基于物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(chǎng)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(shí)，箱體合攏。使用時(shí)，箱體打開，用戶通過手機(jī)掃碼，開鎖存?zhèn)?，再次掃碼認(rèn)證身份后取傘。其中的智能鎖系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、主控制器及若干智能鎖節(jié)點(diǎn)，使該雨傘架在大量存取雨傘且可調(diào)整大小節(jié)省空間的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了防盜功能。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能鎖;可伸縮;雨傘架;防盜

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）27-0190-03

1 引言

雨傘是人們?cè)谟晏斐鲂袝r(shí)最常用來遮風(fēng)擋雨的器具。然而，在室內(nèi)不使用雨傘時(shí)，雨傘該如何存放就是目前存在的一大問題。例如，上班族會(huì)將雨傘放在辦公室桌邊，造成地面積水，以致發(fā)生滑倒、絆倒等意外;學(xué)生們?nèi)D書館時(shí)，會(huì)將雨傘放在進(jìn)出口附近且擺放雜亂，這不僅會(huì)影響圖書館的整體形象，而且經(jīng)常會(huì)發(fā)生誤拿雨傘或雨傘被踩壞的情況;此外，人們?cè)谏虉?chǎng)購物時(shí)，雖可使用商場(chǎng)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(guī)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(nèi)，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(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟的今天，如何利用物聯(lián)網(wǎng)等方面技術(shù)在人流量較大的場(chǎng)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(jī)械結(jié)構(gòu)和智能鎖控制系統(tǒng)兩個(gè)方面來研制一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能防盜可伸縮式雨傘架。其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面主要包括可伸縮式箱體、智能鎖收納和集水裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使雨傘架可以伸縮，在打開時(shí)能夠存放數(shù)百把雨傘，而合攏時(shí)只占用很小的空間。智能鎖控制系統(tǒng)方面主要包括主控制器、遠(yuǎn)程服務(wù)器和智能鎖節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，通過手機(jī)掃描二維碼開啟智能鎖進(jìn)行雨傘存取操作，使雨傘架的使用更加方便快捷。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹

2.1.1 可伸縮式箱體結(jié)構(gòu)

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

當(dāng)雨傘架處于使用狀態(tài)時(shí)，箱體分離使伸縮桿伸展至最長(zhǎng)。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(cè)逐一抽出伸展，最右端與右側(cè)箱體固定。

當(dāng)雨傘架處于非使用狀態(tài)時(shí)，箱體合攏使伸縮桿收縮至最短。所有智能鎖收納在箱體內(nèi)，集水裝置不抽出。

2.1.2 智能鎖收納結(jié)構(gòu)

根據(jù)不同地方雨傘存儲(chǔ)量的大小需求，雨傘架設(shè)計(jì)了多種型號(hào)。存儲(chǔ)量大小不同的雨傘架在智能鎖結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)了兩種收納結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)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(shí)候，收納結(jié)構(gòu)采用滑動(dòng)方式。伸縮桿和箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成了智能鎖的導(dǎo)軌，在箱體合攏或者展開時(shí)，智能鎖滑入箱體內(nèi)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(shí)將鎖快速滑到箱體內(nèi)部。

在雨傘架較大，即需要存放數(shù)百把傘的時(shí)候，收納結(jié)構(gòu)采用快拆方式。將若干個(gè)智能鎖固定在同一個(gè)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(xù)航能力更好。

2.1.3 集水裝置結(jié)構(gòu)

左側(cè)箱體底部放置由蓄水箱和伸縮式水槽構(gòu)成的集水裝置。箱體分離時(shí)，水槽拉伸至右側(cè)箱體并固定。箱體合攏時(shí)，水槽收于蓄水箱中。整個(gè)集水裝置有一定傾斜度，左低右高，確保雨水順流進(jìn)蓄水箱中。蓄水箱設(shè)計(jì)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(jìn)行雨水的后續(xù)處理利用。

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能鎖控制系統(tǒng)介紹

2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案

該基于物聯(lián)網(wǎng)的智能鎖控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、主控制器以及若干智能鎖節(jié)點(diǎn)。遠(yuǎn)程服務(wù)器與主控制器之間通過3G/4G或WiFi網(wǎng)絡(luò)互連，主控制器與智能鎖節(jié)點(diǎn)間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)互連。

智能鎖節(jié)點(diǎn)視應(yīng)用場(chǎng)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(shí)現(xiàn)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(guān)狀態(tài)通過鎖狀態(tài)輸入電路由CPU讀取，供系統(tǒng)記錄鎖開關(guān)信息。

遠(yuǎn)程服務(wù)器接收用戶掃描智能鎖系統(tǒng)二維碼發(fā)出的存取物品請(qǐng)求后，通過3G/4G或WiFi網(wǎng)絡(luò)向主控制器發(fā)出指定智能鎖節(jié)點(diǎn)的開鎖指令，主控制器接收該指令后通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制指定智能鎖節(jié)點(diǎn)開鎖，實(shí)現(xiàn)物品存取，同時(shí)，智能鎖節(jié)點(diǎn)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)向主控制器報(bào)告本節(jié)點(diǎn)智能鎖開啟或關(guān)閉狀態(tài)，并由主控制器通過3G/4G或WiFi網(wǎng)絡(luò)報(bào)告給遠(yuǎn)程服務(wù)器，存儲(chǔ)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用于判別用戶存取物品的動(dòng)作是否正常完成。

2.2.2 服務(wù)器認(rèn)證流程

該智能鎖控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程服務(wù)器主要用途為認(rèn)證判斷用戶身份信息。服務(wù)器會(huì)明確用戶是否信用缺失，若為失信用戶，則認(rèn)證失敗不能使用雨傘架存取雨傘。若認(rèn)證成功，系統(tǒng)即會(huì)判明是存?zhèn)氵€是取傘行為，并給節(jié)點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的指令。

此外，該系統(tǒng)含有數(shù)據(jù)處理程序。遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)出用戶存取物品的開鎖指令后，將等待主控制器節(jié)點(diǎn)返回相應(yīng)的開鎖狀態(tài)，若開鎖失敗，則記錄開鎖失敗次數(shù)，并重試開鎖過程，若開鎖失敗次數(shù)超限，則提示系統(tǒng)故障并報(bào)修，同時(shí)提醒用戶聯(lián)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(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并等待用戶是否在限定時(shí)間內(nèi)完成關(guān)鎖動(dòng)作，若關(guān)鎖動(dòng)作正常完成，則記錄用戶關(guān)鎖動(dòng)作至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，整個(gè)物品存取過程結(jié)束。若關(guān)鎖動(dòng)作超時(shí)未完成，則累積用戶未完成關(guān)鎖的次數(shù)，若次數(shù)超限，則將該用戶記入失信名單，禁止該用戶未來繼續(xù)使用本系統(tǒng)。

3 用戶操作流程

用戶操作的具體流程為用戶通過手機(jī)等智能設(shè)備掃描本系統(tǒng)的二維碼，進(jìn)入遠(yuǎn)程服務(wù)器系統(tǒng)登錄頁面。若用戶不同意登錄系統(tǒng)，則可直接退出關(guān)閉系統(tǒng);若用戶同意登錄系統(tǒng)，則通過QQ、微信、支付寶等第三方應(yīng)用授權(quán)登錄系統(tǒng)。登錄成功后將等待遠(yuǎn)程服務(wù)器對(duì)用戶進(jìn)行信用認(rèn)證，若認(rèn)證失敗，提示失敗信息重新回到初始掃碼狀態(tài);若認(rèn)證成功，則遠(yuǎn)程服務(wù)器向智能鎖主控制器發(fā)出開鎖指令。若開鎖成功，用戶即可存取物品，并在存取結(jié)束后及時(shí)關(guān)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(yīng)重新掃描二維碼或聯(lián)系客服尋求解決方法。

4 總結(jié)

本文討論的是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能防盜可伸縮式雨傘架的研制。現(xiàn)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(dāng)下科技發(fā)展的趨勢(shì)。結(jié)合當(dāng)前飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)的可伸縮式雨傘架包含的智能鎖控制系統(tǒng)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(dāng)下存在的各種問題。同時(shí)，該基于物聯(lián)網(wǎng)的雨傘架在智能控制、箱體結(jié)構(gòu)等方面仍具有進(jìn)一步研究和完善的價(jià)值。

【通聯(lián)編輯：代影】