◆重慶育才中學校 沈思源 吳尚騁

新冠肺炎疫情發(fā)生后，為減少人員接觸帶來的感染風險，快件大多投遞到站、柜，然后由收件人自取。目前，菜鳥驛站、便利店、快遞超市等采用的這種無接觸方式雖然緩解了快件配送的壓力，但對存儲空間、人員、取件時間等都有一定的要求。

為了方便人們快速、安全取快件，我們進行了探索，嘗試設(shè)計無接觸快遞服務(wù)系統(tǒng)。

一、方案設(shè)計

該系統(tǒng)由三個部分組成：第一部分是無接觸式快遞站，包含左側(cè)的人臉識別自取通道，右側(cè)的語音識別代取通道和中間的分區(qū)設(shè)計的貨架位置；第二部分是MQTT 物聯(lián)網(wǎng)后端信息記錄和超時提醒；第三部分是軟件部分，用戶可通過手機App掃碼自助出庫。

三者之間信息互通，用戶只需要通過人臉識別、語音識別和手機掃碼即可完成取件，整個過程無需接觸其他人和物。系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.無接觸式快遞站

先在紙上畫出外殼的草圖，左側(cè)為人臉識別入口，右側(cè)為語音識別入口。再將LaserCAD 軟件中建好的平面圖紙導入激光切割機，實現(xiàn)外殼的快速切割成型。然后利用熱熔膠對外殼進膠接。需站在顯示器正前方，攝像頭會自動識別人臉。如果此人有待取的快件，顯示器顯示快件所在位置并開門；如果此人沒有待取的快件，則無任何操作。正面右側(cè)為代取入口（語音識別入口）。

圖2 封裝外殼

（1）左側(cè)人臉識別入口。利用攝像頭進行人臉識別，確認身份信息，并在下方顯示器上顯示快遞位置。

（2）語音識別入口。利用語音識別模塊識別取件碼，并用語音合成進行信息反饋，顯示器上方紅外避障傳感器用于檢查是否有人，以防止系統(tǒng)判斷錯誤。

確認取件碼后，顯示器顯示快件位置，并在右側(cè)語音合成模塊進行語音提示。用戶可根據(jù)語音提示和顯示器顯示的信息快速找到快件。

2.快遞站入口

該無接觸式快遞站的正面左側(cè)為自取入口（人臉識別入口），只

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.主界面設(shè)計及代碼

App 主界面最上方為“掃一掃”按鈕，其下是“QR 碼掃不起按鈕”。點擊“QR碼掃不起按鈕”后，隱藏的輸入框和確認按鍵則會顯示。最下方的是代取按鈕，點擊后進入代取界面。

圖3 App 出庫流程圖

2.加載攝像頭界面及代碼

點擊“掃一掃”后，系統(tǒng)調(diào)用手機的攝像頭，加載時會顯示相應(yīng)的界面。如果攝像頭未打開，可點擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

3.個人信息不符及代碼

當掃描到的快件與個人信息不符時，顯示相應(yīng)的界面。點擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

4.成功出庫界面及代碼

掃描快件上的二維碼，或通過輸入快件取件碼成功出庫后，顯示相應(yīng)的界面。點擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

5.輸入取件碼信息確認界面及代碼

在“QR 碼掃不起按鈕”輸入框中輸入取件碼后，系統(tǒng)將快件信息顯示在界面上。用戶確認無誤后點擊“確認出庫”，快件出庫成功，且App 頁面跳轉(zhuǎn)到出庫成功界面。

6.取件碼錯誤界面及代碼

如在“QR碼掃不起按鈕”輸入框中輸入錯誤的取件碼，顯示相應(yīng)的界面。點擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

7.代人取件界面及代碼

在主界面點擊“代人取件”后進入此界面，用戶須填寫快件主人的電話號碼、代取人的電話號碼、取件碼來確認身份。三項均填寫正確后點擊“確認”。快件出庫成功后，App會跳轉(zhuǎn)到成功出庫界面。

圖4 成品展示圖

四、作品功能

本作品主要有人臉識別取件、語音識別取件、物聯(lián)網(wǎng)超時提醒、手機App 自助出庫等功能。

1.人臉識別（自取）

如果是本人取件，則可通過人臉識別通道進入快遞站。攝像頭檢測到人臉并確認身份信息后，則會在一旁顯示器上顯示待取快件的位置。例如快件在A 貨架的第一層，顯示器上則會顯示A1，這時快遞站的門打開，取件者可根據(jù)屏幕上顯示的信息快速取走快件。

圖5 人臉識別自取通道功能展示圖

2.語音識別（代?。?/h3>

圖6 語音識別代取通道功能展示圖

如果要代替他人取件，則可通過語音識別功能進入快遞站。來到柜前說出取件碼，系統(tǒng)檢測到有該取件碼，顯示器顯示待取快件的位置，門開啟后即可取件。取件碼與用戶的手機號碼綁定，即使有多個快件，也只需要出示一個取件碼取件。

3.物聯(lián)網(wǎng)智能超時提醒

快件在快遞站存放的時間超過設(shè)置時間閾值后，物聯(lián)網(wǎng)后臺會給該快件的主人發(fā)送信息。快遞站管理員也可以通過管理指令再次發(fā)送提醒信息。

4.利用手機App 進行出庫操作

找到快件后，可在手機App 上將快件標記為“出庫”狀態(tài)，此時就可以將快件帶離快遞站。如果沒有進行手機App 確認操作，則系統(tǒng)在門打開時開始計時，超過設(shè)置時間閾值后，快件自動標記為“出庫”。成功取件的同時，發(fā)送短信提醒快件主人。

（1）自取。掃描快件上的二維碼，確認無誤后進行出庫操作。如二維碼污損，則可輸入取件碼確認快件信息，進行出庫操作。

（2）代人取件。輸入快件主人的電話號碼、代取人的電話號碼、取件碼進行出庫操作。

圖7 代人取件手機App 界面

五、作品創(chuàng)新點

1.該作品在疫情防控期間能有效減少人員接觸。

2.該作品通過物聯(lián)網(wǎng)實時記錄快件存取信息，通過人臉識別和語音識別雙通道進入快遞站，進而提高取件效率，避免因缺少工作人員而造成的快件堆積問題。

3.用戶可在手機App上完成取件，方便快捷。

4.相較于其他自助式快遞站，本系統(tǒng)成本更低，取件效率更高，更方便整理快遞站。

（1）其他自助快遞箱通常會在每個小區(qū)設(shè)置一個，而本系統(tǒng)可直接由店鋪類快遞站改裝而成，能有效降低成本。

（2）有些自助式快遞箱會收取快件超時占用費，而該系統(tǒng)可以套用店鋪類快遞站的管理模式，即免收超時占用費。

（3）自助式快遞箱貨柜數(shù)量有限，且對快件的包裝大小有一定的要求。（指導老師：鄭霜 馮孟坭）

作者心聲

這個作品的制作與完善用時超過半年，我們在這半年的時光里，多次想要放棄：比如，遇到一個又一個不知道如何解決的程序問題時；又比如，在將程序?qū)胗布蠛翢o反應(yīng)時；……每每這個時候，我們會泡杯咖啡坐在窗邊思考，最終還是解決了所有問題。這半年的時光對我們來說是痛苦、勞累的，但也是一次最棒的體驗。

專家點評

基于人臉識別和手機App 控制的無接觸快遞服務(wù)系統(tǒng)，是一件富有“想象力”的創(chuàng)新實踐作品。從現(xiàn)在全國青少年科技創(chuàng)新創(chuàng)新大賽作品的要求來看，可將其歸為A 類作品，即專業(yè)技術(shù)性很強，一般需要專業(yè)機構(gòu)或?qū)I(yè)技術(shù)人員指導才能完成。

這個作品的完成，體現(xiàn)了兩位同學較強的創(chuàng)新意識，和對信息與人工智能等技術(shù)的應(yīng)用能力。在高中階段，學習能力與技術(shù)能力較強的同學是可以嘗試有一定難度的創(chuàng)新項目的。

但有幾個方面的問題要提出來與大家一起探討：其一，兩位同學須把各自所做的工作、主要貢獻說清道明。其二，一般專業(yè)技術(shù)較強的項目成熟期較長，一時半會，大多數(shù)評審專家與受眾都只能是看熱鬧，應(yīng)用前景也停留在“自說自話”的理想狀態(tài)，……難免讓人產(chǎn)生博人眼球的疑慮。其三，對于解決問題的方式，我們能否從“技術(shù)含量”的桎梏中解放出來，避免發(fā)生類似“農(nóng)民工用風扇吹空飲料包裝盒”的故事。