基于物聯(lián)網(wǎng)的新型模塊化共享快遞盒

姚松伯，黃婷婷

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基于物聯(lián)網(wǎng)的新型模塊化共享快遞盒

姚松伯，黃婷婷

（蘭州理工大學，甘肅 蘭州 730050）

本產(chǎn)品屬于物聯(lián)網(wǎng)及快遞服務領域，針對快遞行業(yè)設計研發(fā)的新型環(huán)保型包裝材料，建立可循環(huán)、可回收的共享快遞服務系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)及電子面板的NFC標簽的智能化使得快遞服務系統(tǒng)更便捷、更安全，快遞盒結(jié)構(gòu)的模塊化設計適用于多種產(chǎn)品的包裝使用，經(jīng)過對新型環(huán)保材料及設計結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新，確保材料的循環(huán)使用，實現(xiàn)產(chǎn)品的共享化，以此來填補快遞行業(yè)在標準化建設方面的空白，同時保護環(huán)境，促進社會經(jīng)濟的良性發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)；共享快遞盒；智能化；共享化

1 研究背景

國家郵政局發(fā)布的《中國快遞領域綠色包裝發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢報告》顯示，電商正在急速發(fā)展中，2017年全國快遞業(yè)快遞運單和快遞電子運單總使用量超過300億個，快遞行業(yè)消耗的包裝箱總量約86億個。如此龐大的市場，對于伴生于電商產(chǎn)業(yè)的物流行業(yè)而言，帶來的是機遇，也是挑戰(zhàn)。

作為一個規(guī)模化、新型化的行業(yè)，快遞業(yè)在標準化建設方面依然存在一定的空白地帶。電商產(chǎn)業(yè)在時代前沿得以快速登頂?shù)谋澈螽a(chǎn)業(yè)——物流，正面臨著背負“污染環(huán)境”之罪的嚴峻現(xiàn)實。在我國，涉及包裝的國家規(guī)范只有一個，即國家郵政局制定的《快遞業(yè)務操作指導規(guī)范》，其中規(guī)定快件封裝時應該使用符合國家標準和行業(yè)標準的快遞封裝用品，充分考慮安全因素等，但對于過度包裝問題卻沒有具體規(guī)定。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會發(fā)布的《快遞封裝用品國家標準》，對包裝袋的種類規(guī)格、技術要求、包裝、標志等方面提出了全面要求，但因為級別太低，僅僅作為推薦性行業(yè)標準，并不具備法律的強制性。

如今，市面流通的物流快遞包裝用料難以自然降解，在增加用料成本的同時，帶來了巨大的環(huán)保成本。此外，部分商家的過度包裝、資源浪費也為環(huán)境帶來了更多負擔。據(jù)悉，由快遞包裹產(chǎn)生的百萬噸包裝廢棄物，實際回收率不足10%，剩余部分的缺口，仍需要砍樹伐木來解決。此外，生產(chǎn)過程中還會消耗煤、電等能源，對水、大氣等環(huán)境也造成了新的污染。

因為現(xiàn)實的窘境以及資源無法循環(huán)利用的困境，所以針對物流行業(yè)提出了環(huán)保款共享快遞盒的構(gòu)想。

2 產(chǎn)品簡介及技術創(chuàng)新點

該共享快遞盒基于物聯(lián)網(wǎng)的快遞服務系統(tǒng)，其核心是利用共享的理念實現(xiàn)“集功能性與環(huán)保型于一體”快遞盒的循環(huán)使用，使其富有人性化，又具有環(huán)保意義，改善生態(tài)環(huán)境，體現(xiàn)今后發(fā)展綠色環(huán)保的趨勢。

采用新型模塊化共享快遞盒代替?zhèn)鹘y(tǒng)常用紙箱，每個共享快遞盒成本不高，而且使用PET環(huán)保型材料，可循環(huán)使用1 000余次，具有低成本、高頻次利用、充分使用、綠色環(huán)保等特點。采用物聯(lián)網(wǎng)智能鎖保證快遞安全，同時通過快遞盒識別二維碼作為快遞盒的唯一標識信息。盒身設有電子面單，電子面單內(nèi)的NFC標簽儲存快遞信息，有效地杜絕外人得到發(fā)件人、收件人的個人信息，保護發(fā)件人、收件人的個人隱私安全。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)智能鎖

基于STM32F103C8T6的主控芯片，設計制作了智能鎖的無線信號接收模塊、控制模塊、鎖舌驅(qū)動器和電源模塊。無線信號接收模塊與控制模塊相連，接收來自快遞服務系統(tǒng)的開鎖指令；控制模塊用于解析無線信號接收模塊的指令信息，并且控制鎖舌驅(qū)動器；鎖舌驅(qū)動器與控制模塊相連，用于驅(qū)動鎖舌驅(qū)動器鎖舌的伸出或收回；電源模塊為無線信號接收模塊、控制模塊和鎖舌驅(qū)動器供電。同時，物聯(lián)網(wǎng)智能鎖為貨物的安全提供保障，有效地解決了快遞冒領、失竊等一系列問題。

2.2 智能電子面單

智能電子面單內(nèi)設有NFC標簽，NFC標簽內(nèi)儲存包括發(fā)件人、收件人以及共享快遞盒的信息，具體包括NFC芯片以及芯片連接的天線，其中NFC芯片由射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶單元及儲存單元組成。射頻前端將天線中接收到的信號轉(zhuǎn)換為直流信號為芯片提供電源，并提取工作信號；模擬前端為芯片提供穩(wěn)定的電壓及對射頻前端的包絡信號進行操作處理；數(shù)字基帶單元將從模擬前端收到的信息進行處理后輸出對射頻前端、模擬前端以及自身的控制信號。智能電子面單在實現(xiàn)替代紙質(zhì)快遞單以及快遞單回收的基礎上，有效地杜絕外人得到發(fā)件人、收件人的個人信息，保護發(fā)件人、收件人的個人隱私安全。

2.3 新型模塊化可拼裝型

2.3.1 包裝盒面板設計

本快遞盒采用固定規(guī)格大小的PET板相拼接的形式，PET板材上內(nèi)外有一層薄層泡沫板。內(nèi)層泡沫板較厚，用于保護快遞盒中的物品，減少其受沖擊時的損害。外層泡沫板用于保護板材不被磨損，同時減少快遞分揀時對快遞盒造成的沖擊傷害。泡沫板分為藍、紅兩種顏色，用于包裝員直觀地判斷出快遞盒拼板的數(shù)量，以達到快速組裝快遞盒的目的。

2.3.2 包裝盒接縫設計

每兩個快遞盒的長邊都通過卡扣相互銜接，并由一根金屬軸貫穿其中。由于轉(zhuǎn)軸內(nèi)置，因此拼接板只能向外凸出，而不能向內(nèi)凸出，從而避免了包裝運輸過程中，因外力沖擊造成拼接板向內(nèi)凹而導致內(nèi)部快遞物品受損。

在拼接板外一側(cè)設計了一個鎖扣結(jié)構(gòu)，當兩拼接板并靠在同一平面時，用拇指下按右側(cè)板的按鈕，并往前推，按鈕另一端便會插入另一塊板內(nèi)，松手后，按鈕另一端的凸起便會在彈力的作用下扣住另一塊板。當兩塊拼接板按上述方式鎖扣住后，拼接板便失去了向外凸出的條件，兩塊拼接板也變成了一塊更大的拼接板。當快遞盒的所有拼接板按上述方式鎖住后，快遞盒的任何一個面都不會因為快遞的自身質(zhì)量而產(chǎn)生向外的變形。

2.3.3 側(cè)面板設計

側(cè)面板截面呈“C”字形，由PET樹脂制成，其上下兩端有呈斜向的凸出，它是設計用來卡住拼接板沿短邊的卡槽，使快遞盒失去側(cè)移條件，同時用于封住快遞盒的側(cè)面。整個側(cè)面板由若干個“C”形板用薄層橡膠連接而成，使側(cè)面板具有由“C”形板提供側(cè)向抗彎、薄層橡膠提供縱向伸縮的特性。

2.3.4 “V”形卡扣設計

當側(cè)面板拉伸至覆蓋側(cè)面后，快遞盒仍會在側(cè)面板端，兩個面的交界處留下一道縫。顯然這并不滿足快遞盒在使用過程中的保密及安全要求。同時，由于縫隙的存在，快遞盒極易因為外力的沖擊而遭受損害。因此，本項目特意設計了一種“V”形的卡扣，用于包住直角處的縫隙。使用時只需要沿著拼接板和側(cè)面板的卡槽插入，即可牢牢鎖住整個快遞盒。

2.4 集功能型與環(huán)保型一體材料

本快遞盒采用PET樹脂。PET是乳白色或淺黃色高度結(jié)晶性的聚合物，表面平滑而有光澤。抗疲勞性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，具有熱塑性塑料中最大的韌性；電絕緣性能好，受溫度影響小，但耐電暈性較差；無毒、耐氣候性、抗化學藥品穩(wěn)定性好；吸濕性高，成型前的干燥是必須的；耐弱酸和有機溶劑，但不耐熱水浸泡，不耐堿。

通過成核劑以及結(jié)晶劑和玻璃纖維增強的改進，PET除了具有PBT的性質(zhì)外，還有以下的特點：①熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性通用工程塑料中最高的；②因為耐熱高，增強PET在250 ℃的焊錫浴中浸漬10 s，幾乎不變形也不變色；③彎曲強度200 MPa，彈性模量達4 000 MPa，耐蠕變及疲勞性也很好，表面硬度高，機械性能與熱固性塑料相近；④由于生產(chǎn)PET所用乙二醇比生產(chǎn)PBT所用丁二醇的價格幾乎低一半，所以PET樹脂和增強PET是工程塑料中價格最低的，具有很高的性價比。

3 產(chǎn)品應用

圖1為采用共享快遞盒的快遞方法流程示意圖。

圖1 流程示意圖

〔編輯：辛霞〕

2095－6835（2018）21－0136－02

F259.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.136