基于Android 的智能派件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（南京郵電大學(xué) 江蘇 210003）

近年來，快遞行業(yè)發(fā)展迅猛。末端派送，逐漸成為行業(yè)新的角力點(diǎn)。目前末端派送主要是依靠快遞員本身的業(yè)務(wù)能力和習(xí)慣對快件裝車、派送，因此會(huì)出現(xiàn)派件時(shí)難以取出隨意堆放的快件、由于忘記某一派件區(qū)域快件數(shù)量漏派后返回增加派送時(shí)間、新快遞員不熟悉路況增加派送難度等，這些情況不僅影響派件時(shí)效性，更可能會(huì)造成包裹損壞，影響服務(wù)質(zhì)量；另外，隨著信息化發(fā)展，快遞員派件過程中需要頻繁掏手機(jī)操作派件APP，無疑加重了派送員的派件壓力。為了解決這些問題，本文設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于Android 平臺(tái)的智能派件系統(tǒng)。該系統(tǒng)以APP 的形式運(yùn)行于快遞員的Android 手機(jī)，符合智慧物流[1]的發(fā)展趨勢，提高了末端派送環(huán)節(jié)的效率，有效實(shí)現(xiàn)降本增效。

1 需求分析

在功能分析階段，筆者于2020 年5 月24 日到達(dá)南京圓通棲霞區(qū)分公司就快遞流程、派件軟件使用情況等幾方面內(nèi)容開展調(diào)研。總結(jié)出在快遞派送流程中需要以下功能：

1.1 快遞信息可視化功能

快遞員在快遞分揀時(shí)打開軟件，軟件自動(dòng)根據(jù)收件人所管轄的片區(qū)從服務(wù)器上獲取需派送快件列表。列表信息包含的數(shù)據(jù)項(xiàng)要滿足快遞員正常派件的全部需求，軟件需要提供對這些信息的便捷訪問，以及語音播報(bào)。通過獲取快件的地理信息和不同的派送類別，智能排列。快件生成快件上車規(guī)劃圖，快遞員可以根據(jù)該圖完成上車排序。

1.2 路徑規(guī)劃以及導(dǎo)航功能。

通過獲取快件列表中不同快件的地理位置和不同場景，根據(jù)AI*算法智能生成最短派送路徑。將此最短派送路徑標(biāo)注到百度地圖上，快遞員可以在地圖上清晰看到自己的派送路徑，可以參考此派送路徑進(jìn)行派送。在派送過程中，根據(jù)正在派送快件的地址進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航。

1.3 智能語音交互功能

智能語音是解放快遞員雙手的重要手段。在數(shù)據(jù)采集的過程中，可以通過語音在特定的地點(diǎn)采集所需要的信息。而在派件過程中可以通過語音交互獲得目前的業(yè)務(wù)信息，包括下一點(diǎn)的距離、時(shí)間、方位等，并可通過語音進(jìn)行撥號(hào)與發(fā)送短信的操作，而在簽收的過程中也可以通過語音對快件簽收狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)注。

2 技術(shù)選擇

該應(yīng)用基于Android 平臺(tái)，使用百度地圖API 實(shí)現(xiàn)派送路徑的可視化和實(shí)時(shí)導(dǎo)航，使用科大訊飛API 實(shí)現(xiàn)不同場景下的智能語音交互和喚醒。具體通過客戶端和用戶進(jìn)行交互，實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的請求。

客戶端：主要是基于Java 語言和Android 平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，采用Android +科大訊飛API+百度地圖API 實(shí)現(xiàn)信息的可視化與語音交互的智能化。用戶可以通過語音指令，例如規(guī)劃路徑、開始導(dǎo)航等獲得自己的派送路徑和實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)。

服務(wù)端：服務(wù)器借助云計(jì)算技術(shù)，部署在云平臺(tái)上。主要包括web service 服務(wù)器[2]、快件信息數(shù)據(jù)庫等主要模塊，提供強(qiáng)勁的查詢處理能力和更快的服務(wù)器響應(yīng)能力。主要采用MySQL+PHP 進(jìn)行服務(wù)器搭建，對于用戶信息的存儲(chǔ)與分析。

開發(fā)環(huán)境：基于Android 平臺(tái)的智能派件系統(tǒng)以Android Studio作為開發(fā)平臺(tái)，其具有響應(yīng)速度快、UI 更漂亮、強(qiáng)大的調(diào)試功能等優(yōu)點(diǎn)[3]。

3 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)框架圖

根據(jù)需求分析和系統(tǒng)的技術(shù)路線，本系統(tǒng)分為云服務(wù)器、客戶端主體和客戶端語音模塊，系統(tǒng)框架如圖1 所示。

3.2 系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)

快件列表模塊：系統(tǒng)初始化時(shí)，會(huì)向服務(wù)器發(fā)出加載數(shù)據(jù)的請求。APP 與服務(wù)端通信采用HTTP 協(xié)議，使用Android 網(wǎng)絡(luò)框架OKhttp[4]完成HTTP 協(xié)議的相關(guān)操作，使用JSON（JavaScript object notation）數(shù)據(jù)交換格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用POST[5]方法向服務(wù)端發(fā)送請求數(shù)據(jù)包。通過對JISON 字符串進(jìn)行解析和匹配，根據(jù)不同的關(guān)鍵詞獲取到不同的字段，最后封裝成ExpressInfo 對象為一個(gè)快件的詳細(xì)信息。快件列表詳細(xì)展示了需要派送快件的詳細(xì)信息，具體如圖2 所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖

圖2 快遞列表模塊

快件列表包含一次派件的所有快件，已根據(jù)派件路徑排序完畢，點(diǎn)擊每個(gè)列表項(xiàng)可以查看用戶詳細(xì)信息，撥打電話，發(fā)送短信等，點(diǎn)擊導(dǎo)航可以查看到該派送點(diǎn)的導(dǎo)航路徑。長按列表項(xiàng)可以顯示簽收習(xí)慣，讓快遞員可以手動(dòng)補(bǔ)充簽收信息。點(diǎn)擊導(dǎo)航按鈕可以調(diào)用百度地圖導(dǎo)航接口，點(diǎn)擊規(guī)劃可以獲取規(guī)劃的路徑。

上車排序模塊：通過對快件列表中快件不同的派送類型和派送地址進(jìn)行分類和規(guī)劃，得出快件上車順序和車內(nèi)堆放位置，然后可視化的顯示在客戶端。快遞員可以根據(jù)該圖完成上車排序，通過點(diǎn)擊主界面上車排序按鈕獲得此功能。對快件列表里面的快件根據(jù)不同派送類別分為四類：（1）驛站代收；（2）投快遞柜；（3）定點(diǎn)自取；（4）送貨入戶。對于送貨入戶這類快遞，再根據(jù)其不同的派送地點(diǎn)進(jìn)行分類。

路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)導(dǎo)航模塊：路徑規(guī)劃功能主要是幫助快遞員對所需派件的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得出一條最短的派送路徑。系統(tǒng)首先會(huì)獲取到快件列表，將快件的派件地址轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度，然后采用A Star[6]算法進(jìn)行規(guī)劃路徑，最后調(diào)用百度地圖API 將規(guī)劃出的派送順序和路徑標(biāo)注在地圖上。

A Star 算法引入了啟發(fā)式函數(shù)和預(yù)估代價(jià)，算法的核心部分在于估計(jì)函數(shù)的設(shè)計(jì)，其估價(jià)函數(shù)如式1 所示：

本方案根據(jù)派件路徑規(guī)劃的實(shí)際問題設(shè) h=restNUm?minDis，以此啟發(fā)函數(shù)控制A Star 的行為，提升算法的效率。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的A*算法具體步驟如下所示。

步驟（1）：創(chuàng)建兩個(gè)名稱為Open_List 和Close_List 的列表，并將起點(diǎn)放入Open_List 列表中。

步驟（2）：檢測Open_List 列表是否為空。如果為空，則跳轉(zhuǎn)至步驟9；否則繼續(xù)進(jìn)行步驟（3）。

步驟（3）：找出Open_List 列表中F 的值最小的節(jié)點(diǎn)，并將其移入Close_List 列表中。

步驟（4）：檢測終點(diǎn)是否已經(jīng)被加入Close_List 中。如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟（9）；否則繼續(xù)進(jìn)行步驟（5）。

步驟（5）：找出與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)相鄰的所有節(jié)點(diǎn)，對相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐一檢測，判斷其是否已被加入Close_List 列表中。如果是，則跳轉(zhuǎn)至步驟（2）；否則繼續(xù)進(jìn)行步驟（6）。

步驟（6）：檢測相鄰節(jié)點(diǎn)是否在Open_List 列表中。如果是，則繼續(xù)進(jìn)行步驟（7）；否則跳轉(zhuǎn)至步驟（8）。

步驟（7）：用當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的G 值重新檢測相鄰節(jié)點(diǎn)，如果從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的G 值更小，則更新相鄰節(jié)點(diǎn)的F 和G 值并將相鄰節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；然后進(jìn)行步驟（2）。

步驟（8）：把相鄰節(jié)點(diǎn)加入Open_List 列表中，把當(dāng)前節(jié)點(diǎn)作為相鄰節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)并計(jì)算到相鄰節(jié)點(diǎn)的G 和F 值；然后進(jìn)行步驟（2）。

步驟（9）：算法運(yùn)行結(jié)束。

算法的運(yùn)行流程如圖3 所示。

智能語音交互模塊：智能語音交互是本系統(tǒng)最重要的功能，也是連接其他模塊的重要手段。在派件過程中同樣可以通過語音播報(bào)獲得目前的業(yè)務(wù)信息，包括下一點(diǎn)的距離、時(shí)間、方位等，并可通過語音指令進(jìn)行撥號(hào)與發(fā)送短信的操作，在簽收的過程中也可以通過語音對快件簽收狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)注。語音識(shí)別全局開啟，通過撥打電話，幫我排序，我已到達(dá)，開始派件，更換地點(diǎn)，簽收快遞，開始導(dǎo)航，規(guī)劃路徑八個(gè)語音指令實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的操作。

系統(tǒng)采用的是科大訊飛的語音識(shí)別服務(wù)，下載集成科大訊飛的SDK 至本系統(tǒng)，在工程 AndroidManifest.xml 文件中添加相應(yīng)的用戶權(quán)限，之后在程序入口Application根據(jù)應(yīng)用ID初始化SpeechUtility，初始化語音識(shí)別引擎并完成參數(shù)設(shè)置，最后開啟語音識(shí)別。

4 結(jié)束語

將完成的手機(jī)應(yīng)用軟件成功安裝，經(jīng)反復(fù)測試，可以通過系統(tǒng)具備的快件信息可視化、上車排序、路徑規(guī)劃、實(shí)時(shí)導(dǎo)航、語音交互等功能，幫助快遞派送人員更好的執(zhí)行派件任務(wù)，降低其勞動(dòng)強(qiáng)度，提高末端派送效率。

圖3 A Star 算法流程圖