無接觸快遞服務系統

沈思源 吳尚騁

新冠肺炎疫情發生后，為減少人員接觸帶來的感染風險，快件大多投遞到站、柜，然后由收件人自取。目前，菜鳥驛站、便利店、快遞超市等采用的這種無接觸方式雖然緩解了快件配送的壓力，但對存儲空間、人員、取件時間等都有一定的要求。

為了方便人們快速、安全取快件，我們進行了探索，嘗試設計無接觸快遞服務系統。

一、方案設計

該系統由三個部分組成：第一部分是無接觸式快遞站，包含左側的人臉識別自取通道，右側的語音識別代取通道和中間的分區設計的貨架位置;第二部分是MQTT物聯網后端信息記錄和超時提醒;第三部分是軟件部分，用戶可通過手機App掃碼自助出庫。

三者之間信息互通，用戶只需要通過人臉識別、語音識別和手機掃碼即可完成取件，整個過程無需接觸其他人和物。系統總體設計方案如圖1所示。

二、結構設計

1.無接觸式快遞站

先在紙上畫出外殼的草圖，左側為人臉識別入口，右側為語音識別入口。再將LaserCAD軟件中建好的平面圖紙導入激光切割機，實現外殼的快速切割成型。然后利用熱熔膠對外殼進膠接。

2.快遞站入口

該無接觸式快遞站的正面左側為自取入口（人臉識別入口），只需站在顯示器正前方，攝像頭會自動識別人臉。如果此人有待取的快件，顯示器顯示快件所在位置并開門;如果此人沒有待取的快件，則無任何操作。正面右側為代取入口（語音識別入口）。

（1）左側人臉識別入口。利用攝像頭進行人臉識別，確認身份信息，并在下方顯示器上顯示快遞位置。

（2）語音識別入口。利用語音識別模塊識別取件碼，并用語音合成進行信息反饋，顯示器上方紅外避障傳感器用于檢查是否有人，以防止系統判斷錯誤。

確認取件碼后，顯示器顯示快件位置，并在右側語音合成模塊進行語音提示。用戶可根據語音提示和顯示器顯示的信息快速找到快件。

三、系統軟件設計

1.主界面設計及代碼

App主界面最上方為“掃一掃”按鈕，其下是“QR碼掃不起按鈕”。點擊“QR碼掃不起按鈕”后，隱藏的輸入框和確認按鍵則會顯示。最下方的是代取按鈕，點擊后進入代取界面。

2.加載攝像頭界面及代碼

點擊“掃一掃”后，系統調用手機的攝像頭，加載時會顯示相應的界面。如果攝像頭未打開，可點擊“返回”按鈕或系統返回鍵返回主界面。

3.個人信息不符及代碼

當掃描到的快件與個人信息不符時，顯示相應的界面。點擊“返回”按鈕或系統返回鍵返回主界面。

4.成功出庫界面及代碼

掃描快件上的二維碼，或通過輸入快件取件碼成功出庫后，顯示相應的界面。點擊“返回”按鈕或系統返回鍵返回主界面。

5.輸入取件碼信息確認界面及代碼

在“QR碼掃不起按鈕”輸入框中輸入取件碼后，系統將快件信息顯示在界面上。用戶確認無誤后點擊“確認出庫”，快件出庫成功，且App頁面跳轉到出庫成功界面。

6.取件碼錯誤界面及代碼

如在“QR碼掃不起按鈕”輸入框中輸入錯誤的取件碼，顯示相應的界面。點擊“返回”按鈕或系統返回鍵返回主界面。

7.代人取件界面及代碼

在主界面點擊“代人取件”后進入此界面，用戶須填寫快件主人的電話號碼、代取人的電話號碼、取件碼來確認身份。三項均填寫正確后點擊“確認”。快件出庫成功后，App會跳轉到成功出庫界面。

四、作品功能

本作品主要有人臉識別取件、語音識別取件、物聯網超時提醒、手機App自助出庫等功能。

1.人臉識別（自取）

如果是本人取件，則可通過人臉識別通道進入快遞站。攝像頭檢測到人臉并確認身份信息后，則會在一旁顯示器上顯示待取快件的位置。例如快件在A貨架的第一層，顯示器上則會顯示A1，這時快遞站的門打開，取件者可根據屏幕上顯示的信息快速取走快件。

2.語音識別（代取）

如果要代替他人取件，則可通過語音識別功能進入快遞站。來到柜前說出取件碼，系統檢測到有該取件碼，顯示器顯示待取快件的位置，門開啟后即可取件。取件碼與用戶的手機號碼綁定，即使有多個快件，也只需要出示一個取件碼取件。

3.物聯網智能超時提醒

快件在快遞站存放的時間超過設置時間閾值后，物聯網后臺會給該快件的主人發送信息。快遞站管理員也可以通過管理指令再次發送提醒信息。

4.利用手機App進行出庫操作

找到快件后，可在手機App上將快件標記為“出庫”狀態，此時就可以將快件帶離快遞站。如果沒有進行手機App確認操作，則系統在門打開時開始計時，超過設置時間閾值后，快件自動標記為“出庫”。成功取件的同時，發送短信提醒快件主人。

（1）自取。掃描快件上的二維碼，確認無誤后進行出庫操作。如二維碼污損，則可輸入取件碼確認快件信息，進行出庫操作。

（2）代人取件。輸入快件主人的電話號碼、代取人的電話號碼、取件碼進行出庫操作。

五、作品創新點

1.該作品在疫情防控期間能有效減少人員接觸。

2.該作品通過物聯網實時記錄快件存取信息，通過人臉識別和語音識別雙通道進入快遞站，進而提高取件效率，避免因缺少工作人員而造成的快件堆積問題。

3.用戶可在手機App上完成取件，方便快捷。

4.相較于其他自助式快遞站，本系統成本更低，取件效率更高，更方便整理快遞站。

（1）其他自助快遞箱通常會在每個小區設置一個，而本系統可直接由店鋪類快遞站改裝而成，能有效降低成本。

（2）有些自助式快遞箱會收取快件超時占用費，而該系統可以套用店鋪類快遞站的管理模式，即免收超時占用費。

（3）自助式快遞箱貨柜數量有限，且對快件的包裝大小有一定的要求。（指導老師：鄭霜? ?馮孟坭）

作者心聲

這個作品的制作與完善用時超過半年，我們在這半年的時光里，多次想要放棄：比如，遇到一個又一個不知道如何解決的程序問題時;又比如，在將程序導入硬件后毫無反應時;……每每這個時候，我們會泡杯咖啡坐在窗邊思考，最終還是解決了所有問題。這半年的時光對我們來說是痛苦、勞累的，但也是一次最棒的體驗。

專家點評

基于人臉識別和手機App控制的無接觸快遞服務系統，是一件富有“想象力”的創新實踐作品。從現在全國青少年科技創新創新大賽作品的要求來看，可將其歸為A類作品，即專業技術性很強，一般需要專業機構或專業技術人員指導才能完成。

這個作品的完成，體現了兩位同學較強的創新意識，和對信息與人工智能等技術的應用能力。在高中階段，學習能力與技術能力較強的同學是可以嘗試有一定難度的創新項目的。

但有幾個方面的問題要提出來與大家一起探討：其一，兩位同學須把各自所做的工作、主要貢獻說清道明。其二，一般專業技術較強的項目成熟期較長，一時半會，大多數評審專家與受眾都只能是看熱鬧，應用前景也停留在“自說自話”的理想狀態，……難免讓人產生博人眼球的疑慮。其三，對于解決問題的方式，我們能否從“技術含量”的桎梏中解放出來，避免發生類似“農民工用風扇吹空飲料包裝盒”的故事。

（欄目編輯? 秦銀銀）