快遞物品遠(yuǎn)程自動(dòng)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

劉袁夢(mèng)++黃文彬++許小郡++毋茂盛

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)上購(gòu)物成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑绾芜h(yuǎn)程接收快遞的問(wèn)題變得日益突出，文中設(shè)計(jì)了一個(gè)快遞物品遠(yuǎn)程自動(dòng)接收系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的功能以及軟件和硬件實(shí)現(xiàn)的方法。

關(guān)鍵詞：快遞；藍(lán)牙；互聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程自動(dòng)接收

中圖分類號(hào)：TN919；TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

目前，網(wǎng)購(gòu)已成為億萬(wàn)網(wǎng)民生活中不可或缺的一部分，2015年“雙十一”期間，淘寶的成交額達(dá)到了912億元。近年來(lái)，快遞行業(yè)成為一個(gè)爆發(fā)式增長(zhǎng)的行業(yè)[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的快遞業(yè)務(wù)量已居世界第三位。如何有效地接收快遞變成了日益突出的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本課題設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)物品遠(yuǎn)程接收系統(tǒng)，當(dāng)物主在上班或出差時(shí)，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制快遞物品接收箱。當(dāng)有快遞物品送到物主門口時(shí)，物主可以通過(guò)辦公室的電腦端程序控制快遞箱上的電插鎖打開或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接收快遞物品。

1 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

當(dāng)有快遞到達(dá)時(shí)，物主通過(guò)運(yùn)行在辦公室電腦上的軟件以及互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程打開儲(chǔ)物箱，并通過(guò)IP攝像頭實(shí)時(shí)對(duì)儲(chǔ)物箱進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，確保物品存入儲(chǔ)物箱。物主回家時(shí)，通過(guò)手機(jī)打開儲(chǔ)物箱取出物品。

1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分包括運(yùn)行在辦公室電腦上的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件、運(yùn)行在手機(jī)中的開箱軟件以及儲(chǔ)物箱電路板控制軟件。系統(tǒng)硬件主要由電腦、IP攝像頭、手機(jī)、控制電路板以及儲(chǔ)物箱等組成。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用的硬件雖多，但真正需要開發(fā)的是儲(chǔ)物箱的控制電路板，該電路板通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接收遠(yuǎn)程開箱命令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制繼電器打開儲(chǔ)物箱電控鎖，并檢測(cè)電控鎖是否打開。由于AT89S51單片機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)[2]，所以電路板將AT89S51單片機(jī)作為主控芯片，單片機(jī)和W5100網(wǎng)絡(luò)模塊、HC-06藍(lán)牙模塊、驅(qū)動(dòng)電路、繼電器以及電控鎖共同構(gòu)成儲(chǔ)物箱的控制硬件。W5100網(wǎng)絡(luò)模塊通過(guò)SPI方式與單片機(jī)通信，其內(nèi)部集成了全硬件的TCP/IP協(xié)議棧，使用方便，通過(guò)Socket編程即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其的訪問(wèn)。儲(chǔ)物箱控制板的電路框圖如圖2所示。

2.1.1 互聯(lián)網(wǎng)接口

互聯(lián)網(wǎng)上傳送的信息有其自己的格式，單片機(jī)無(wú)法直接接收，為了方便，本系統(tǒng)采用W5100網(wǎng)絡(luò)模塊，將W5100與家里的路由器相連，接收到遠(yuǎn)程接收PC端程序通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令時(shí)，通過(guò)SPI總線轉(zhuǎn)發(fā)給AT89S51單片機(jī)。單片機(jī)識(shí)別收到的命令后，發(fā)送一個(gè)信號(hào)給繼電器以控制電插鎖的12電源，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)箱的操作。此外，電插鎖對(duì)外擁有5條線，2條為12 V電源線，3條為表示電插鎖開關(guān)狀態(tài)的線。單片機(jī)通過(guò)另外3條線可以了解電插鎖的開關(guān)狀態(tài)。

2.1.2 藍(lán)牙接口

隨著通信技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，目前手機(jī)已成為生活中必備的工具，幾乎人手一機(jī)。手機(jī)的應(yīng)用已擴(kuò)展到控制領(lǐng)域，如用于門禁系統(tǒng)[3]。為了節(jié)省成本和便于操作，儲(chǔ)物箱省去了鍵盤以及LED或LCD顯示器，直接用手機(jī)來(lái)充當(dāng)儲(chǔ)物箱的外設(shè)。手機(jī)具有藍(lán)牙通信功能，本系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)和儲(chǔ)物箱電路控制板上的HC-06藍(lán)牙模塊直接交換信息，以打開儲(chǔ)物箱的電插鎖。

為了方便用戶隨時(shí)查看快遞箱的狀況，系統(tǒng)還增加了一個(gè)IP攝像頭，這樣用戶就可以在電腦前實(shí)時(shí)了解快遞箱動(dòng)態(tài)。

2.2 軟件開發(fā)

本系統(tǒng)的軟件主要包括運(yùn)行在辦公室電腦上的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件、運(yùn)行在手機(jī)中的開箱軟件以及儲(chǔ)物箱電路板控制軟件。

2.2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件的開發(fā)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件主要有遠(yuǎn)程打開儲(chǔ)物箱與實(shí)時(shí)采集監(jiān)視圖像的功能，確保物品能存入儲(chǔ)物箱中。軟件運(yùn)行界面如圖3所示。

2.2.1.1 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制編程

網(wǎng)絡(luò)編程主要用到Socket通信技術(shù)，桌面程序作為Socket服務(wù)器端，單片機(jī)作為Socket客戶端。控制命令見表1所列。

服務(wù)端核心代碼如下：

try （ServerSocket s = new ServerSocket（8189）） {// 等待 Socket 連接

try （Socket incomming = s.accept（）） {

InputStream inStream = incomming.getInputStream（）；

OutputStream outStream = incomming.getOutputStream（）；

try （Scanner in = new Scanner（inStream）） {

PrintWriter out = new PrintWriter（outStream， true）；

while （in.hasNext（）） {

String line = in.nextLine（）；

if （"STATUS_OPEN".equals（line.trim（））） {

// 控制程序界面顯示電控鎖狀態(tài)為開

} else if （"STATUS_CLOSE".equals（line.trim（））） {

// 控制程序界面顯示電控鎖狀態(tài)為關(guān)

}

}

}

}

}

2.2.1.2 圖像采集編程

實(shí)時(shí)監(jiān)視的圖像采集主要通過(guò)遠(yuǎn)程連接IP Camera并調(diào)用其二次開發(fā)API來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中圖像采集是借助于海康威視的IP Camera網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)的，此網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視，圖像、視頻、音頻采集，云臺(tái)控制，報(bào)警等多種功能。設(shè)定好IP Camera的IP地址后，客戶端程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接其IP地址并設(shè)置好端口號(hào)，登錄信息即可通過(guò)API連接至攝像機(jī)。

監(jiān)控程序用到的主要API：

HI_SDK_Init （）；//初始化API庫(kù)

HI_SDK_Login （const HI_CHAR*， const H_CHAR*， const H_CHAR*， HI_U16， HI_S32）；//連接攝像機(jī)

HI_SDK_RealPlay（HI_HANDLE， HI_VOID*， HI_S_STREAM_INFO*）；//實(shí)時(shí)監(jiān)視

HI_SDK_CaptureJPEGPicture（HI_HANDLE， HI_CHAR*）；//抓拍JPEG格式圖片

HI_SDK_StartRecord（HI_HANDLE，HI_CHAR*，F(xiàn)ILE_FORMAT_E，MEDIA_TYPE_E，HI_S32）；//錄制視頻

HI_SDK_StopRecord（HI_HANDLE）；//停止錄制

HI_SDK_Playback（HI_CHAR*， HI_VOID）；//錄像回放等

部分功能實(shí)現(xiàn)程序段如下：

（1）連接IP Camera程序段

BYTE f1， f2， f3， f4；

（（CIPAddressCtrl*）GetDlgItem（IDC_IPADDRESS1））->GetAddress（f1，f2，f3，f4）；//獲取IP地址

adrr.Format（_T（"%d.%d.%d.%d"）， f1， f2， f3， f4）；

USES_CONVERSION；

m_Handle=HI_SDK_Login（T2A（adrr），T2A（userName），T2A（passWord），80）；//連接攝像機(jī)

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)視程序段

HI_S_STREAM_INFO info；//設(shè)置圖像顯示參數(shù)

info.u32Channel = HI_CHANNEL_1；

info.blFlag = HI_TRUE；

info.u32Mode = HI_STREAM_MODE_TCP；

info.u8Type = HI_STREAM_ALL；

HI_SDK_RealPlay（m_Handle，GetDlgItem（IDC_STATIC_Camera）->m_hWnd，&info）；//圖像采集并顯示

（3）抓拍圖像程序段

CString FileName = CTime：：GetCurrentTime（）.Format

（"picture_%y_%m_%d_%H_%M_%S.bmp"） ；//文件名

CString a；

a.Format（_T（"%s＼＼picture＼＼%s"）， s， FileName）；//文件路徑

USES_CONVERSION；

char *path = T2A（a）；

HI_SDK_CapturePicture（m_Handle，path）；//抓拍

（4）錄像程序段

CString FileName = CTime：：GetCurrentTime（）.Format（

"video_%y_%m_%d_%H_%M_%S.avi"）；//文件名

CString a；

a.Format（_T（"%s＼＼record＼＼%s"）， s， FileName）；//文件路徑

char *path = T2A（a）；

e = MEDIA_VIDEO；

HI_SDK_StartRecord（m_Handle， path， FILE_FORMAT_AVI， e， 0）；//錄像

2.2.1.3 手機(jī)開箱軟件開發(fā)

開箱軟件通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)和儲(chǔ)物箱電路板控制軟件交換信息，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開箱；本系統(tǒng)開發(fā)的手機(jī)開箱軟件基于Android系統(tǒng)。藍(lán)牙通信程序的基本流程為藍(lán)牙設(shè)備搜索、藍(lán)牙設(shè)備連接和藍(lán)牙通信三個(gè)部分。程序中主要用到了BluetoothAdapter類、BluetoothDevice類、BluetoothServerSocket類以及BluetoothSoc ket類等。

（1）藍(lán)牙設(shè)備搜索

需要先在AndroidManifest.xml中聲明權(quán)限：

然后調(diào)用BluetoothAdapter類的getDefaultAdapter（）方法獲取藍(lán)牙設(shè)備。

BluetoothAdapter bAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter（）；

if（bAdapter == null） {

//設(shè)備不支持藍(lán)牙功能

}

最后使用BluetoothAdapter的startDiscovery（）方法搜索藍(lán)牙設(shè)備。

（2）藍(lán)牙設(shè)備連接

只有當(dāng)客戶端程序的通用唯一識(shí)別碼（Universally Unique Identifier，UUID）和服務(wù)器端的UUID相同時(shí)才能連接。本系統(tǒng)通過(guò)BluetoothSocket來(lái)創(chuàng)建藍(lán)牙連接，該過(guò)程要使用兩個(gè)類，分別為BluetoothServerSocket和BluetoothSocket。

服務(wù)器端藍(lán)牙連接方法是：

①啟動(dòng)服務(wù)器

BluetoothAdapter bAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter（）；

BluetoothServerSocket serverSocket =

bAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord（YOUR ERVER NAME， YOUR UUID）；

②服務(wù)器監(jiān)聽客戶端連接

serverSocket.accept（）；

客戶端藍(lán)牙連接方法：

a.獲取服務(wù)器端藍(lán)牙設(shè)備BluetoothDevice。

b.客戶端與服務(wù)器連接

BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord（YOUR UUID）；

socket.connect（）；

由于服務(wù)器端進(jìn)行監(jiān)聽客戶端連接（BluetoothServerSocket.accept（））和客戶端對(duì)服務(wù)器的連接（BluetoothSocket.connect（））都會(huì)阻塞線程，因此都使用新的線程。

③藍(lán)牙通信

當(dāng)兩臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備建立好連接之后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙通信采用流形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為此使用以下兩個(gè)方法分別獲得輸入流和輸出流：

BluetoothSocket：BluetoothSocket.getInptuStream（）；//獲取輸入流：

BluetoothSocket.getOutputStream（）；//獲取輸出流

使用下列程序段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀、寫：

讀數(shù)據(jù)（InptuStream）

InputStream reader = socket.getInputStream（）；

byte[] buffer = new byte[1024]；

int n = reader.read（buffer）； //監(jiān)聽輸入流

寫數(shù)據(jù)（OutputStream）

BluetoothDevice device； //連接的藍(lán)牙設(shè)備

BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord（YOUR UUID）；

socket.connect（）； //線程阻塞

OutputStream writer = socket.getOutputStream（）； //獲取藍(lán)牙連接輸出流

writer.write（（YOUR DATA）.getBytes（））； //發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器

（3）控制軟件開發(fā)

控制軟件的功能主要是接收開鎖命令，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電插鎖。控制軟件Vision4由C51編寫，W5100網(wǎng)絡(luò)模塊帶有SDK，編程十分方便。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文運(yùn)用多種技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了快遞遠(yuǎn)程接收系統(tǒng)，有較高的技術(shù)含量和實(shí)際意義，特別是用手機(jī)作為儲(chǔ)物箱輸入和輸出設(shè)備這一想法為業(yè)界提供了一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，對(duì)以后產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。設(shè)計(jì)的接收系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，完全可以滿足用戶遠(yuǎn)程接收物品的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 路宏偉.快遞信息推送技術(shù)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（1）：54-55.

[2] 毋茂盛，張建平，張素群，等.單片機(jī)原理與開發(fā)[M].北京：高等教育出版社，2015.

（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）

（上接第頁(yè)）

[3] 惠春陽(yáng)，陳志浩，胡婷婷，等.基于WiFi與智能手機(jī)的門禁系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（3）：7，9.

[4]胡越，周騰鶴，梁東升.基于藍(lán)牙的安卓平臺(tái)智能燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（5）：14-16.

[5]張貴彬，趙子恒.“互聯(lián)網(wǎng)+”在物流業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用[J].環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2016（6）：87.

[6]付寶玉.基于NFC技術(shù)的自助收發(fā)快遞系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（10）：59-62.

[7]靳世杰.企業(yè)物流管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2014.

[8]張哲瑞.快遞物流管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2015.