基于樹莓派的校園智能共享箱柜系統(tǒng)

徐曉萍 王碧 謝丹艷

摘要：隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高與“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的全面來(lái)臨，我國(guó)的共享產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)也蓬勃發(fā)展。基于樹莓派的校園智能共享箱柜作為一種聯(lián)網(wǎng)的儲(chǔ)物系統(tǒng)，在傳統(tǒng)快遞柜的基礎(chǔ)上，利用樹莓派、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，添加智能模塊，采用B/S服務(wù)架構(gòu)和微信小程序，實(shí)現(xiàn)用戶與阿里云Linux的交互式服務(wù)。智能共享箱柜系統(tǒng)主要面向大學(xué)生群體提供定時(shí)定溫、無(wú)菌保鮮等臨時(shí)存儲(chǔ)功能，采用分時(shí)段租用服務(wù)的共享方式，旨在提供一個(gè)更加便捷、一體化的臨時(shí)儲(chǔ)物平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：智能箱柜;共享模式;微信小程序;樹莓派;資源配置

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）26-0156-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Intelligent Sharing Cabinet System Based on Raspberry PI on Campus

XU Xiao-ping， WANG Bi， XIE Dan-yan

（Taizhou University， Taizhou 225300， China）

Abstract： With the continuous improvement of productivity and the advent of the "Internet +" era， China's sharing industry economy is also booming. As a kind of networked storage system， the campus intelligent sharing cabinet based on Raspberry Pi， cloud computing， Internet and Internet of Things technologies are used on the basis of the traditional express cabinet. Intelligent modules are added， and B/S service architecture and WeChat applet are adopted to realize the interactive service between users and Ali Cloud Linux. The intelligent sharing cabinet system mainly provides temporary storage functions such as fixed temperature timing and aseptic preservation for college students. It adopts the sharing mode of renting service by time， aiming to provide a more convenient and integrated temporary storage platform.

Key words： intelligent cabinet; sharing mode; weChat applet; raspberry pie; resource allocation

1 引言

近年來(lái)，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代、移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的迅猛發(fā)展，為共享模式創(chuàng)新與應(yīng)用提供了更多的可能。共享單車、共享雨傘等一系列實(shí)物共享市場(chǎng)的興起，給人們生活提供更多便捷的同時(shí)，社會(huì)資源配置也進(jìn)一步得到優(yōu)化。但是對(duì)于不同的社會(huì)群體，共享物品的適用面和不同需求問(wèn)題還有待進(jìn)一步優(yōu)化、改善。

在大學(xué)校園中，部分學(xué)校出于安全考慮，對(duì)宿舍用電存在一定的限制，無(wú)法完全滿足學(xué)生對(duì)食物、藥物等特殊的存儲(chǔ)條件要求。本系統(tǒng)是針對(duì)高校學(xué)生的特殊需求，設(shè)計(jì)開發(fā)的一款自存自取，統(tǒng)一管理的租用小型儲(chǔ)物系統(tǒng)。在滿足傳統(tǒng)儲(chǔ)物柜功能的同時(shí)，進(jìn)一步采用恒溫箱處理、負(fù)離子殺菌、保鮮等技術(shù)，對(duì)智能共享箱柜進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，旨在解決在校大學(xué)生臨時(shí)物品存儲(chǔ)的不同時(shí)長(zhǎng)、不同溫度等需求問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化資源配置。

2 總體設(shè)計(jì)

本智能共享箱柜系統(tǒng)由前臺(tái)硬件設(shè)備、安卓客戶端和云服務(wù)器組成。

硬件部分有智能箱柜柜體、與箱柜相連并載有4G模塊的樹莓派。利用樹莓派通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)通信模塊獲取智能箱柜使用情況的相關(guān)數(shù)據(jù)，并傳輸信號(hào)至云端服務(wù)器。此外，在物品存放過(guò)程中，基于CPU控制器采用不同的溫控算法，調(diào)節(jié)存儲(chǔ)環(huán)境，保障存儲(chǔ)物品的安全與質(zhì)量。

軟件部分主要與云端服務(wù)器進(jìn)行通信，當(dāng)信號(hào)由路由器發(fā)射之后，系統(tǒng)通過(guò)API接口訪問(wèn)，得到關(guān)于用戶的箱柜訂單時(shí)間、放置位置等數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)箱柜投遞的物品統(tǒng)一化管理，并整合分析處理各種信息。用戶可通過(guò)登錄安卓客戶端訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，查詢相關(guān)信息以及進(jìn)行后續(xù)的預(yù)訂箱柜操作，后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與記錄，保證該用戶可以正常掃碼開柜[1]。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下：

3 硬件部分實(shí)現(xiàn)

3.1 箱柜主機(jī)控制系統(tǒng)

選用4B+型號(hào)的樹莓派作為共享箱柜的核心控制系統(tǒng)，其功耗小，豐富的外設(shè)引腳可用來(lái)開發(fā)外圍電路，同時(shí)支持Python、C、C++等多種編程語(yǔ)言，支持各種硬件嵌入。智能箱柜利用樹莓派外設(shè)接口、操作系統(tǒng)、通信模塊完成主要控制功能。

采用安卓系統(tǒng)的主機(jī)端方案，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)箱柜體門鎖的開關(guān)檢測(cè)及控制、人機(jī)界面交互以及與后臺(tái)服務(wù)器的通信，系統(tǒng)將通過(guò)CPU控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息處理傳輸?shù)瓤刂?，通過(guò)將柜門的關(guān)閉與開啟的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行程序分析處理，實(shí)現(xiàn)箱柜狀態(tài)的顯示，并通過(guò)柜內(nèi)基站及時(shí)向微信后臺(tái)發(fā)送智能存儲(chǔ)箱柜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息匯總并連通主機(jī)系統(tǒng)[2]。