或熱湯等，具有至關重要的意義。

除了溫度控制之外，本智能外賣箱還裝備了高精度GPS定位系統、UWB無線測距模塊、電子鎖，以及與移動應用程序的接口連接。這一系列功能的集成，不僅使得消費者能夠實時追蹤其訂單的精確位置，還極大地增強了外賣配送過程的安全性和互動性。通過移動應用程序接口，用戶可以輕松進行交互操作，如遠程解鎖或鎖定外賣箱，這在保護食品安全、防止未授權訪問時尤為重要。

此外，通過將多種功能集成于外賣箱本身，本文設計有效地突破了平臺技術的限制，不僅提高了外賣服務的可靠性和便捷性，還極大地拓展了外賣箱的潛在應用場景。從傳統的家庭送餐服務到大型活動的食品供應，甚至是在偏遠地區或不便直接送達的場合，本智能化外賣箱均能提供無與倫比的解決方案。

1.1 產品的科學性

智能化外賣箱的科學性主要體現在其高度集成化和智能化的設計理念上，通過引入現代電子技術和智能感應系統，提升外賣配送的效率和食品安全性。首先，該外賣箱采用溫控技術，能夠根據內部食物類型自動調節保溫或制冷的溫度，確保食物在配送過程中保持最佳狀態。其次，箱體設計了泄漏監測系統，能夠實時監控并預警可能的液體泄漏，避免配送過程中的污染和損失。此外，智能距離感應鎖結合了安全與便利，確保食物在配送過程中的安全，同時為消費者提供便捷的取餐體驗。通過這些創新的設計，智能化外賣箱不僅提高了配送的效率和安全性，還優化了用戶體驗，展現了其深厚的科學技術基礎和實用價值。

1.2 產品的先進性

與市場上現有的傳統外賣箱相比，這款智能化外賣箱融合了多項科技創新，顯著提高了外賣配送的效率和食品安全性。首先，其溫控技術能夠根據食物種類智能調節內部溫度，無論是需要保溫還是保冷的食品，都能在最適宜的溫度下被運輸，這一點遠超過傳統外賣箱僅能提供單一溫度環境的局限。其次，智能泄漏監測系統能夠及時發現并預警任何液體泄漏情況，保證了配送過程中的清潔與安全，這在傳統外賣箱中是很難實現的。智能距離感應鎖則為消費者提供了一種更加安全便捷的取餐方式，通過智能設備即可實現遠程解鎖，而這一功能在傳統外賣箱中也是缺失的。再加上自平衡機制，能有效避免因路況不佳導致的食物翻倒和泄漏，提高送餐質量。綜上所述，這款智能化外賣箱通過其獨特的功能整合，不僅大幅提升了食品在運輸過程中的保鮮度和安全性，同時也優化了配送效率和用戶體驗，顯著領先于市場上的傳統外賣箱解決方案。

1.3 產品的獨特性

這款智能化外賣箱的獨特性體現在其創新的設計和技術應用上，為外賣配送行業帶來革命性的改進。首先，它采用智能溫控技術，能夠根據內部存放的食物種類自動調節溫度，無論是熱食還是冷飲，都能保持其最佳食用狀態。其次，外賣箱內置的泄漏監測系統能實時檢測并預警任何可能的液體泄漏，從而避免在配送過程中造成食物浪費及對其他物品造成污染。智能距離感應鎖則為應用者提供了一種安全便捷的取餐方式，通過智能設備即可輕松解鎖，大大提升了取餐的便利性和安全性。這些功能的整合不僅顯著提高了食品在配送過程中的安全和保鮮度，同時也優化了配送效率和用戶體驗，體現了該智能化外賣箱在技術創新和應用方面的先進性和獨特性。

2 智能化外賣箱的技術原理

圖1為智能化外賣箱的結構示意圖，圖2為智能化外賣箱的技術原理圖。

智能化外賣箱的技術架構是圍繞STM32F103主控芯片1設計的，它是整個系統的大腦。這款芯片的優勢在于其處理速度快，可靠性高，適用于實時數據處理，是連接各個傳感器和執行器的關鍵。通過串口和IIC、GPIO接口，主控芯片與MPU-60502陀螺儀、DS18B20溫度傳感器3及DM524C步進電機驅動器4相連，分別負責箱體傾斜度的檢測和溫度的實時監控。

MPU-6050陀螺儀2具有高精度的傾斜角度檢測能力，它可以感知外賣箱即使是微小的移動或傾斜，并通過高達400 kHz的I2C傳輸數據。通過獲取的傾角數據來控制步進電機12的運動，以確保箱體在運輸過程中始終保持平衡，避免食物因顛簸而損壞。

DS18B20溫度傳感器3的溫度測量范圍廣（-55 ℃～+125 ℃），測量誤差僅為±1 ℃。通過該傳感器準確測量箱內溫度，從而控制半導體調溫模塊10對箱內環境進行加熱或降溫，確保食品在最佳溫度下運輸，提高食品質量和顧客滿意度。

HW-028雨滴檢測傳感器5具有數字和模擬輸出，外賣在配送過程中出現撒漏時及時發出警報，通過GPIO接口向主控芯片發送數字信號。而蜂鳴器11則作為反饋裝置，在檢測到液體泄漏時發出聲音，提醒外賣員及時處理。

在定位和安全性方面，UWB無線測距模塊7提供了基于飛行時間（ToF）的距離測量，精度極高，最遠可測量到150 m的距離。而GPS模塊8則提供了全球范圍內的定位服務，支持BDS/GPS/GLONASS等多種衛星導航系統，能夠在復雜的城市環境中實現高精度定位。

電子鎖9是保障食品安全的重要部件，它通過繼電器6的控制，結合UWB模塊提供的距離信息，實現智能鎖定和解鎖。這項技術特別適用于防盜和防止未授權的取餐行為。

整個系統的設計精妙，不僅考慮了實時監控和控制需求，還考慮了能源效率和使用便捷性。通過這些高度集成的模塊和傳感器，智能化外賣箱能夠在保證食品質量的同時，提供安全、便捷的配送服務，這在現代快遞配送行業中具有重要的創新意義。

3 應用價值與轉化前景

3.1 應用價值

在現代社會，隨著在線訂餐服務的普及和消費者對食品安全及配送效率的日益關注，智能化外賣箱的應用價值愈發顯著。本款智能化外賣箱采用了高度集成化的設計理念，通過融合先進的溫度控制系統、自平衡機制、智能鎖與實時定位技術，顯著提升了外賣配送的安全性、效率及消費者滿意度。首先，其溫控系統能夠自動根據食品類型及外部環境條件調節箱內溫度，確保食品在傳輸過程中保持最佳食用狀態，從而有效解決食品保溫效果不佳的問題。其次，箱體的自平衡機制優化了運輸過程中的穩定性，顯著減少顛簸對食品質量的影響，降低了因運輸導致的食品翻倒或包裝損壞的可能性。此外，智能鎖和實時定位系統的應用極大增強了食品在配送過程中的安全性與可追蹤性，為消費者提供了更加安心的用餐體驗。這些創新技術的整合，不僅優化了配送流程，提高了效率，同時也為外賣服務行業帶來了新的發展機遇，展示了智能外賣箱在促進快遞配送服務質量和效率提升方面的巨大潛力。通過這種方式，智能外賣箱不僅回應了現代消費者對于快速、安全、高質量配送服務的需求，也為外賣行業的可持續發展開辟了新的道路。

3.2 轉化前景

3.2.1 市場前景

中國外賣行業正蓬勃發展，用戶規模已達5.44億人，外賣使用率持續攀升，這為智能化外賣箱提供了巨大的市場基礎。調查顯示，95.8%的消費者關注外賣食品安全的新聞報道，體現出消費者對外賣食品安全的高度關切，說明智能化外賣箱有巨大的市場需求。

此外，即時配送服務行業也在迅速增長，2021年的訂單規模達到了279.0億單，未來預計將進一步擴大，預計2026年訂單規模將接近千億級別，達到957.8億單。這一行業的快速發展將直接激發智能化外賣箱的需求，因為它是滿足食品溫度及質量保持的理想解決方案。消費者習慣的改變使線上下單和線下送餐成為新常態，這為智能化外賣箱的市場前景創造了有利條件。

中國外賣行業和即時配送服務行業正迎來歷史性的發展機遇，消費者對外賣食品安全問題的關注促使外賣行業提供有效的解決方案，即時配送服務行業的不斷壯大也為智能化外賣箱等相關產品的市場前景提供了有力支撐。在城市化進程不斷推進的背景下，人們對于快速、安全配送服務的需求將持續增加，為這一市場提供了堅實的增長基礎。

3.2.2 產品前景

在當今快速發展的外賣配送行業中，智能化外賣箱的出現代表了一種創新的解決方案，旨在提升配送效率、保障食品質量與安全。本研究旨在探討智能化外賣箱的市場前景，特別是其在提高外賣服務質量、增強消費者滿意度方面的潛力。

首先，智能化外賣箱采用的高效隔熱材料及溫度控制技術，能夠在運輸過程中為食品提供持續的保溫或保冷環境。此技術不僅保證了食品在送達消費者手中時的最佳食用狀態，也顯著提高了食品的整體質量。此外，智能化外賣箱的保溫性能有望解決傳統配送過程中食品溫度不穩定的問題，從而滿足消費者對熱食與冷食品質的高標準要求。

其次，智能化外賣箱的內置傳感器和連接技術實現了外賣配送過程的實時監控與遠程控制能力。這種智能化化管理提升了外賣配送的透明度和可靠性，使得消費者能夠實時追蹤訂單狀態，進而提高了用戶體驗與滿意度。智能化外賣箱的這一特性，為外賣配送服務提供了新的互動模式，有助于建立消費者對外賣服務品牌的信任與支持。

再次，智能化外賣箱通過采用UV-C紫外線消毒技術，為食品提供了額外的安全保障。在當前消費者對食品衛生安全要求日益增高的背景下，智能化外賣箱的這一創新功能，有助于減少食品在配送過程中的污染風險，增強消費者對外賣食品安全的信心。

最后，智能化外賣箱的設計考慮了其在多種使用場景下的應用潛力，不僅限于外賣配送，還可擴展至家庭和辦公室等多種環境中使用，作為食品的保溫箱或冷藏箱。這種多功能性為智能化外賣箱打開了更廣闊的市場空間，有望吸引更多消費者的關注和使用。

綜上所述，智能化外賣箱憑借其先進的保溫技術、智能化管理、食品安全保障及其他功能，展現了其在提升外賣配送服務質量和效率方面的顯著應用價值。隨著消費者對高質量配送服務需求的不斷增長，智能化外賣箱的推廣和應用有望在外賣配送行業中發揮重要作用，進而推動整個行業的創新發展。

4 結束語

在過去的幾年里，隨著科技的飛速發展和消費者需求的日益增長，外賣行業產生了翻天覆地的變化。智能外賣箱作為這一變革的核心，不僅極大地提高了食品配送的效率和安全性，還顯著提升了消費者的用餐體驗。通過集成先進的溫控系統、實時跟蹤技術、安全加密措施，智能化外賣箱解決了傳統配送過程中的多項挑戰，包括但不限于食品保溫、配送透明度、隱私保護。

此外，智能設計優化了配送效率，減少了配送時間，提高了消費者滿意度。這一進步不僅提升了外賣服務的品質，也為環保和可持續發展作出了貢獻。在促進環保、提升城市生活質量方面也展現出了巨大潛力。通過減少食物浪費和優化配送路線，智能化外賣箱有助于降低碳足跡，為實現可持續發展目標貢獻力量。然而，其廣泛應用仍面臨一些挑戰，包括成本問題、技術標準化及消費者接受度等。未來的發展需要行業內外的共同努力，通過技術創新、政策支持、市場監管等來克服這些障礙。

展望未來，智能化外賣箱的持續創新和應用將是外賣行業不可逆轉的趨勢。隨著技術的進步和消費者需求的多樣化，智能化外賣箱將繼續發展，帶來更加個性化、智能化的配送解決方案。從長遠來看，智能化外賣箱不僅將改變人們的飲食習慣和生活方式，還將推動整個餐飲和物流行業向更高效、更環保的方向發展。因此，繼續專注于智能化外賣箱技術的研發和應用，將對提升民生福祉、促進經濟增長和實現可持續發展目標具有重要意義。

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