基于物聯網的智能防盜可伸縮式雨傘架的研制

劉玉婷 許玥 孟祥毅 錢偉杰 蔣一正

摘要：該文研制的基于物聯網的智能防盜可伸縮式雨傘架主要用于解決在人流量較大的場所如何方便安全地存取雨傘的問題。該雨傘架由可伸縮式收納箱和智能雨傘鎖組成。不使用時，箱體合攏。使用時，箱體打開，用戶通過手機掃碼，開鎖存傘，再次掃碼認證身份后取傘。其中的智能鎖系統基于物聯網技術，包括遠程服務器、主控制器及若干智能鎖節點，使該雨傘架在大量存取雨傘且可調整大小節省空間的同時實現了防盜功能。

關鍵詞：物聯網;智能鎖;可伸縮;雨傘架;防盜

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）27-0190-03

1 引言

雨傘是人們在雨天出行時最常用來遮風擋雨的器具。然而，在室內不使用雨傘時，雨傘該如何存放就是目前存在的一大問題。例如，上班族會將雨傘放在辦公室桌邊，造成地面積水，以致發生滑倒、絆倒等意外;學生們去圖書館時，會將雨傘放在進出口附近且擺放雜亂，這不僅會影響圖書館的整體形象，而且經常會發生誤拿雨傘或雨傘被踩壞的情況;此外，人們在商場購物時，雖可使用商場提供的塑料袋套住雨傘防止滴水，但仍然很不方便行事。

目前，常用的公共雨傘架規格普遍較小，多集中于酒店、地鐵站等，其采用的防盜措施是將雨傘鎖在雨傘架的鎖位內，并通過鑰匙開啟鎖孔取走雨傘。這種存放方式有些死板且鑰匙容易丟失。因此，在物聯網技術成熟的今天，如何利用物聯網等方面技術在人流量較大的場所解決雨傘存放且不被損壞或盜取的問題十分具有研究意義。

2 總體方案介紹

本文主要從機械結構和智能鎖控制系統兩個方面來研制一種基于物聯網的智能防盜可伸縮式雨傘架。其中，機械結構方面主要包括可伸縮式箱體、智能鎖收納和集水裝置結構的設計，使雨傘架可以伸縮，在打開時能夠存放數百把雨傘，而合攏時只占用很小的空間。智能鎖控制系統方面主要包括主控制器、遠程服務器和智能鎖節點的設計，通過手機掃描二維碼開啟智能鎖進行雨傘存取操作，使雨傘架的使用更加方便快捷。

2.1 機械結構介紹

2.1.1 可伸縮式箱體結構

雨傘架由左右兩個相同大小的空心箱體組成，中間部分裝有梯度排列的數根沿軸向收縮的伸縮桿。伸縮桿數目與伸縮段數可調。每側箱體下部裝有四個萬向輪方便箱體合攏或整體移動。左側箱體底部放置有抽拉式集水裝置，左側箱體頂部預留空間用于安裝通訊設備。

當雨傘架處于使用狀態時，箱體分離使伸縮桿伸展至最長。每根伸縮桿上可放置20把智能鎖。箱體底部的抽拉式集水裝置從左側逐一抽出伸展，最右端與右側箱體固定。

當雨傘架處于非使用狀態時，箱體合攏使伸縮桿收縮至最短。所有智能鎖收納在箱體內，集水裝置不抽出。

2.1.2 智能鎖收納結構

根據不同地方雨傘存儲量的大小需求，雨傘架設計了多種型號。存儲量大小不同的雨傘架在智能鎖結構方面設計了兩種收納結構以實現快速收縮箱體。

在雨傘架較小，即只需存放一百把傘以下的時候，收納結構采用滑動方式。伸縮桿和箱體內部結構構成了智能鎖的導軌，在箱體合攏或者展開時，智能鎖滑入箱體內部收納或者滑出箱體外部到伸縮桿上。這樣有利于在人工收縮雨傘架時將鎖快速滑到箱體內部。

在雨傘架較大，即需要存放數百把傘的時候，收納結構采用快拆方式。將若干個智能鎖固定在同一個滑軌上，滑軌可直接在伸縮桿上安裝或拆卸，且可直接接通電源為固定的智能鎖充電，續航能力更好。

2.1.3 集水裝置結構

左側箱體底部放置由蓄水箱和伸縮式水槽構成的集水裝置。箱體分離時，水槽拉伸至右側箱體并固定。箱體合攏時，水槽收于蓄水箱中。整個集水裝置有一定傾斜度，左低右高，確保雨水順流進蓄水箱中。蓄水箱設計為抽屜型，收集一定雨水后，將水槽收回蓄水箱中，再一并向外拉出箱體，可進行雨水的后續處理利用。

2.2 基于物聯網的智能鎖控制系統介紹

2.2.1 系統結構方案

該基于物聯網的智能鎖控制系統包括遠程服務器、主控制器以及若干智能鎖節點。遠程服務器與主控制器之間通過3G/4G或WiFi網絡互連，主控制器與智能鎖節點間通過ZigBee網絡互連。

智能鎖節點視應用場合的不同，既可采用鋰電池供電，由光伏電池板或外部電源實現鋰電池的充電，也可由外部電源直接供電，無須配置鋰電池和光伏電池板。智能鎖開關狀態通過鎖狀態輸入電路由CPU讀取，供系統記錄鎖開關信息。

遠程服務器接收用戶掃描智能鎖系統二維碼發出的存取物品請求后，通過3G/4G或WiFi網絡向主控制器發出指定智能鎖節點的開鎖指令，主控制器接收該指令后通過ZigBee網絡控制指定智能鎖節點開鎖，實現物品存取，同時，智能鎖節點通過ZigBee網絡向主控制器報告本節點智能鎖開啟或關閉狀態，并由主控制器通過3G/4G或WiFi網絡報告給遠程服務器，存儲于系統數據庫，用于判別用戶存取物品的動作是否正常完成。

2.2.2 服務器認證流程

該智能鎖控制系統的遠程服務器主要用途為認證判斷用戶身份信息。服務器會明確用戶是否信用缺失，若為失信用戶，則認證失敗不能使用雨傘架存取雨傘。若認證成功，系統即會判明是存傘還是取傘行為，并給節點發出相應的指令。

此外，該系統含有數據處理程序。遠程服務器發出用戶存取物品的開鎖指令后，將等待主控制器節點返回相應的開鎖狀態，若開鎖失敗，則記錄開鎖失敗次數，并重試開鎖過程，若開鎖失敗次數超限，則提示系統故障并報修，同時提醒用戶聯系客服處理物品存取事宜。若開鎖成功，則將用戶存取件信息記錄至系統數據庫，并等待用戶是否在限定時間內完成關鎖動作，若關鎖動作正常完成，則記錄用戶關鎖動作至系統數據庫，整個物品存取過程結束。若關鎖動作超時未完成，則累積用戶未完成關鎖的次數，若次數超限，則將該用戶記入失信名單，禁止該用戶未來繼續使用本系統。

3 用戶操作流程

用戶操作的具體流程為用戶通過手機等智能設備掃描本系統的二維碼，進入遠程服務器系統登錄頁面。若用戶不同意登錄系統，則可直接退出關閉系統;若用戶同意登錄系統，則通過QQ、微信、支付寶等第三方應用授權登錄系統。登錄成功后將等待遠程服務器對用戶進行信用認證，若認證失敗，提示失敗信息重新回到初始掃碼狀態;若認證成功，則遠程服務器向智能鎖主控制器發出開鎖指令。若開鎖成功，用戶即可存取物品，并在存取結束后及時關鎖，完成物品存取過程;若開鎖失敗，用戶在看到失敗信息提示后，應重新掃描二維碼或聯系客服尋求解決方法。

4 總結

本文討論的是基于物聯網的智能防盜可伸縮式雨傘架的研制。現階段，雨傘的存放方式并不能很好滿足人們的日常需求，也不符合當下科技發展的趨勢。結合當前飛速發展的物聯網技術，本文設計的可伸縮式雨傘架包含的智能鎖控制系統使存取雨傘更加方便安全。該雨傘架既可合理利用空間存放大量雨傘，又可智能化處理用戶信息，極好地解決了當下存在的各種問題。同時，該基于物聯網的雨傘架在智能控制、箱體結構等方面仍具有進一步研究和完善的價值。

【通聯編輯：代影】