基于O2O行業(yè)配送的一種智能保溫儲(chǔ)物柜的研制

王梓良?季明皓?屈慶燁?李家偉

摘? 要：智能儲(chǔ)物柜與O2O配送相結(jié)合，所用系統(tǒng)基于單片機(jī)原理和溫度控制元器件，其控制中心配置溫度傳感器，擁有人工/智能實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控的功能;其柜體采用可拼裝式構(gòu)造，方便器件安裝與運(yùn)輸。整體儲(chǔ)物柜以結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為核心，內(nèi)置的空氣濾芯可保持儲(chǔ)物柜內(nèi)部無(wú)異味狀態(tài)，其每一個(gè)小儲(chǔ)物格可與通風(fēng)管直接連接，兼顧送氣、排氣兩種需求。

關(guān)鍵詞：智能儲(chǔ)物柜;溫度控制;可拼裝

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）02-0075-03

Abstract： The intelligent locker is combined with O2O distribution. The system used is based on the principle of single-chip microcomputer and temperature control components. Its control center is equipped with temperature sensor and has the function of artificial/intelligent temperature regulation. The body adopts an assembled structure， which is convenient for device installation and transportation. The overall locker takes structural innovation as the core. The built-in air filter element can keep the interior of the locker free of peculiar smell. Each small storage compartment can be directly connected with the ventilation pipe， taking into account the needs of air supply and exhaust.

Keywords： intelligent locker; temperature control; assembled structure

0? 引? 言

隨著依托于互聯(lián)網(wǎng)的外賣O2O（Online To Offline）行業(yè)在近些年得到的迅速發(fā)展和線上攬客與線下服務(wù)結(jié)合的逐步深入，外賣以更加頻繁的姿態(tài)出現(xiàn)在大學(xué)生生活當(dāng)中?；谕赓u配送中或生活中的使用場(chǎng)景——外賣因瑣事無(wú)法立刻取到導(dǎo)致外賣無(wú)法保持適宜食用的溫度，或難以維持不同外賣所需的不同的溫度（例如：冰制食品需要保持低溫、飯菜等需要保持最適宜的40℃左右等），亟須一款適宜存放外賣并能保持其溫度的裝置?；诖?，一種可拼裝式智能保溫儲(chǔ)物柜應(yīng)運(yùn)而生[1]，其功能可以滿足所有場(chǎng)景使用需求，不論是宿舍樓下、公司門口或是小區(qū)樓棟;其內(nèi)部可以通過配套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商家遠(yuǎn)程溫控或由配送員實(shí)操儲(chǔ)物柜來(lái)保證外賣的最適食用溫度。同時(shí)，該裝置的研發(fā)也從根本上防止了惡意盜竊外賣和拿錯(cuò)外賣的現(xiàn)象發(fā)生，為了完成這一研究目的，本文采取了如下結(jié)構(gòu)：第一部分是保溫儲(chǔ)物柜結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)，第二部分是溫控及相關(guān)系統(tǒng)理論概述，第三部分是產(chǎn)品發(fā)展前景及改進(jìn)方向。

1? 儲(chǔ)物柜結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

1.1? 儲(chǔ)物柜外觀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

保溫儲(chǔ)物柜整體外觀為象牙白長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，由眾多小儲(chǔ)物格組成，而每一個(gè)小儲(chǔ)物格正面都裝配有顯示屏，具有顯示儲(chǔ)物柜內(nèi)部的溫度和調(diào)節(jié)溫度的功能。柜體表層使用噴漆工藝可防止銹蝕且美觀大方，連接處則采用寅卯結(jié)構(gòu)與卡扣設(shè)計(jì)，方便安裝且不易脫落。儲(chǔ)物柜頂部留有可拆卸式不銹鋼擋板，避免陽(yáng)光暴曬及雨水沖刷。儲(chǔ)物柜的循環(huán)風(fēng)口位于背面，出風(fēng)口處焊接有防護(hù)鐵網(wǎng)，避免異物進(jìn)入導(dǎo)致扇葉受損。

1.2? 硬件選擇

從成本和性能考慮，智能保溫儲(chǔ)物柜選擇單片機(jī)作為其核心控制部件，其電路部分包括溫度傳感器、數(shù)碼管顯示屏、按鍵控制電路、閃爍指示燈、制熱片、智能風(fēng)扇等，且單片機(jī)最小系統(tǒng)為單片機(jī)、復(fù)位電路以及晶振電路[2]。

1.3? 單一儲(chǔ)物格的整體設(shè)計(jì)

儲(chǔ)物柜內(nèi)箱部分采用保溫材料高密度玻璃纖維來(lái)制作，使物品可以在箱體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間保溫，在每個(gè)儲(chǔ)物格外側(cè)會(huì)添加溫度調(diào)節(jié)裝置，使用者可以根據(jù)自己的需求設(shè)置合適的溫度以保證外賣在一個(gè)合適的溫度區(qū)間——這個(gè)功能將通過柜體處的兩個(gè)獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

儲(chǔ)物柜整體組裝方式設(shè)計(jì)為以拼裝式作為組裝方式，每一個(gè)小的柜格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

標(biāo)號(hào)1是顯示溫度的電子數(shù)字顯示屏，尺寸為長(zhǎng)50 mm寬30 mm。標(biāo)號(hào)2是用于加熱的加熱板，里面放置有加熱片，從下至上進(jìn)行加熱。標(biāo)號(hào)3是用于放置通風(fēng)風(fēng)扇的通風(fēng)口。整體尺寸為長(zhǎng)300 mm、寬300 mm、高100 mm，以便適用于市面上大部分的外賣大小。其正面將安裝獨(dú)立鎖芯，每一個(gè)單獨(dú)柜體都加裝單獨(dú)的電子鎖結(jié)構(gòu)，將配合外賣APP提供的每一單專屬取件碼使用。

各儲(chǔ)物格均放置在柜體內(nèi)的類標(biāo)準(zhǔn)型抽屜式模具貨架上，儲(chǔ)物格與柜體之間所留縫隙選用可反復(fù)使用的纖維及彈塑性體材料，利用其強(qiáng)大的彈塑性變形對(duì)堵塞密封、防止泄漏具有較強(qiáng)的作用，針對(duì)因通線所產(chǎn)生縫隙采用密封膠條處理方案，由此將連接處進(jìn)行內(nèi)部封閉。另外，考慮到風(fēng)化老化以及箱內(nèi)物品腐蝕情況，可根據(jù)實(shí)際外部環(huán)境的不同，選擇在膠條中加入電子感應(yīng)芯片，即可隨時(shí)感知箱體保溫密封狀態(tài)。為了保證儲(chǔ)物柜整體送風(fēng)、排風(fēng)順暢，避免內(nèi)部空氣渾濁，影響外賣品質(zhì)，儲(chǔ)物格利用小風(fēng)扇仿造管道新風(fēng)系統(tǒng)滿足小溫差無(wú)異味的送風(fēng)要求，且一并實(shí)現(xiàn)風(fēng)管空氣自循環(huán)，和空氣濾芯凈化空氣的功能。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)物格都具有單獨(dú)拆卸的功能，在方便維修和保養(yǎng)的同時(shí)，也增加了其適用性、耐久性和安全性，進(jìn)一步擴(kuò)大了儲(chǔ)物格的許用范圍。其箱體為獨(dú)立個(gè)體，采用電路整合，并使用風(fēng)管連接通風(fēng)口，幾個(gè)或多個(gè)箱體拼接可以實(shí)現(xiàn)互通總控，適宜在公共區(qū)域安裝使用。此外，為了進(jìn)一步保證柜子的安全，可在儲(chǔ)物柜柜體上方設(shè)置電子攝像頭來(lái)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控外賣。

2? 溫度控制系統(tǒng)描述

電路核心控制使用AT89C52單片機(jī)，溫度傳感器則采用DS18B20，通過軟件編程的方法（本文重點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，故編程略），利用顯示屏實(shí)時(shí)顯示溫度[3]。其中溫度控制按鍵與顯示屏相連，使用戶悉知儲(chǔ)物柜溫度狀況，并依此調(diào)節(jié)。溫度控制處設(shè)置K1按鍵功能為設(shè)置溫度上下限，K2設(shè)置為增加溫度鍵，K3設(shè)置為減少溫度鍵，可實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)不同物品儲(chǔ)存溫度的散熱需求，適應(yīng)能力強(qiáng)[4]。智能風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路將由三極管驅(qū)動(dòng)，將信號(hào)放大，再給風(fēng)扇供應(yīng)能源。而數(shù)字顯示部分，由于柜體只需顯示簡(jiǎn)單的溫度數(shù)字，所以采用數(shù)碼管元件就可以滿足用戶的使用需要，并且這樣的組合方式更加符合本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，具有低成本、高性能的優(yōu)良表現(xiàn)。電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

外賣種類繁多，不同外賣所需最佳溫度也有所不同，保溫儲(chǔ)物柜的固有系統(tǒng)通過對(duì)外賣溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，讓其儲(chǔ)物格內(nèi)部溫度保持一個(gè)合理的范圍內(nèi)，并在溫度不適宜時(shí)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。

其調(diào)節(jié)方式分為兩種：

其一由商家在系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行預(yù)溫度調(diào)控，或由配送員通過儲(chǔ)物柜外側(cè)溫控按鈕進(jìn)行調(diào)控——按鍵部分可以自由設(shè)置所選擇的溫度上下限;

其二若柜子在正常使用狀態(tài)下未接收到任何溫度調(diào)節(jié)信號(hào)則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，并維持所測(cè)溫度。整體運(yùn)作原理如圖3所示。

當(dāng)外賣被放入儲(chǔ)物柜后，溫度傳感器會(huì)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)然后傳達(dá)給控制元器件，并通過定時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)反饋的方式來(lái)達(dá)到外賣保溫的目的，其輸出的結(jié)果會(huì)通過外面的電子數(shù)字顯示屏直觀地展現(xiàn)出來(lái)[5]。若控制元器件未接收到溫度調(diào)節(jié)指令（按鍵、后臺(tái)），則會(huì)讓該儲(chǔ)物格保持一個(gè)合理的溫度區(qū)間。其具體智能調(diào)溫方式如下：當(dāng)溫度過高則啟動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行散熱，當(dāng)溫度過低則降低風(fēng)扇頻率，再啟動(dòng)制熱片進(jìn)行加熱。每一個(gè)儲(chǔ)物柜后部都設(shè)置了風(fēng)扇，有通風(fēng)排氣凈化異味的作用。

在取得維持外賣溫度的基礎(chǔ)功能后，為避免市場(chǎng)環(huán)境下不同外賣產(chǎn)生的各種偶然事件，如：低劣包裝散發(fā)異味、高溫食品與包裝發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、運(yùn)輸過程中衛(wèi)生情況難以控制等情況，基于此，溫度控制系統(tǒng)將根據(jù)不同的極端狀況決定風(fēng)扇的開關(guān)，及時(shí)止損防止情況進(jìn)一步惡化影響到其他儲(chǔ)物格。當(dāng)風(fēng)扇停止工作時(shí)，風(fēng)扇口連接的風(fēng)管會(huì)由自然的空氣流通依次將已污染的空氣送入空氣濾芯進(jìn)行凈化過濾，減少凈化速度保證凈化質(zhì)量，進(jìn)一步保證其他儲(chǔ)物格及整體儲(chǔ)物柜無(wú)污染無(wú)異味。

3? 發(fā)展前景及改進(jìn)方向

3.1? 解鎖及遠(yuǎn)程端操控

目前，大部分外賣O2O平臺(tái)處于虧損狀態(tài)，配送成本居高不下，再加上平臺(tái)運(yùn)營(yíng)過程中的出現(xiàn)各種附加支付項(xiàng)等[6]。綜合考慮各方面成本問題后，智能保溫儲(chǔ)物柜使用了較簡(jiǎn)單的電子解鎖方案，但在未來(lái)成本可控的情況下，還可以將其升級(jí)成遙控電子鎖，并增加更先進(jìn)的人臉識(shí)別探頭或采用指紋屏觸摸解鎖功能方便管理員管理。針對(duì)主屏幕可以設(shè)置主機(jī)管理（即在自己的手機(jī)APP查看儲(chǔ)物柜的存儲(chǔ)狀態(tài)以及使用情況），在手機(jī)APP上實(shí)現(xiàn)整體機(jī)器的管理與使用，當(dāng)然每個(gè)單獨(dú)的個(gè)體也可以通過使用者的手機(jī)APP操控溫度以及開關(guān)鎖。主機(jī)管理設(shè)計(jì)如圖4所示。

在日常使用時(shí)后臺(tái)管理者可以查看有多少箱體正在被使用，然后只需要在手機(jī)APP上選擇還未使用的儲(chǔ)物柜，并設(shè)置好密碼或溫度，再反饋給配送員，就能夠在第一時(shí)間將外賣存放。此外，每個(gè)儲(chǔ)物格上也可以增設(shè)紅綠指示燈，以此方便個(gè)人查看儲(chǔ)物柜是否已經(jīng)存貯物品。若全部箱體都正處在使用狀態(tài)，管理者可以在手機(jī)APP上預(yù)約使用儲(chǔ)物格，在其預(yù)約的儲(chǔ)物格使用完畢后，系統(tǒng)將第一時(shí)間通知相關(guān)配送員加緊外賣配送。

3.2? 制冷及通風(fēng)

智能儲(chǔ)物柜目前只能實(shí)現(xiàn)恒溫功能，并在一定范圍內(nèi)控制溫度變化，還不支持恒溫儲(chǔ)存低溫食品。未來(lái)可在風(fēng)扇處加裝小型制冷機(jī)，并通過風(fēng)管與總控制器相連接，實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)存的效果。小型制冷機(jī)可選用范圍較廣，但制冷效率較低，基于此商家可以提前通過后臺(tái)將格內(nèi)溫度設(shè)定好，經(jīng)配送后再將低溫的食品放入其中進(jìn)行儲(chǔ)存。對(duì)于通風(fēng)，目前通風(fēng)管道采用的是小風(fēng)口的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，未來(lái)可在風(fēng)扇口處設(shè)置氣流集體通過的內(nèi)循環(huán)過濾網(wǎng)，這樣可以減少過濾次數(shù)選用更好的過濾材料或裝置，達(dá)到更好清潔的能效。

4? 總? 論

我國(guó)外賣市場(chǎng)已經(jīng)形成了較為成熟的發(fā)展方式與較為穩(wěn)定的競(jìng)爭(zhēng)格局。雖然近幾年增長(zhǎng)的速度逐漸趨緩，但是線下配送及外賣儲(chǔ)存為服務(wù)業(yè)提供了新的發(fā)展窗口，針對(duì)一些常態(tài)化的問題，智能儲(chǔ)物箱針從一個(gè)側(cè)面提供了解決方案。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 王倩影.外賣O2O行業(yè)配送模式選擇研究 [D].北京：北京交通大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：王梓良（2000—），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，本科在讀，研究方向：土木工程;通訊作者：李家偉（1975—），男，漢族，四川宜賓人，研究員，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：土木工程。