李 引 ， 彭福鑫 ， 郭茂成 ， 王玉柱

（福建農(nóng)林大學(xué)機電工程學(xué)院，福建 福州 350100）

0 引言

隨著時代的發(fā)展，點外賣已成為高校學(xué)生用餐的主要形式之一[1]。然而在許多高校，由于上課等種種原因，高校學(xué)生和外賣員無法在同一時間地點進行接收和送達，往往造成外賣員長時間等待或高校學(xué)生等待以及外賣直接放置在樓宇門外無人看管的情況，日復(fù)一日，不僅浪費了外賣員和學(xué)生顧客的大量時間，而且造成外賣隨意放置的安全隱患，甚至出現(xiàn)冒領(lǐng)、誤領(lǐng)等外賣丟失等現(xiàn)象。由此，一款可進行安全存取的外賣暫存柜變得極為必要。本設(shè)計的柜體通過人為進行劃區(qū)管理，使空間配置最優(yōu)化；加入溫度控制，最大程度上保證外賣美食口感；結(jié)合人臉識別技術(shù)，讓取餐環(huán)節(jié)更加安全高效；采用云端通訊，方便快捷的溝通外賣人員與顧客，使顧客和商家能更好掌握外賣實時情況。方便大家的生活，使得學(xué)生不必在上課時為外賣的卡點而煩惱，外賣員也不必再為外賣的準(zhǔn)時送達浪費不必要的時間和精力。

1 總體設(shè)計

本裝置總體由柜體、面板控制系統(tǒng)、單片機、人臉識別模塊、溫控系統(tǒng)、通訊模塊、通風(fēng)槽等組成，在存儲柜的空間配置上人為地采用分區(qū)管理，使外賣相關(guān)問題得到有效解決。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)三維總裝示意圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Overall system structure diagram

2 設(shè)計方案與原理

2.1 工作原理

首先對整個柜體存儲空間進行人為分區(qū)管理，規(guī)范取餐秩序。為了最大限度地保持外賣美食的口感，設(shè)置了溫度控制系統(tǒng)，采用12V-TEC1-12706型號的半導(dǎo)體制冷片，可達到穩(wěn)定有效的制冷效果，另外采用了DC12V T5-LED紫外線殺菌保溫?zé)艄埽梢杂行⒕?，且其可以實現(xiàn)對外賣加溫，當(dāng)Ds18b20溫度傳感器檢測到格內(nèi)溫度低于外賣員設(shè)置的溫度時，系統(tǒng)打開燈管進行升溫，當(dāng)高于所設(shè)定溫度時，系統(tǒng)開啟半導(dǎo)體制冷片進行降溫。此外，設(shè)計了軟件APP，其可以讓外賣員實時掌握外賣柜位置以及是否還有儲藏空間等信息，系統(tǒng)工作流程如圖3所示。在系統(tǒng)控制面板上采用了GPU液晶顯示器，通過它可以控制整個裝置運行，在取餐方面采用了人臉識別和驗證碼取餐方式，方便快捷且安全可靠。最后為了減輕外賣員和商家的負(fù)擔(dān)，獨特的設(shè)置了“外賣到家”的功能，即結(jié)合現(xiàn)代通訊設(shè)備，以短信的方式通知點餐人員以及商家，外賣已安全送到，這極大增加了產(chǎn)品實用性與便捷性。

圖2 系統(tǒng)三維總裝示意圖Fig. 2 3D assembly diagram of the system

圖3 系統(tǒng)工作流程圖Fig.3 System work flow chart

2.2 裝置分塊功能及優(yōu)點介紹

2.2.1 智慧存放

外賣柜在實現(xiàn)了最基本防偷功能外，還引入了分區(qū)管理理念，如圖4所示，柜體分為A、B兩區(qū)，其中A區(qū)為統(tǒng)籌劃撥管理區(qū)，即以申請方式按班級劃分存儲區(qū)，B區(qū)為自由存放區(qū)，以對個人的方式進行開放，作為外賣量比較多的班級存放區(qū)域的補充。A區(qū)B區(qū)均進行統(tǒng)一編號，保障取餐信息明確可靠。通過導(dǎo)入學(xué)生校園卡信息，實現(xiàn)實名認(rèn)證，同時借助APP或柜體的攝像頭實現(xiàn)人臉認(rèn)證，同學(xué)們既可以通過刷卡取餐，也可以通過人臉識別取餐，提高取餐效率。

圖4 分區(qū)示意圖Fig. 4 Zoning diagram

2.2.2 操作界面簡潔

柜體主控臺配有7寸GPU液晶顯示屏，如圖5所示，界面清新簡潔，顯示菜單為存儲、取餐、信息、選區(qū)等。當(dāng)外賣員把美食送至儲存柜并點擊存儲，系統(tǒng)會跳出常溫存儲、保溫存儲、降溫存儲等選項，待操作完成后，便將相應(yīng)的取餐信息自動生成短信通知外賣主人。

圖5 GPU液晶顯示屏界面示意圖Fig. 5 GPU LCD interface diagram

3 便捷的取餐過程

本設(shè)計采用傳統(tǒng)方式取餐與現(xiàn)代智能人臉識別技術(shù)有機結(jié)合，使取餐更加高效智能[2]，儲存柜搭載了OpenMV，如圖6所示，進行人臉識別數(shù)據(jù)的錄入和識別，其通過與上位機進行通信將人臉信息錄入并形成全樣本數(shù)據(jù)庫。取餐時，通過OpenMV cam的內(nèi)置人臉檢測功能進行取餐人員身份確認(rèn)。在分辨上采用LBP（局部二值模式）的特征利用函數(shù)find_lbp，其會從ROI元組（x，y，w，h）中提取LBP關(guān)鍵點，然后將當(dāng)前特征LBP值與數(shù)據(jù)庫進行比對，最后返回LBP最相近值對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫樣本編號，從而保證取餐人員身份的正確性。此外，學(xué)生還可以通過刷學(xué)生卡或通過按鍵面板，如圖7所示，輸入通知短信上的四位驗證碼進行取餐。

圖6 OpenMV安裝示意圖Fig. 6 OpenMV Installation diagram

圖7 外賣柜按鍵面板主視圖Fig. 7 Main view of takeaway cabinet button panel

4 恒溫控制

為了解決溫度對美食口感影響的問題，本設(shè)計在存儲格的內(nèi)部材質(zhì)上采用發(fā)泡保溫層，同時可通過DC12V T5-LED紫外線殺菌保溫?zé)?，如圖8所示，對美食進行加溫并能有效殺死存儲格內(nèi)的有害病菌，而在降溫方面，存儲柜設(shè)計了通風(fēng)槽裝置以及12V-TEC1-12706型半導(dǎo)體制冷片，當(dāng)溫度超過閾值時，其自動開啟降溫，可達到較好制冷效果[3]。

圖8 T5-LED三維建模安裝示意圖Fig. 8 T5-led 3D modeling installation diagram

食物的溫度可由外賣員根據(jù)其性質(zhì)設(shè)置，溫度的采集依靠DS18B20溫度傳感器，其測量溫度范圍為-55℃～+125℃，精度可達±0.5℃，同時單片機將采集到的溫度數(shù)據(jù)送入控制程序，并顯示在LCD1602液晶屏上，有效保證溫控的準(zhǔn)確性。其硬件連接如圖9、圖10所示。

圖9 DS18B20硬件連接示意圖Fig. 9 Hardware connection diagram of DS18B20

圖10 LCD1602硬件連接示意圖Fig. 10 Hardware connection diagram of LCD1602

5 完備的監(jiān)控反饋系統(tǒng)

為了確定外賣是否安全送達，本設(shè)計設(shè)置了“外賣到家”的功能，即采用SIM900A模塊，進行通訊服務(wù)[4]，在外賣被安全取走后，單片機會控制SIM900A模塊自動發(fā)短信通知商家外賣已安全送達。

6 結(jié)束語

智能外賣柜是互聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物流技術(shù)深度結(jié)合的產(chǎn)物，其不僅有效解決了校園外賣送餐中的配送不安全、取餐難、取餐秩序差等各種現(xiàn)實問題，還在一定程度上提高了配送效率，增加了客戶滿意度，推動了整個外賣行業(yè)以及社會智能化的發(fā)展，具有良好發(fā)展前景。