利用物聯(lián)網(wǎng)技術的新型防盜行李箱的研究＊

朱鵬洲，呂志華，李雙斌

（山東華宇工學院，山東 德州 253034）

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代人們的生活節(jié)奏也變得越來越快，人們外出旅行的頻率也變得越來越高[1]。行李箱作為人們外出旅行必備的工具之一，具有非常重要的作用，但是目前市面上的行李箱安全系數(shù)普遍較低，常常出現(xiàn)被小偷偷走或被其他旅客錯拿的情況，特別是獨自旅行的時候，旅行者行李物品的安全性更加沒有保證，如遇到突然想去洗手間或去商店購物等需要暫時離開行李箱的情況，旅行者的行李物品安全便很難得到有效的保證，更無須說在火車站、汽車站等人流量大的地方。為了保證自己行李物品的安全，旅行者需要時時刻刻拖著行李箱，不敢離開寸步，大大約束了旅行者的行動自由，令旅行者勞心費神，增加了旅行者的心理負擔。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是時代的必然趨勢，人們逐漸進入萬物互聯(lián)的時代。本課題小組將傳統(tǒng)的行李箱與物聯(lián)網(wǎng)相結合而開發(fā)出來的，可從根本上解決行李物品被盜的問題，令小偷偷不走也不敢偷。極大地保障了使用者的財產(chǎn)安全，牢牢抓住了消費者的需求點，旨在為使用者提供更為方便、高效、安全、人性化的使用體驗。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)

傳統(tǒng)的行李箱在防盜性能上并沒有多少突破，基本上都是通過升級行李箱的鎖具，讓小偷不能打開行李箱，但卻不能從根本上防止行李箱被盜走。傳統(tǒng)行李箱安全性低，只有一個密碼鎖，容易被破解或損壞，并且放在公共場合中極易被盜竊者拖走，防盜性能差，同時辨識度低，易被拿錯，容易丟失財物。

國內(nèi)外對于防盜行李箱有初步的研究，研究者的開發(fā)方向基本上都是依靠定位的方式以達到防盜目的，主要有GPS定位、藍牙三角定位等方法，其缺點是使用藍牙三角定位對使用場地有嚴格要求，在實際生活中不可行，而GPS定位誤差大，不適用于行李箱這種室內(nèi)丟失的情形。

2 整體設計

本研究的物聯(lián)網(wǎng)新型防盜行李箱以STM32F103ZET6單片機為核心處理器，由GSM 通信模塊、GPS 定位模塊、藍牙模塊、空間位置檢測模塊、報警提示裝置、制動腳輪等組成。

物聯(lián)網(wǎng)防盜行李箱的大致工作流程為：使用者的手機與行李箱連接，使用手機控制行李箱的若干功能，當使用者通過手機下達防盜命令后，行李箱底部特殊設計的制動車輪自鎖，使得行李箱不能被移動，將行李箱固定在原地。同時，內(nèi)部設置的空間位置檢測傳感器開始不間斷監(jiān)測行李箱的空間位置，一旦檢測到行李箱的異常移動，行李箱將發(fā)出警報聲，利用GPS功能獲取當前行李箱所在的位置，通過GSM模塊將位置信息以短信的形式發(fā)送到使用者的手機[2]，使用者可通過持續(xù)不斷的短信獲取行李箱的實時位置，從而快速找回自己的行李箱。系統(tǒng)設計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設計

3 系統(tǒng)總體需求

1）提升行李箱防盜效果，讓旅行者可以放心地暫時離開自己的行李物品，不再因害怕丟失財物而勞心費神寸步不離，能夠讓旅行者去做需要做的事情。

2）提高行李箱安全性，從根源上提高行李箱的防盜性能，讓企圖偷竊的小偷無從下手。

3）一旦行李箱丟失，行李箱將發(fā)出警報，同時用戶手機會收到警報信息，利用GSM 功能持續(xù)地把位置信息發(fā)到使用者的手機上，用戶可馬上得知行李箱的位置并及時找回[3]，避免在茫茫人海中到處尋找自己的行李物品的窘?jīng)r。

4）可將行李箱固定于原地，防止被人惡意移動，能夠讓使用者即使在無人監(jiān)管的情況下也能安心地暫時離開自己的行李物品。

4 硬件設計

4.1 無線通信

本研究的物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱需要一種信息傳輸穩(wěn)定且較經(jīng)濟的無線通信方式，在通信方式選擇的時候，考慮到如果僅僅使用GSM進行通信，對用戶來說并不經(jīng)濟。利用這種方法雖然可以實現(xiàn)行李箱與使用者之間的雙向通信且信息傳輸距離較遠，信息傳遞穩(wěn)定，但是需要用戶租用服務器，或者每次都要使用短信發(fā)送指令，收費較多，對用戶并不友好。于是研究者想到了使用手機藍牙與行李箱通信，使用藍牙通信雖然經(jīng)濟效果較好，但是由于藍牙傳輸僅適用于短距離的信息傳輸，信息傳輸可靠度不高。因此，物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱采用特殊的通信方法，按照通信距離的長短，使用兩種不同的通信方法：當行李箱未處于防盜模式時，使用者與行李箱距離較近，使用者可通過手機藍牙與行李箱連接，通過手機藍牙給行李箱下達進入防盜模式的指令；當行李箱進入防盜模式后，使用者可暫時離開行李箱，考慮到此時使用者可能與行李箱距離較遠，藍牙不能滿足通信需求，所以此時行李箱通過GSM 與使用者手機進行連接。這樣便滿足了物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱所需要的穩(wěn)定且經(jīng)濟的通信。

4.2 制動腳輪的設計

為了進一步提高行李箱的防盜性能，將車輪進行特殊設計，使得行李箱可通過制動車輪固定在原地。制動車輪包括腳輪架以及轉動連接在腳輪架內(nèi)的滾動輪，滾動輪的外圓面沿周向方向開設有多個鎖止槽，腳輪架上部開設有連通滾動輪的開口，開口上設置有鎖止組件，所述鎖止組件包括制動插銷以及驅動制動插銷的驅動裝置，制動插銷可在驅動裝置的作用下插設在鎖止槽內(nèi)將滾動輪鎖止固定。驅動裝置驅動制動插銷向下移動插設在鎖止槽內(nèi)，驅動裝置停止驅動并鎖定，將滾動輪鎖止固定；驅動裝置帶動制動插銷上移，遠離鎖止槽，滾動輪正常滾動使用。以此來實現(xiàn)行李箱的制動功能。有了制動輪的制動功能，行李箱便可以固定在某處，極大地避免了行李箱被人惡意拖走或意外滑走的情況。制動腳輪設計如圖2所示。

圖2 制動腳輪設計

4.3 位置移動的監(jiān)測

使用MPU6050 收集當行李箱被人拖走時的數(shù)據(jù)變化值，并以此值作為數(shù)據(jù)變化的最大變化范圍。在實際使用當中，當行李箱進入防盜模式后，通過制動車輪將行李箱固定在原地，MPU6050 記錄此時行李箱的空間位置數(shù)據(jù)，并作為行李箱的初始位置數(shù)據(jù)，MPU6050 不斷地采集行李箱的實時位置信息[4]，當行李箱發(fā)生位置移動時，行李箱的空間位置數(shù)據(jù)便會發(fā)生改變，此時的位置數(shù)據(jù)與初始位置信息之差超過設置上限時，系統(tǒng)便會認定行李箱被人拖走，觸發(fā)警報。MPU6050模塊如圖3所示。

圖3 MPU6050 模塊

5 軟件設計

物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱以STM32F103芯片作為主控芯片，用MDK5 軟件進行程序編輯。在其上集成一系列傳感器，并利用GSM 和藍牙與使用者的手機進行連接。利用行李箱內(nèi)部裝載的空間位置傳感器對行李箱所處的位置信息進行實時的監(jiān)測，通過空間位置傳感器采集到的位置信息來分析行李箱是否發(fā)生了位置的改變，使用者可以通過手機獲知自己的行李箱是否被他人惡意移動。在保證安全的前提下，行李箱也具有一定的娛樂功能。當行李箱觸發(fā)警報時，行李箱播放默認的警報音頻；但在行李箱沒有進入警報模式時，用戶可以利用手機控制行李箱播放自己喜愛的歌曲，使得旅行者身心得到放松。

6 結論

實踐證明，物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱可有效保證旅行者的行李物品安全，令使用者放心地離開自己的行李物品，去做自己想要的事情，讓旅行者得到身心的解放，減輕旅行中的痛苦。利用多種傳感器實現(xiàn)了丟失報警、行李箱制動、手機控制、安全信息反饋等功能，為行李箱防盜提供了一種新的設計思路。本課題小組設計的物聯(lián)網(wǎng)新型防盜定位行李箱，在防盜方面上性能表現(xiàn)較好，具有良好的應用前景。