專業認知數字化掃描智能存取快遞機的研究

鄧建吉，秦 晴，段海龍

（天津職業技術師范大學 自動化與電氣工程學院，天津 300222）

隨著我國市場經濟和互聯網信息科學技術的發展與進步，電子商務已經逐漸發展成為當今各類業務之間貿易的一種重要方式。我國的快遞運輸行業，其作為最近幾年新興起來的一個行業，更是獲得了飛速發展。然而，快遞產品的末端投送服務系統卻未能夠跟上產品投送行業變革的腳步，快遞仍然需要依賴大量的人力才能去定點投送，普遍出現響應速度慢、成本高和服務質量低劣等問題。依靠人工智能技術的進步，社會上許多傳統服務范圍內的產品和設備均已實現了無人化、智能化和自動化。并且新冠肺炎疫情的爆發，傳統快遞投送服務在進行快遞投送時，不能避免人與人之間的接觸，在這個特殊時期，會降低安全性，不利于疫情的防護和控制。專業認知數字化掃描智能存取快遞機的提出就是針對疫情特殊時期快遞末端的“無接觸配送”，解決了配送難的問題。

1 項目研究背景

2019年末一場摧殘全國的新型冠狀病毒肺炎疫情，使得大多數線下商業一夜之間休業。人們蝸居家中，線上商業反倒迎來了想象不到的發展。網購也成了人們生活中必不可少的一部分，與此同時線上商業的爆發增長帶動了快遞服務業的迅速增長，特殊時期派件員的工作安全性降低，為了保證派件員與顧客的安全，減少接觸，響應“無接觸配送”的新型物流服務方式，阻斷傳播，加強疫情防控，該項目應運而生。隨著《國務院辦公廳關于推進電子商務與快遞物流協同發展的意見》的頒布，快遞末端成為重中之重，顯而易見在這場疫情攻堅戰中智能快遞柜成為了“主角”，智能快遞柜順應了時代的發展需求，是一個擁有巨大市場的項目。快遞機伴隨著當今物聯網和互聯網可以使整個快遞行業發生翻天覆地的變化，從量變到質變，從人力運輸到機械自動化存取，這將是21世紀能夠改變整個世界快遞投送的格局，將智能存取快遞推向時代的潮流[1]。

2 市面上快遞投送所存在的問題

（1）快遞柜和快遞站點存儲規格一致，儲存空間有限。快遞站點的儲存空間有限，所能存放的貨架和貨架上存放包裹的數量都受到了限制，因為空間有限，就會導致顧客取快遞時造成擁堵，極大地影響了取快遞的效率，浪費顧客的時間。市面上的快遞柜存儲快遞的格子普遍是大小統一的，這就使得有些大號的快遞不能存放進去，而小號的快遞存放的時候卻占用大號的格子，這就會讓快遞柜的儲存空間得不到合理利用，浪費空間的同時還不能適應各種快遞大小，十分不方便。

（2）投送快遞費時費力，還有較高的投錯率。快遞點每天會收到大量的包裹，員工會統計包裹的數量，將包裹放置于貨架上，且需要手動掃描包裹的條形碼獲取包裹信息，打印出取貨碼粘貼到包裹上，并將取貨碼編輯信息發送給顧客。費時費力，且都是重復的單一性工作，枯燥乏味容易疲勞，很容易發生錯誤，從而產生包裹延誤、丟失、誤拿和錯拿等問題。耗費大量的人力物力，仍有較高的錯誤率。

（3）快遞站點不可以全天工作。由于快遞站點員工需要休息和快遞站點經營的經濟性，因此并不能全天候值守，快遞驛站普遍下班比較早，部分晚班下班的人由于驛站關門就不能再去驛站取快遞，且在大多數如同“雙十一”的這種大型網絡購物時期，快遞驛站不能全天候服務，會使很多人無法及時取到快遞，人們對于快遞站點的滿意度較差。

（4）在新冠肺炎疫情的特殊時期，不利于疫情防控。傳統快遞普遍采用面對面上門配送或者驛站取件的配送方式，并不能減少人與人之間的接觸，反而大大增加了病毒通過人與人直接或者間接接觸導致人們感染新型冠狀病毒的概率，非常不利于疫情的防控[2]。

（5）不能適應商品的多元化。在對人們疫情居家購買的商品種類的統計分析中，發現從商品的屬性上看，可以分為以下3大種類。第一類是保存時對溫度沒有要求的，存取時間也要求不高的常溫商品，如服裝衣服、電子產品和洗護用品等；第二類是要求低溫儲存的商品，如海鮮水產、蔬菜水果和速凍食品等；第三類是要求保溫存儲的，短時間的存儲的保溫商品，如外賣食品、餐飲食物等。傳統的快遞站點和快遞柜，并不能對商品的多元化進行適應，很多低溫商品沒有在低溫環境存儲十分容易損壞，還有外賣食品不進行保溫的話也很影響食用體驗感。

（6）盈利方式單一，投入成本高，虧損嚴重。從現有的發展狀況來看，一般一臺智能快遞柜的運營維護費用在10萬元以上，雖然智能快遞柜的市場占有率不斷的提高，但現在快遞柜運營商的商業模式比較單一，收益方式大都是快遞員派件收費、攬件收入和用戶寄件的單一盈利模式；而成本在場地占用以及維護成本、廣告等方面投入比較大，投入和收入不成正比，這就出現一個智能快遞柜經營成本高，連年虧損的局面。在快遞柜的提出初期，快遞柜是免費存放的，但是長久下來，用戶養成了習慣，再加上快遞柜可以無限期的免費存放，用戶就長期占用快遞柜不取快遞，導致快遞柜的使用率和周轉率非常的低。因此為了提高快遞柜的利用率和周轉率，同時也為了減少維護費用，收回成本，快遞柜經營商（如：豐巢）逐漸推出快遞寄存延時收費制度，但是絕大部分人不贊同這個做法，紛紛抵制和拒絕使用快遞柜。使得快遞柜經營減負變得困難，維護成本依舊居高不下，虧損嚴重。

（7）不能與“無人配送”技術融合。全國各地很多高校和社區，都出現了智能配送機器人送貨的影子，但是市面上一般的快遞柜都不能和智能配送機器人完美融合，快遞柜不能將要配送的包裹給智能配送機器人，也沒有辦法為機器人提供充電服務，導致不能完美融合。

3 工作流程

（1）快遞員接到通知將快遞包裹運送到指定的快遞機。

（2）包裹經過掃描系統識別，存儲進入儲物倉庫。

（3）系統編輯信息發送給顧客，告知其取貨碼。

（4）顧客輸入取貨碼跟手機號，包裹從儲物倉庫取出。

4 專業認知數字化掃描智能存取快遞機的原理

當有包裹被投遞到快遞機時，派件員將快遞包裹放入放貨口時，二維碼條形碼掃描模塊掃描包裹的條形碼，識別并讀取包裹對應的顧客信息傳輸給控制模塊轉化生成為取貨碼，通過短信息服務將信息發送給客戶，同時機械系統將包裹運送到儲物倉庫；當客戶取包裹的時候，輸入手機號碼和取貨碼便可取貨，取貨裝置自動取貨[3]。快遞自動存放流程圖如圖1所示。

圖1 快遞智能存放流程圖

5 專業認知數字化掃描智能存取快遞機的基本結構

快遞機分為地上和地下部分，地上主要是控制裝置，地下主要是儲物倉庫。整體外觀是一個圓柱體，快遞機地上部分的頂端可以根據地域情況酌情考慮安裝太陽能電池板，為快遞機的運行提供電量。其次，地上部分還可以根據需求加裝智能配送機器人的充電樁、自動售賣機以及LED的廣告顯示屏。

總體結構由兩部分構成，硬件部分和軟件部分。

硬件部分：

（1）條形碼掃描器和紅外線傳感器。

條形碼掃描器：通過條形碼掃描器掃描快遞包裹上的條形碼，得到顧客的聯系方式以及快遞單號等信息。

紅外線傳感器：通過紅外線傳感器掃描包裹的體積信息，通過控制系統將包裹的體積與相應的存儲倉庫匹配，并且系統編號并記錄位置。

（2）機械運送裝置。

中間部分為絲杠和導軌、齒輪組、中空旋轉平臺共同控制的送貨平臺，四周是放置快遞包裹的貨架。

其中送貨平臺具有可以伸縮的叉子，當包裹經進貨口進入送貨平臺時，會放置在叉子上，根據系統控制將快遞包裹運送到指定的貨架位置。絲杠和導軌一起控制送貨平臺的升降，齒輪組和中空旋轉平臺控制送貨平臺的旋轉和叉子的伸縮[4]。機械裝置絲杠如圖2所示。

圖2 機械裝置絲杠圖示

貨架有很多的規格（依據包裹的體積分為大、中、小三種規格），從更大限度的利用空間，還可以將包裹根據體積大小分類，便于存放。并且每個格子是相對獨立的，可以根據相對應的商品要求，改進成低溫存儲格子或者保溫存儲格子，以適應不同商品的要求。

（3）消毒殺菌系統

噴霧消毒殺菌裝置由水泵、紅外線感應器和電氣開關等器件構成，紅外線感應裝置識別包裹快遞的裝置通過來控制水泵的開啟以噴灑消毒液。

軟件部分：

控制中心。控制中心由單片機和PLC構成。利用已經編寫好的程序通過電機的轉速來驅動機械運送裝置[5]。

6 專業認知數字化掃描智能存取快遞機的創新點

（1）具有各種規格的儲物格子，能夠適應快遞商品多元化。儲物倉庫中可以分為大、中、小三種儲物格子，可以適應不同的商品尺寸規格，且每一個儲物格子都是相對獨立的，可以根據不同的商品種類，設置成不同的儲物格子，如加上低溫裝置就變成了低溫儲物格子、加上保溫裝置就變成了保溫儲物格子，這樣就能最大化的利用各種儲物空間，提高儲物格子的利用率。

（2）節省了勞動力，提高了工作效率，降低了出錯率。實現了全是機械自動化控制快遞包裹存取，解放了生產勞動力，節約了大量的人力資源。因為是機械控制，不存在由于單一枯燥工作出現疲勞出錯的情況，從而降低了出錯率且極大地提高了工作效率。由于快遞機可以搭配無人配送快遞車，可由無人設備取代傳統的人工模式來負責相關區域的包裹收集配送，對比現在的人工模式可以解放勞動力，同時可以降低成本，減少重復勞動提高配送效率。

（3）快遞機可以全天候服務。快遞機可以全天候運轉，不需要人力運作管理，這就使得人們什么時候都可以來快遞機取快遞，方便很多晚班工作的人們取快遞，進而提高滿意度。由于收件人不能每天都在家等著快遞的到來，當出現收件人不方便取快遞的情況時，快遞員可以在經得收件人的同意后放到快遞機里，快遞機可以全天候服務，當收件人方便時可以去快遞機自行取快遞，這樣就解決了配送時間不對應的問題，十分方便，不占用雙方時間。

（4）全封閉結構。“無接觸配送”便于疫情防控，也提高了安全性保護了隱私性。整個快遞機采用全封閉式結構，避免了人與人之間的接觸，能夠在疫情防控的這個特殊時期內很好地解決所出現的問題，加強疫情防控；由于是全封閉式結構，從而也提高了包裹的安全性，極大地降低快遞被偷的幾率。收件人都是通過取件碼取件，快遞機的封閉式結構，可以使得包裹在被取出之前極大的保護用戶的隱私，維護用戶的權利。

（5）空間利用率高，占用資源少。在一些大城市的社區中存在快遞暫時存放柜一排排的矗立在那里，在快遞少或者沒有的情況下，浪費了大量的土地資源，在大城市中公共土地的開發費用越來越高而且在開發時利用率還很低，這樣可使用的公共面積就更加少了，這種現象在一、二線城市尤為突出，而傳統方式的快遞柜卻占用了大量的土地資源，導致土地資源緊張，所以說充分利用快遞柜占用的那部分面積就很重要，專業認知數字化智能存取快遞機是地上地下兩部分，使其占用的面積較小，相對于傳統的快遞柜來說更適合有這種情況的一、二線城市[6]。

（6）帶動其他產業聯動發展。快遞機能夠很好的減少快遞的丟失，減少業主糾紛，有利于規范包裹管理，減少物業的負擔。同時快遞機可以加裝智能配送機器人的充電樁、安裝太陽能發電板、廣告屏以及自動售賣機，實現更好的商業轉化改變單一的盈利方式，發揮數字化快遞物流設備的綜合價值。

7 結論

綜上所述，專業認知數字化掃描智能存取快遞機，順應了時代的發展，能夠在疫情防控這個特殊的時期起到巨大作用，展現“無接觸配送”，是一個具有巨大市場潛力的項目。