基于單片機(jī)失物招領(lǐng)平臺(tái)的建設(shè)與研究*

（重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院，重慶 401520）

全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革已經(jīng)興起，與我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)形成歷史性交匯，智能制造在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展，已成為制造業(yè)重要發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合重慶目前智慧城市發(fā)展?fàn)顩r，深入社會(huì)群體進(jìn)行調(diào)研，重慶市整體智慧城市建設(shè)發(fā)展迅猛，群眾滿意度較高，但是也存在一些問題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技高速發(fā)展，人們的工作生活節(jié)奏不斷加快，很容易養(yǎng)成丟三落四的習(xí)慣，有些重要的東西一旦丟失，很難找回，即使打廣告、登報(bào)紙也很難起到作用。因此，筆者提出搭建一個(gè)高效的信息化平臺(tái)，建立失主和遺失物品之間的聯(lián)系，從而為智慧化城市建設(shè)畫上濃重的一筆，更好地服務(wù)于民生。

1 調(diào)研分析

每個(gè)人都會(huì)有丟東西的時(shí)候，例如在高校，每天通過QQ 群發(fā)布丟失物品的信息就有幾十條甚至上百條。人們大多通過QQ、網(wǎng)站、公眾號(hào)、失物招領(lǐng)角等報(bào)備轉(zhuǎn)發(fā)的方式來尋找失主或者尋找遺失物品，這類方法效率比較低。在其他場合很多時(shí)候物品拾取人不知道如何尋找失主，失主和物品拾取人之間沒有可以快速對(duì)接的平臺(tái)，即使通過上網(wǎng)搜索失物招領(lǐng)網(wǎng)站，上面登記的遺失物品可能來自五湖四海，范圍很大，同時(shí)也不夠細(xì)致，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)同步收集。以“丟哪了”失物招領(lǐng)平臺(tái)為例，至今發(fā)布的尋物啟事高達(dá)55 652 條，招領(lǐng)啟事共8 402 條，共找回失物9 833 件，通過以上數(shù)據(jù)可以看出物品找回率仍然很低，很多平臺(tái)沒有在一些固定場所設(shè)置物品存放點(diǎn)，以及對(duì)物品圖像等相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，造成了物主之間聯(lián)系的時(shí)效性大大下降。因此，失物招領(lǐng)平臺(tái)的建設(shè)與研究就顯得尤為重要了[1]。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 方案設(shè)計(jì)

失物招領(lǐng)平臺(tái)具有五個(gè)功能模塊，如圖1 所示，分別是物品存放模塊、智能識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、物主互聯(lián)模塊和快遞服務(wù)業(yè)務(wù)，具體功能描述如下[2-3]：

1）物品存放模塊。以柜體形式搭建，物品拾取人可將丟失物品臨時(shí)存放在該柜體中。

2）智能識(shí)別模塊。安裝在柜體上，該模塊融合了人工智能領(lǐng)域中的圖像識(shí)別技術(shù)、語音識(shí)別技術(shù)及傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)拾到的物品進(jìn)行拍照等相關(guān)信息收集。

3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。通過建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)智能識(shí)別模塊收集到的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

4）物主互聯(lián)模塊。通過Web 平臺(tái)的搭建建立失主與丟失物品的聯(lián)系，可實(shí)現(xiàn)物主之間的圖像等相關(guān)信息匹配。

5）快遞服務(wù)業(yè)務(wù)。根據(jù)用戶需求制定相應(yīng)的快遞配送服務(wù)，以滿足用戶無法到現(xiàn)場取物的需求。

圖1 總體框架圖

2.2 方案優(yōu)點(diǎn)

1）解決了物品拾取者對(duì)物品的處置問題，讓多數(shù)人可以放心的將丟失物品儲(chǔ)存到該柜體中，而不會(huì)被再次遺棄。

2）能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)拾取者所提交的物品進(jìn)行圖片、文字等相關(guān)信息的實(shí)時(shí)收集，并存入數(shù)據(jù)庫，解決了其他渠道不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確收集物品信息的難題。

3）建立的Web 平臺(tái)不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶提交的文字信息與物品描述信息進(jìn)行比對(duì)，還能對(duì)用戶自己預(yù)先存儲(chǔ)的圖片信息與收集到的物品圖片信息進(jìn)行比對(duì)。

4）快遞服務(wù)解決了物品與失主之間距離遠(yuǎn)的問題，并且有效避免了拾取人處置丟失物品的繁瑣過程。

3 智能失物儲(chǔ)物柜的構(gòu)成與原理

3.1 智能失物儲(chǔ)物柜的構(gòu)成

智能失物儲(chǔ)物柜主要有工控機(jī)、圖像識(shí)別攝像頭、觸摸屏、控制板、電磁鎖、監(jiān)控系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、交換機(jī)、圖像處理器、工業(yè)4G 路由器、單片機(jī)、傳感器和大小不一的箱子等構(gòu)件組成。

3.2 智能失物儲(chǔ)物柜的原理

方柜通過電源口與家庭供電口連接供電，通過工控機(jī)來控制方柜的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)用戶存放丟失物品時(shí)，用手觸摸觸摸屏，觸摸屏?xí)疗?，并顯示當(dāng)前任務(wù)指令供用戶選擇，并配有語音提示功能，觸摸屏上方的攝像頭用作拍照掃描收集丟失物品的圖像信息，用戶通過語音識(shí)別或者金屬鍵盤輸入物品丟失地點(diǎn)、特征等相關(guān)信息。當(dāng)用戶將丟失物品的信息錄入完成后，方柜會(huì)打開某一空閑箱子供用戶存放丟失物品，當(dāng)用戶關(guān)閉箱門后會(huì)提示本次操作完成，如果忘記關(guān)閉箱門，會(huì)提示用戶請(qǐng)關(guān)閉箱門。如果用戶或者快遞員來取丟失的物品時(shí)，需要輸入通過Web 平臺(tái)發(fā)送的驗(yàn)證碼，然后方柜對(duì)應(yīng)箱子將會(huì)打開，即可取走丟失的物品。方柜網(wǎng)絡(luò)可通過有線、無線路由器、4G 三種方式實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境不同時(shí)段的設(shè)備通信，將采集到的信息實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)庫中。

4 單片機(jī)選型

單片機(jī)是由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口、串行接口、中斷系統(tǒng)、Flash 只讀存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器RAM 等電路構(gòu)成。

其中CPU 是由運(yùn)算器和控制器構(gòu)成，控制器是單片機(jī)的核心，它可以識(shí)別指令，根據(jù)指令讓單片機(jī)各部件自動(dòng)工作。運(yùn)算器是將算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及其位運(yùn)算整合后在一起的機(jī)器。單片機(jī)則是將上述所介紹的功能模塊，通過電路集成的方式，將它們組合在一起，形成一個(gè)控制系統(tǒng)的微型計(jì)算器。

失物招領(lǐng)平臺(tái)選用AT89C52 單片機(jī)，該單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，在使用時(shí)更加方便，它雖然小，但性能非常強(qiáng)大，由于它是采用匯編語言或者C 語言編寫程序，易于學(xué)習(xí)，它的編程可以在沒有實(shí)物單片機(jī)的條件下用電腦進(jìn)行編程和調(diào)試。AT89C52 共有40 個(gè)引腳，其中有32 個(gè)可編程的I/O 端口。主要引腳介紹如表1 所示。

表1 AT89C52 單片機(jī)引腳介紹

5 主要技術(shù)應(yīng)用

5.1 圖像識(shí)別技術(shù)

圖像識(shí)別是指以圖像的主要特征為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)象的技術(shù)。失物招領(lǐng)平臺(tái)將利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)收集到的丟失物品進(jìn)行圖像采集—圖像預(yù)處理—特征提取—圖像識(shí)別。通過一系列的圖像分析與處理，最終將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。為了在圖像識(shí)別中，能夠更加準(zhǔn)確地將物品的文字信息采集清楚，還設(shè)置有OCR 圖像識(shí)別技術(shù)，以獲取文字及版面信息，將圖像中的文字進(jìn)行識(shí)別，并以文本的形式返回。

5.2 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是存放數(shù)據(jù)的倉庫。它的存儲(chǔ)空間很大，可以存放百萬條、千萬條、上億條數(shù)據(jù)。失物招領(lǐng)平臺(tái)在接收失物時(shí)，會(huì)告知拾取人進(jìn)行物品拍照和物品丟失地點(diǎn)等相關(guān)信息的采集，采集到的信息以一定規(guī)則上傳到數(shù)據(jù)庫，用戶通過訪問Web 平臺(tái)可以與數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，Web 平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)用戶和數(shù)據(jù)庫之間的信息比對(duì)，當(dāng)比對(duì)的信息相似度達(dá)到所設(shè)置的要求時(shí)，該物品信息就會(huì)調(diào)用出來，并由用戶最終確定是否為自己丟失的物品[4]。

6 平臺(tái)功能簡介

6.1 用戶部分

用戶部分即為用戶管理自己的賬戶和個(gè)人信息的部分。為了廣大用戶的隱私利益著想，通過設(shè)置用戶登錄界面，并采取全國身份聯(lián)網(wǎng)，用戶只需注冊(cè)身份證或者手機(jī)號(hào)即可登錄。用戶個(gè)人界面還包括收藏的信息、我的發(fā)布、用戶反饋等。

6.2 功能部分

1）總框架——區(qū)域劃分?？偪蚣転閰^(qū)域劃分，首先是省—市，其次是區(qū)—縣—鎮(zhèn)，最后是收件人地址。

2）分類物品與失主信息。根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，將人們丟失最多的物品挑選出來，分為一大類，其余丟失情況不嚴(yán)重的物品歸為其它類，例如：手機(jī)、錢包、鑰匙、各種卡類物品等等。物品主人的聯(lián)系方式會(huì)附在丟失物品信息之后，但為了保證失主的個(gè)人隱私，會(huì)設(shè)置一個(gè)“查看”選項(xiàng)，不會(huì)直截了當(dāng)?shù)仫@示出來，而是有需要聯(lián)系失主的人去點(diǎn)擊“查看”選項(xiàng)，如圖2 所示。

圖2 用戶操作ER 圖

7 結(jié)語

通過對(duì)失物招領(lǐng)平臺(tái)的建設(shè)與研究，可實(shí)現(xiàn)一站式解決失主與丟失物品的聯(lián)系。通過利用人工智能技術(shù)解決失物找回難的問題，有效解決了物品拾取者對(duì)物品的處置問題；通過人工智能識(shí)別模塊能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)拾取者所提交的物品進(jìn)行圖片、文字等相關(guān)信息的實(shí)時(shí)收集，并存入數(shù)據(jù)庫；建立的Web 平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)文字信息、圖片信息的比對(duì)；快遞服務(wù)解決了物品與失主之間距離遠(yuǎn)的問題，減少了拾取人處置丟失物品的負(fù)擔(dān)[5]。