快遞物品遠程自動接收系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

劉袁夢++黃文彬++許小郡++毋茂盛

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)上購物成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑绾芜h程接收快遞的問題變得日益突出，文中設(shè)計了一個快遞物品遠程自動接收系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的功能以及軟件和硬件實現(xiàn)的方法。

關(guān)鍵詞：快遞；藍牙；互聯(lián)網(wǎng)；遠程自動接收

中圖分類號：TN919；TP31 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

目前，網(wǎng)購已成為億萬網(wǎng)民生活中不可或缺的一部分，2015年“雙十一”期間，淘寶的成交額達到了912億元。近年來，快遞行業(yè)成為一個爆發(fā)式增長的行業(yè)[1]，據(jù)統(tǒng)計，我國的快遞業(yè)務量已居世界第三位。如何有效地接收快遞變成了日益突出的問題。為了解決這個問題，本課題設(shè)計開發(fā)了一個物品遠程接收系統(tǒng)，當物主在上班或出差時，可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制快遞物品接收箱。當有快遞物品送到物主門口時，物主可以通過辦公室的電腦端程序控制快遞箱上的電插鎖打開或關(guān)閉，實現(xiàn)遠程接收快遞物品。

1 系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

當有快遞到達時，物主通過運行在辦公室電腦上的軟件以及互聯(lián)網(wǎng)遠程打開儲物箱，并通過IP攝像頭實時對儲物箱進行遠程監(jiān)視，確保物品存入儲物箱。物主回家時，通過手機打開儲物箱取出物品。

1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。軟件部分包括運行在辦公室電腦上的遠程監(jiān)控軟件、運行在手機中的開箱軟件以及儲物箱電路板控制軟件。系統(tǒng)硬件主要由電腦、IP攝像頭、手機、控制電路板以及儲物箱等組成。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 硬件設(shè)計

本系統(tǒng)使用的硬件雖多，但真正需要開發(fā)的是儲物箱的控制電路板，該電路板通過互聯(lián)網(wǎng)接收遠程開箱命令，通過驅(qū)動電路控制繼電器打開儲物箱電控鎖，并檢測電控鎖是否打開。由于AT89S51單片機有許多優(yōu)點[2]，所以電路板將AT89S51單片機作為主控芯片，單片機和W5100網(wǎng)絡模塊、HC-06藍牙模塊、驅(qū)動電路、繼電器以及電控鎖共同構(gòu)成儲物箱的控制硬件。W5100網(wǎng)絡模塊通過SPI方式與單片機通信，其內(nèi)部集成了全硬件的TCP/IP協(xié)議棧，使用方便，通過Socket編程即可實現(xiàn)對其的訪問。儲物箱控制板的電路框圖如圖2所示。

2.1.1 互聯(lián)網(wǎng)接口

互聯(lián)網(wǎng)上傳送的信息有其自己的格式，單片機無法直接接收，為了方便，本系統(tǒng)采用W5100網(wǎng)絡模塊，將W5100與家里的路由器相連，接收到遠程接收PC端程序通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送過來的命令時，通過SPI總線轉(zhuǎn)發(fā)給AT89S51單片機。單片機識別收到的命令后，發(fā)送一個信號給繼電器以控制電插鎖的12電源，以實現(xiàn)開關(guān)箱的操作。此外，電插鎖對外擁有5條線，2條為12 V電源線，3條為表示電插鎖開關(guān)狀態(tài)的線。單片機通過另外3條線可以了解電插鎖的開關(guān)狀態(tài)。

2.1.2 藍牙接口

隨著通信技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，目前手機已成為生活中必備的工具，幾乎人手一機。手機的應用已擴展到控制領(lǐng)域，如用于門禁系統(tǒng)[3]。為了節(jié)省成本和便于操作，儲物箱省去了鍵盤以及LED或LCD顯示器，直接用手機來充當儲物箱的外設(shè)。手機具有藍牙通信功能，本系統(tǒng)通過手機和儲物箱電路控制板上的HC-06藍牙模塊直接交換信息，以打開儲物箱的電插鎖。

為了方便用戶隨時查看快遞箱的狀況，系統(tǒng)還增加了一個IP攝像頭，這樣用戶就可以在電腦前實時了解快遞箱動態(tài)。

2.2 軟件開發(fā)

本系統(tǒng)的軟件主要包括運行在辦公室電腦上的遠程計算機監(jiān)控軟件、運行在手機中的開箱軟件以及儲物箱電路板控制軟件。

2.2.1 計算機監(jiān)控軟件的開發(fā)

計算機監(jiān)控軟件主要有遠程打開儲物箱與實時采集監(jiān)視圖像的功能，確保物品能存入儲物箱中。軟件運行界面如圖3所示。

2.2.1.1 網(wǎng)絡遠程控制編程

網(wǎng)絡編程主要用到Socket通信技術(shù)，桌面程序作為Socket服務器端，單片機作為Socket客戶端?？刂泼钜姳?所列。

服務端核心代碼如下：

try （ServerSocket s = new ServerSocket（8189）） {// 等待 Socket 連接

try （Socket incomming = s.accept（）） {

InputStream inStream = incomming.getInputStream（）；

OutputStream outStream = incomming.getOutputStream（）；

try （Scanner in = new Scanner（inStream）） {

PrintWriter out = new PrintWriter（outStream， true）；

while （in.hasNext（）） {

String line = in.nextLine（）；

if （"STATUS_OPEN".equals（line.trim（））） {

// 控制程序界面顯示電控鎖狀態(tài)為開

} else if （"STATUS_CLOSE".equals（line.trim（））） {

// 控制程序界面顯示電控鎖狀態(tài)為關(guān)

}

}

}

}

}

2.2.1.2 圖像采集編程

實時監(jiān)視的圖像采集主要通過遠程連接IP Camera并調(diào)用其二次開發(fā)API來實現(xiàn)。本系統(tǒng)中圖像采集是借助于?？低暤腎P Camera網(wǎng)絡攝像機實現(xiàn)的，此網(wǎng)絡攝像機具有實時監(jiān)視，圖像、視頻、音頻采集，云臺控制，報警等多種功能。設(shè)定好IP Camera的IP地址后，客戶端程序通過網(wǎng)絡連接其IP地址并設(shè)置好端口號，登錄信息即可通過API連接至攝像機。

監(jiān)控程序用到的主要API：

HI_SDK_Init （）；//初始化API庫

HI_SDK_Login （const HI_CHAR*， const H_CHAR*， const H_CHAR*， HI_U16， HI_S32）；//連接攝像機

HI_SDK_RealPlay（HI_HANDLE， HI_VOID*， HI_S_STREAM_INFO*）；//實時監(jiān)視

HI_SDK_CaptureJPEGPicture（HI_HANDLE， HI_CHAR*）；//抓拍JPEG格式圖片

HI_SDK_StartRecord（HI_HANDLE，HI_CHAR*，F(xiàn)ILE_FORMAT_E，MEDIA_TYPE_E，HI_S32）；//錄制視頻

HI_SDK_StopRecord（HI_HANDLE）；//停止錄制

HI_SDK_Playback（HI_CHAR*， HI_VOID）；//錄像回放等

部分功能實現(xiàn)程序段如下：

（1）連接IP Camera程序段

BYTE f1， f2， f3， f4；

（（CIPAddressCtrl*）GetDlgItem（IDC_IPADDRESS1））->GetAddress（f1，f2，f3，f4）；//獲取IP地址

adrr.Format（_T（"%d.%d.%d.%d"）， f1， f2， f3， f4）；

USES_CONVERSION；

m_Handle=HI_SDK_Login（T2A（adrr），T2A（userName），T2A（passWord），80）；//連接攝像機

（2）實時監(jiān)視程序段

HI_S_STREAM_INFO info；//設(shè)置圖像顯示參數(shù)

info.u32Channel = HI_CHANNEL_1；

info.blFlag = HI_TRUE；

info.u32Mode = HI_STREAM_MODE_TCP；

info.u8Type = HI_STREAM_ALL；

HI_SDK_RealPlay（m_Handle，GetDlgItem（IDC_STATIC_Camera）->m_hWnd，&info）；//圖像采集并顯示

（3）抓拍圖像程序段

CString FileName = CTime：：GetCurrentTime（）.Format

（"picture_%y_%m_%d_%H_%M_%S.bmp"） ；//文件名

CString a；

a.Format（_T（"%s＼＼picture＼＼%s"）， s， FileName）；//文件路徑

USES_CONVERSION；

char *path = T2A（a）；

HI_SDK_CapturePicture（m_Handle，path）；//抓拍

（4）錄像程序段

CString FileName = CTime：：GetCurrentTime（）.Format（

"video_%y_%m_%d_%H_%M_%S.avi"）；//文件名

CString a；

a.Format（_T（"%s＼＼record＼＼%s"）， s， FileName）；//文件路徑

char *path = T2A（a）；

e = MEDIA_VIDEO；

HI_SDK_StartRecord（m_Handle， path， FILE_FORMAT_AVI， e， 0）；//錄像

2.2.1.3 手機開箱軟件開發(fā)

開箱軟件通過藍牙技術(shù)和儲物箱電路板控制軟件交換信息，進行現(xiàn)場開箱；本系統(tǒng)開發(fā)的手機開箱軟件基于Android系統(tǒng)。藍牙通信程序的基本流程為藍牙設(shè)備搜索、藍牙設(shè)備連接和藍牙通信三個部分。程序中主要用到了BluetoothAdapter類、BluetoothDevice類、BluetoothServerSocket類以及BluetoothSoc ket類等。

（1）藍牙設(shè)備搜索

需要先在AndroidManifest.xml中聲明權(quán)限：

然后調(diào)用BluetoothAdapter類的getDefaultAdapter（）方法獲取藍牙設(shè)備。

BluetoothAdapter bAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter（）；

if（bAdapter == null） {

//設(shè)備不支持藍牙功能

}

最后使用BluetoothAdapter的startDiscovery（）方法搜索藍牙設(shè)備。

（2）藍牙設(shè)備連接

只有當客戶端程序的通用唯一識別碼（Universally Unique Identifier，UUID）和服務器端的UUID相同時才能連接。本系統(tǒng)通過BluetoothSocket來創(chuàng)建藍牙連接，該過程要使用兩個類，分別為BluetoothServerSocket和BluetoothSocket。

服務器端藍牙連接方法是：

①啟動服務器

BluetoothAdapter bAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter（）；

BluetoothServerSocket serverSocket =

bAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord（YOUR ERVER NAME， YOUR UUID）；

②服務器監(jiān)聽客戶端連接

serverSocket.accept（）；

客戶端藍牙連接方法：

a.獲取服務器端藍牙設(shè)備BluetoothDevice。

b.客戶端與服務器連接

BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord（YOUR UUID）；

socket.connect（）；

由于服務器端進行監(jiān)聽客戶端連接（BluetoothServerSocket.accept（））和客戶端對服務器的連接（BluetoothSocket.connect（））都會阻塞線程，因此都使用新的線程。

③藍牙通信

當兩臺藍牙設(shè)備建立好連接之后，就可以進行數(shù)據(jù)傳輸。藍牙通信采用流形式進行數(shù)據(jù)傳輸，為此使用以下兩個方法分別獲得輸入流和輸出流：

BluetoothSocket：BluetoothSocket.getInptuStream（）；//獲取輸入流：

BluetoothSocket.getOutputStream（）；//獲取輸出流

使用下列程序段實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀、寫：

讀數(shù)據(jù)（InptuStream）

InputStream reader = socket.getInputStream（）；

byte[] buffer = new byte[1024]；

int n = reader.read（buffer）； //監(jiān)聽輸入流

寫數(shù)據(jù)（OutputStream）

BluetoothDevice device； //連接的藍牙設(shè)備

BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord（YOUR UUID）；

socket.connect（）； //線程阻塞

OutputStream writer = socket.getOutputStream（）； //獲取藍牙連接輸出流

writer.write（（YOUR DATA）.getBytes（））； //發(fā)送數(shù)據(jù)到服務器

（3）控制軟件開發(fā)

控制軟件的功能主要是接收開鎖命令，實現(xiàn)開關(guān)電插鎖?？刂栖浖ision4由C51編寫，W5100網(wǎng)絡模塊帶有SDK，編程十分方便。

3 結(jié) 語

本文運用多種技術(shù)設(shè)計開發(fā)了快遞遠程接收系統(tǒng)，有較高的技術(shù)含量和實際意義，特別是用手機作為儲物箱輸入和輸出設(shè)備這一想法為業(yè)界提供了一種全新的產(chǎn)品設(shè)計思路，對以后產(chǎn)品的設(shè)計有一定的指導意義。設(shè)計的接收系統(tǒng)經(jīng)實驗室運行，穩(wěn)定可靠，完全可以滿足用戶遠程接收物品的需要。

參考文獻

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（下轉(zhuǎn)第頁）

（上接第頁）

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