窦威1李志刚2魏双燕3蒙萌康4张丹5张柏6 通讯作者：李志刚
辽宁科技大学电子与信息工程学院,辽宁省 鞍山市 114000
摘要：近年来，我国的物联网行业有了很大进展，快递自取系统也越来越先进。快递自取箱终端以嵌人式微处理器S3C6410为主控器，实现扫码自主存件、短信自动通知客户、验证码校验自助取件、异常邮件处理以及紧急报警等功能，经过测试，该系统在实际环境中运行稳定，能够高效、安全、快捷地完成投送，可广泛布设于小区、单位等公共场所，具有十分广阔的市场应用价值。
关键词：物联网；快递；自取
引言
快递自取服务具有浅接触、 短暂性、 社会化三个特点, 其服务内涵有异于传统快递服务。考虑到不同国别的产业环境和管理文化对顾客服务诉求存在影响, 依托中国本土快递配送服务样本开发快递自取点服务质量量表也有一定的探索价值。
1项目背景
快递自动取货系统主要用于快递寄存，客户取件等实现各项快递业务流程。近几年来，随着电子商务领域的快速发展，快递行业也在不断的转型升级，面对越来越多的快递需求，希望能通过物联网技术来提高工作的时效性，物联网快递自取机也就应运而生。末端配送服务，是快递价值的最终体现，直接关系到用户对快递和电商服务的满意度的提升。末端配送物流存在服务区域分散、需求随机等特点，随之而来难控的服务质量制约着电子商务的健康发展。社区门店、校园配送等末端配送模式不断涌现，从而造成了排队取件浪费时间现象，这是因为人工查找包裹效率低，耗时耗力。那么在末端配送服务中实现突破与创新，更好地来提升快递服务水平，成为各快递企业抢占市场份额的重要手段。快递自取机是末端配送创新物流服务的重要手段，基于物联网的快递末端配送模式是必然趋势。
2研究现状
针对上面的问题，我们设计了物联网快递自取系统。系统通过快递集中、采集用户电话号码并发送短信综合运用物联网技术、无线传输技术通过射频识别（RFID）、树莓派操作系统，云短信传输系统等传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别和管理的一种网络系统。快递自取作为一种新兴的快递投送模式，安全而高效，随时取件，有效保护业主隐私，且实现了集中投递，也能有效减少快递员工与取件人员之间的冲突。
3基于物联网的快递自取系统
3.1快递自取箱终端设计
（1）主控模块。物联网网关以Ｓ3Ｃ6410嵌入式处理器为核心，外扩ROM／RAM存储器、4通道UART、网卡控制芯片DM9000、LCD采分身份验证Ｔ触摸屏等硬件，支持嵌人裁剪后的Linux操作系统。物联网网关通过UART串口与条形码扫描模块、GPRS模块、传感器模块以及箱体控制模块完成信息的交互，通过ＤＭ9000芯片控制以太网口将终端信息发送给物流中心服务器。GPRS模块选用ＳＩＭＣ０Ｍ公司的ＳＩＭ300模块，通信速率设定为115200ｂｐｓ，数据格式设定为ＰＤＵ，通过ＡＴ指令集实现物联网关与用户之间的短信发送和接收。（2）箱体控制模块。为了满足多样式的快件种类，快递自取箱设计为多种大小的单元柜，并为体积较小的信件类邮单设计了专门的投递式存储柜，以提高储存空间利用率。箱体控制模块以ＳＴＣ89Ｃ52单片机为主控器，由三极管放大电路和继电器构成驱动电路，每个单元柜都安装有电磁锁及干簧管检测器，主控器通过ＵＡＲＴ接口接收来自物联网关的柜号命令，通过驱动电路控制指定编号单元柜电磁锁打开，并通过安放在柜门闭合处的开关传感器检测柜门的开关状态。（3）传感器模块。快递自取箱内不同位置安放有温湿度、烟雾传感器，每个单元柜的柜门闭合处均设有开关传感器，对自取箱内微环境进行监控，一旦发生快件自燃、单元柜被强行打开、温湿度环境异常等紧急事故，物联网网关立即向物流中心发送报警信息请求救援。
自取箱内传感器模块是由多个传感器采集节点构成，每个传感器采集节点都是由基于ＣＣ2530芯片的无线收发模块外扩不同类型传感器构成，以电池供电分布于箱体的不同位置，多个传感器采集节点的检测信息以无线方式汇聚到协调器节点，协调器节点通过ＵＡＲＴ接口将数据发送给物联网网关，构成星酬络拓扑结构箱体微环境感知无线网络，实现对箱体的安全性检测。
3.2系统功能结构
（1）快递数据录入单元：采用python与OpenCV协调进行采集快递；单上收件人的电话号码与快递单号，识别条形码（获取相应的物流信息）等等；（2）短信云平台发送单元：采用python3.7对榛子云短信网站对调用图像处理获取的收件人电话号码发送取货信息；（3）自动摆货单元：通过接受摆货信息后树莓派进行数据库里查找空位，调用小车与三维电机进行摆货工作；（4）树莓派图像界面显示单元：采用python对树莓派进行取快递可视化界面设置；（5）无线数据通信单元：选取无线通信方式：我们采用NRF2401无线通信，NRF2401采用的是SPI通信协议，传输速度相对较快，还可以实现多节点的信息的传输。成本较低，符合我们的需求；（6）信息处理单元：使用树莓派Linux操作系统，接受各个窗口的数据信息综合处理，并调用相应的外部设备；（7）信息显示单元：将用户输入的取货信息进行屏幕显示，同时界面还要进行取货人面部信息的录入，调用数据库里相应的取件人的相应信息，并且调用外设取货。
3.3自助取件流程分析
取件时，用户可以采用回复验证码短信和界面输入验证码两种方式进行身份验证，快递自取箱接收到用户的取件验证码后，自动封装用户验证信息（手机号＋验证码）发送给物流中心，由物流中心查询快件信息库完成用户身份验证并提取快件存储柜号，将柜号信息发送给自取箱终端控制其打开相应柜门。用户取件成功后，快递自取箱将相应信息反馈给物流中心完成数据库更新。
3.4其他辅助单元设计
（1）电源单元：将为各信息采集单元和信息中央处理单元所需用的电源信号，为上述单元提供持续工作电源；（2）摄像头模块：对取快递的人员进行拍照记录。
4创新点
(1)快递自动摆货，提货过程；(2)保护了收件人的相应信息；(3)减少了人工操作的误差（信息录入错入等）；(4)快递摆货提货一体化，很大程度的提高工作效率；(5)采用Linux多任务的调度相互协调工作，提高了机器的工作效率。
结语
综上所述，本文将物联网、嵌人式、传感器、ＧＰＲＳ等技术引人快递自提领域，构建了一种高效、安全、易用的快递自取系统，有效的解决了物流配送的“最后一公里”问题。系统采用存储匹配算法实现不规则快递的最优化存储，采用无线传感器网络实现自取箱内微环境实时安全监测，采用短信发送校验码完成客户身份认证，降低快递存储成本，提高物流投送的效率，保证快递存储安全性。本系统的开发与应用极好地迎合市场，为构建快递行业中的客户末端配送体系提供了一种快捷放便的方案，其推广和使用必将带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献
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基金项目：辽宁科技大学大学生创新创业训练计划项目经费支持（项目编号：202010146024）