基于物联网的发货保障系统设计

侯 方，张 龙，龙 馨，龙光利

（1.陕西理工大学物理与电信工程学院，陕西 汉中 723001；2.陕西理工大学经济管理与法学学院，陕西 汉中 723001）

0 引言

网上购物日常化的形势下，仅仅依靠低廉的价格卖出货物，对于卖家来说已经远远不够。要提高核心竞争力，就要从各方面细节来节约成本，提高利润。目前，大多数网上售货并未实现全面自动化，仍在依靠人工进行作业。人工面对每天大量需求差异的订单难免出现忘件、丢件、串件等失误，长此以往，就对商家带来了巨大的经济损失，给买家埋下不信任的种子。不少商家为了适应创新驱动型发展，以提升核心竞争力来满足消费升级的需求。互联网时代的飞速发展下，为帮助提高线上商家的发货效率，利用大数据和机器代替人工也成为必然之势。物联网在互联网上产生和发展并为服务制造业所利用，借助扫描或传感设备，把实际物品信息进行识别和摘取，得到有效的信息点。然后通过大数据和云计算平台，对数据进行在线分析和即时处理。目前，各种大型电商快递物流也纷纷试水利用机器人来进行物流分拣或商品追踪，以提高发货的准确率。例如各种“无人机”“无人仓”“无人车”等。但由于技术新颖超前，购买成本较高，且需要专业的维护人员。所以，现阶段的商品分拣系统对于普通商家来说是高昂且无法承担的。就当下现状表示，开发一套经济实用的发货检验系统十分符合市场需求以及行业创新发展趋势。

1 发货保障系统发展前景

电子商务的异军突起带动着快递业务的持续增长，且在未来仍具有较强的生长活力和潜力。对于发货效率和正确率要求也会随之提高，占据了这个先机也就是抢占了获取更高利润的先机。传统发货大量依靠人力，利用工人对货物的了解以及工作经验对货物进行人工查验发出，很大程度无法确保发出产品为合格品。商家管理的流程复杂且效率参差不齐，往往会导致在货物管理方面耗费巨大成本。而且人工的查验和复核会导致商品的库存信息更新不及时，降低了应对突发风险的能力。作为电商销售的重要环节，传统的人工方式远远不能满足商家创新升级的需求。

利用物品、人、物品之间的泛在连接，实现物品的感应识别，射频识别、红外感应器、GPS全球定位系统等技术的优化成熟。使得物联网可以实现对物品信息的采集、存储和监控。利用现代科技，解决电商发货时出错率高、人工成本高等问题。基本实现实时自动化管理，大大的提高工作效率，且压缩成本。选用STM32微处理器为主控，结合ZigBee和北斗定位系统关键技术，将商品与互联网相连。对商品进行实时监控追踪，确保合格且型号准确的产品顺利到达买家手中。由经济适用的器件构成功能强大且低损耗的系统，使得智能化发货系统能得到大范围的应用。

2 系统设计

一个商品由颜色、尺寸、重量等不同的参数构成，在买家购买 指定商品后，根据最 主要的重量参数差异进行鉴别发货。例如一款保温杯有3种颜色，3种容量、2种材质，就会产生18种既定型号，对应18款不同价格的保温杯。颜色相同条件下，若有颜色参数不同，便会由于容量和材质产生重量差异，因此利用重量数据来区别型号有效可靠。将商品各型号不同重量参数进行采集，设定其参考范围值并录入数据库。

基于物联网的发货保障系统原理框图如图1所示，将商品放置在重量传感测试设备上，对数据进行放大转化后并将采集到的参数与数据库范围值进行对比。商品重量符合范围则为合格品，可以发出，并对发出商品进行监控追踪，确保商品准确无误到达。若商品重量不符合则判定为不合格品，可能发出的货物与买家所购不符，蜂鸣器报警，商家及时检验或更换商品重新发出。

图1 基于物联网的发货保障系统原理框图

3 硬件设计

利用精度达0.1 g重力传感器模块采集商品重量数据，将采集到的重量数据经过HX711芯片进行数模转换和放大处理。STM32控制处理器完成采集到的数据信息与数据库对比，判断出商品是否合格。对合格品进行数据上传追踪；不合格品进行报警提示，进行更换。

3.1 主控制器

本系统采用STM32开发板为主控，是一种低成本低功耗高性能的嵌入式微处理器。时钟频率可达72 MHz，具有强大的外设，包括丰富的I/O口、EXIT外部中断、独立看门狗、通用定时器等。开发资料丰富易读，支持当前多种嵌入式操作系统。利用该单片机，能很好的实现预期的性能目标。

3.2 重力传感设备

重力传感器将重量信号转化为电信号并输出，且电信号和商品重量呈线性变化关系。传感器输出为模拟信号，在主控接接收前需要进行A/D转换。由于输出电压无法使主控正常工作，因此，需要对信号进行放大。继而单片机根据输入的电信号电压大小进行计算，得出待测商品的真实重量值。

3.3 HX711芯片

传感器采集的数据要经过放大和A/D转换才能进入主控分析。HX711是一款专为高精度电子秤设计的24位A/D转换器芯片，芯片包含了稳压电源、片内时钟震荡器、上电复位等电路。芯片有两路可选择差分输入。即通道A和通道B。可编程增益为分别为128或64以及固定曾32且控制芯片由管脚输入，芯片内部寄存器无需编程。

3.4 显示模块

为了更好的识别并完成人机交互，采用LCD12864显示模块。LCD12864内部由LCD显 示屏、控制器、驱动器和偏压产生电 路构成，显示分辨率为128×64。上电后，可配合主控制器完成包括汉字、数字、英文的显示。显示器与外部控制单元的接口采用串口或并行方式控制。系统上电后分行显示数据信息，分别显示商品重量值和标准重量范围值。

3.5 ZigBee技术

ZigBee也称紫蜂协议，是一种基于蜜蜂间相互联系的方式研发而成的新型的通信技术。依托于无线电通信协议，采用IEEE802.15.4标准的访问层和物理层为底层。可在短距离电子元器件和设备之间传输数据或应用于小范围无线通信的自动化和控制领域。节省大部分设备的有线电缆，实现多种不同数字设备相互间的无线组网，使之能相互通信或直接接入因特网。ZigBee表现出高效便捷、功耗成本低等优点，而且可以实现GPS功能。

4 软件设计

4.1 主程序设计

设计的主程序流图如图2所示。

4.2 子程序设计

4.2.1 控制子程序

图2 主程序流程图

控制子程序流程图如图3所示。循环检测传感器是否有数据输入，测量结果与预先设置的合格范围进行对比判断，是否超出合格品的质量范围。未超出便会将数据送入下一模块进行操作；若超出便会上电使得蜂鸣器报警，提醒商家出现异常。

图3 控制子程序流程图

4.2.2 显示模块子程序

显示模块子程序流程图如图4所示。系统通过总线传输指令，对模块进行初始化和清空屏幕处理。进行库函数调用进行显示屏初始显示。再根据主控传输的数据信息进行实时数据显示。

图4 显示模块子程序流程图

5 结束语

基于物联网的发货保障系统，利用商品重量差异，判别商品是否合格或是否为买家所购商品。卖家只需将系统放置在仓库，每发出一单货物，经过传感器测量，数据上传到主控进行数据对比判断，合格产品便会出库，并进行监控。信息通过ZigBee网关上传互联网并传输至商家和买家的手机端或PC端进行追踪。同时利用PC机通过互联网进行数据传输和下达指令，及时的发现和解决后续问题；若系统查验不通过，将会报警提示卖家商品出现异常，卖家进行检查，更换商品。