曾其勇，呂述春，李龍輝，伍銀波

（1.深圳招商建筑科技有限公司，廣東深圳，518067；2.廣東技術(shù)師范大學(xué) 自動化學(xué)院，廣東廣州，510665）

0 引言

近年來隨著網(wǎng)購和電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，物流業(yè)務(wù)量呈高速增長態(tài)勢?？爝f、生鮮、快餐等網(wǎng)購物品的末端配送服務(wù)質(zhì)量引起了民眾的廣泛關(guān)注，物流“最后一公里”更是成了社會焦點(diǎn)問題。國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)電子商務(wù)與快遞物流協(xié)同發(fā)展的意見》[1]，第四條第十二項(xiàng)提出鼓勵快遞物流企業(yè)、電子商務(wù)企業(yè)與連鎖商業(yè)機(jī)構(gòu)、便利店、物業(yè)服務(wù)企業(yè)、高等院校開展合作，提供集約化配送、網(wǎng)訂店取等多樣化、個性化服務(wù)。政府鼓勵多元化的快遞末端服務(wù)模式和智能末端服務(wù)設(shè)施的研發(fā)和推廣，物業(yè)服務(wù)企業(yè)作為末端配送的主陣地的管理者，在推進(jìn)快遞行業(yè)變革可以發(fā)揮中重要作用。無人代收間是重要的智能末端設(shè)施之一，也是最有發(fā)展前景的智能末端。

1 無人代收間業(yè)務(wù)流程

無人代收間核心業(yè)務(wù)主要是快遞員投件和用戶取件，類似無人超市，代收間的核心也是智慧門禁系統(tǒng)。相比智能快遞柜具有更大的空間和包裹吞吐量，相比菜鳥/媽媽驛站等人工末端站點(diǎn)，則具有無人化和智能化的特點(diǎn)，可以提供24小時不間斷服務(wù)。通常代收間由物業(yè)管理公司負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)行，部署于住宅小區(qū)、科技園區(qū)等快遞包裹收發(fā)密集區(qū)域。面向所有快遞公司開放，快遞公司信息的維護(hù)由系統(tǒng)管理員在代收間后臺進(jìn)行。代收間智慧終端首次投入使用時，由維護(hù)人員在設(shè)備端錄入基本信息，終端自動將相關(guān)信息發(fā)送到管理后臺進(jìn)行注冊。現(xiàn)場部署時，只需要將智慧終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、門禁控制器完成對接即可。

■1.1 快遞員投件

快遞員首次使用需要在小程序上進(jìn)行注冊和認(rèn)證授權(quán)，認(rèn)證通過后可在小程序端自主完成人臉注冊。需要投遞快件時，只需要在無人代收間門口觸摸一體機(jī)上進(jìn)行人臉登錄，即可開門進(jìn)入代收間。代收間內(nèi)布局和普通的快遞驛站類似，包括普通貨架和冷藏柜、條碼打印設(shè)備、自助取件掃碼設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)?？爝f員通過小程序掃描快遞單號完成投件，系統(tǒng)自動為該快件分配貨架和取件碼，同時熱敏打印機(jī)自動打印取件碼，快遞員粘貼取件碼后放入貨架，完成投件?？爝f員投遞費(fèi)用一般采用直接跟快遞公司月結(jié)方式。

■1.2 用戶取件

當(dāng)用戶有快遞到達(dá)代收間，系統(tǒng)會給用戶手機(jī)發(fā)送代收間地址、取件碼和貨架編號，用戶到達(dá)代收間后，在門口觸摸一體機(jī)上輸入取件碼，即可開門進(jìn)去取件，拿到快遞后在門口自助掃碼取件登記。用戶也可以在小程序上進(jìn)行注冊，注冊用戶可以在小程序上點(diǎn)擊單件快遞取件、多快遞的一鍵取件以及查看快遞列表和取件記錄，也可以進(jìn)行報修、求助和支付等業(yè)務(wù)。

2 代收間對門禁終端要求

根據(jù)無人代收間業(yè)務(wù)流程和物業(yè)智慧門禁運(yùn)行及管理經(jīng)驗(yàn)，門口觸摸一體機(jī)需要整合門禁系統(tǒng)、快遞投件和用戶取件等業(yè)務(wù)。按照集中管理、分散控制的設(shè)計(jì)原則，整個代收間系統(tǒng)主要包括管理云平臺、移動端APP和智慧門禁終端三大部分。其中移動端APP采用微信小程序，智慧門禁終端以工業(yè)觸摸一體機(jī)為核心，以安卓APP為控制軟件。

■2.1 門禁智慧終端的功能需求

依據(jù)代收間業(yè)務(wù)流程，門禁智慧終端系統(tǒng)主要功能如表1所示。和傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)區(qū)別主要在與快遞投取件業(yè)務(wù)耦合的部分，硬件設(shè)備也增加了藍(lán)牙小票打印機(jī)和出庫登記設(shè)備。

表1 門禁智慧終端系統(tǒng)系統(tǒng)功能需求

■2.2 門禁智慧終端的特別需求

無人代收間作為一種快遞末端設(shè)施，需要根據(jù)快遞包裹業(yè)務(wù)量按網(wǎng)點(diǎn)式布局。因此門禁智慧終端需要具備注冊功能，云平臺會為每臺智慧終端生成一個唯一的設(shè)備ID，該設(shè)備的信息維護(hù)由管理員來完成。注冊時，需要提供安裝地址、經(jīng)緯度、安裝時間、維護(hù)人員姓名以及手機(jī)號等必要信息。同時無人代收間還要求門禁系統(tǒng)具有豐富多樣、安全可靠的開門方式，要確保維護(hù)人員任何情況下均能夠順利開門。表2列出了該智能終端的開門方式、原理及應(yīng)用場合，其中門禁控制器的聯(lián)動設(shè)置和局域網(wǎng)開門需要使用廠家提供的專用軟件。

表2 門禁智慧終端系統(tǒng)系統(tǒng)功能需求

3 智慧門禁終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

■3.1 硬件設(shè)計(jì)

整個智慧門禁終端系統(tǒng)硬件以工業(yè)觸摸一體機(jī)和門禁控制器為核心，同時包含藍(lán)牙熱敏打印機(jī)以及各種門禁配件，其構(gòu)成原理如圖1所示。工業(yè)觸摸一體機(jī)采用ZC328E主板，該板卡集成多媒體解碼、液晶驅(qū)動、以太網(wǎng)、HDMI、WIFI、3G、藍(lán)牙于一體， 支持絕大部分當(dāng)前流行的視頻及圖片格式解碼，支持 HDMI 視頻輸出，雙 8/10位的 LVDS 接口、 EDP 接口以及 MIPI 接口。外設(shè)方面，支持6 個 USB 接口（5 個插針 1個標(biāo)準(zhǔn) USB 口)，6 個可擴(kuò)展串口，GPIO/ADC接口，便于進(jìn)行功能擴(kuò)展。ZC328E主板采用瑞芯微RK3288CPU，工作頻率主頻1.8GHz，內(nèi)置Cortex-A17四核處理器和Mail-T764圖形處理器內(nèi)置。RK3288因其卓越性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在人臉識別[3,4]、高性能數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域[5]。

圖1 門禁智慧終端硬件結(jié)構(gòu)示意

門禁控制器有成熟的產(chǎn)品，其主控芯片一般采用高性能單片機(jī)，例如文獻(xiàn)6提出的門禁控制系統(tǒng)以STC8A8K64S4A12S4為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)自助登記、比對、測溫、無人值守的防疫快速登記智能門禁終端系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的門禁控制器關(guān)鍵是要有比較多的輸入、輸出接口，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信和聯(lián)動設(shè)置。在綜合考慮性價比、可靠性后，選擇熵基科技（原中控智慧）的C3-200型控制器，該控制器采用高速32位400MHz高速CPU，配合32MBits RAM，256MBits Flash，嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，性能和穩(wěn)定性均可滿足設(shè)計(jì)需求。C3-200和ZC328E都具備網(wǎng)絡(luò)通信能力，通過交換機(jī)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、管理計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，可以基于觸摸屏或者電腦實(shí)現(xiàn)必要的聯(lián)動控制。

熱敏打印機(jī)廣泛應(yīng)用在各種小票打印場合，熱敏打印機(jī)核心部件是單片機(jī)和熱敏打印頭。與應(yīng)用軟件的通信主要有藍(lán)牙[7]和串口[8]兩種方式，由于本設(shè)計(jì)方案需要直接應(yīng)用于工程現(xiàn)場，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定考慮，最終選擇市場口碑良好的PT51-DC產(chǎn)品，該機(jī)型小巧便攜，支持USB、藍(lán)牙、NFC三種通信方式。本設(shè)計(jì)中工業(yè)觸控一體機(jī)的就是通過藍(lán)牙方式，連接PT51-DC，并控制其打印取件碼信息。

系統(tǒng)具備藍(lán)牙開門的功能，具體由溢鑫YL-32藍(lán)牙繼電器模塊實(shí)現(xiàn)。該模塊藍(lán)牙的出廠serviceId為0000FFB0-0000-1000-8000-00805F9B34FB，notifyId為0000FFB2-0000-1000-8000-00805F9B34FB，writeId為0000FFB1-0000-1000-8000-00805F9B34FB?？梢灾苯油ㄟ^微信小程序搜索連接，配對成功后發(fā)送0x00關(guān)閉繼電器，發(fā)送0xFF打開繼電器。同時該繼電器的通斷也可以由ZC328E的GPIO(CON45)控制，繼電器的輸出開關(guān)直接接到門禁控制器C3-200的AUX1端子(輔助輸入1)的IN和GND，藍(lán)牙繼電器輸出觸點(diǎn)閉合后，即可出發(fā)門禁控制器開門。備用按鈕的觸點(diǎn)和藍(lán)牙繼電器輸出觸點(diǎn)是并聯(lián)關(guān)系，也是接在AUX1端子上。

無人代收間出門時，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇刷出門、按鈕出門和掃碼出門。按鈕出門適用于包裹無需強(qiáng)制出庫登記的場景，掃碼出門是指住戶取到快遞后在出庫登記設(shè)備上掃碼后系統(tǒng)自動開門。對于強(qiáng)制出庫登記的場景，室內(nèi)不再安裝出門按鈕，快遞員刷臉出門，住戶掃碼出門。如果遇到特殊情況，無法開門，可通過室內(nèi)的人臉智慧終端或者安防系統(tǒng)對講功能求助。

■3.2 軟件設(shè)計(jì)

智慧終端運(yùn)行的軟件系統(tǒng)是安卓系統(tǒng)，采用Android Studio3.6.1開發(fā)。主程序流程如圖2所示，設(shè)備完成上電自檢后，開始與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。數(shù)據(jù)同步主要包括時間信息、收費(fèi)模式和廣告信息，完成同步后進(jìn)入軟件首頁。首頁頂部展示廣告欄，底部顯示機(jī)器編號和運(yùn)維人員電話。住戶取件、快遞投件和系統(tǒng)設(shè)置等模塊操作完成后，均會返回首頁。

圖2 門禁智慧終端軟件流程圖

對門禁的控制是通過GPIO實(shí)現(xiàn)，ZC328E主板的和GPIO相關(guān)的API函數(shù)主要有writeGpio、 readGpio、setMulSel和setPull，分別實(shí)現(xiàn)寫I/O引腳、讀I/O引腳、設(shè)置I/O工作模式和設(shè)置上拉。每次寫操作之前讀取狀態(tài)，寫完后再讀取一次狀態(tài)，進(jìn)行確認(rèn)。ZC328E主板可用的GPIO為IO1~IO4，分別對應(yīng)PO1~PO4，設(shè)置PO1位輸出模式的命令為setMulSel('O',1, 1)，并且將PO1置位的命令為writeGpio('O',1, 1)。PO1可以觸發(fā)藍(lán)牙繼電器，因此對PO1置位可以實(shí)現(xiàn)開門、清零可以實(shí)現(xiàn)關(guān)門。

取件碼信息打印是通過藍(lán)牙連接PT51-DC實(shí)現(xiàn)，用到的API函數(shù)相對復(fù)雜，具體如表3所示。該機(jī)型可以打印文本、一維碼、二維碼和圖片等數(shù)據(jù)，復(fù)雜組合數(shù)據(jù)的打印示例代碼如下：

表3 藍(lán)牙打印機(jī)API函數(shù)

該段代碼打印文字P-01-003、取件碼“86699”的條碼和二維碼、bitmap圖片，最終完成一個包含文字、一維碼、二維碼和圖片的復(fù)雜標(biāo)簽的組合打印。

4 結(jié)語

本文實(shí)現(xiàn)了一種基于ZC328E核心板的智慧門禁終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程。并將該智慧終端應(yīng)用在深圳某小區(qū)的無人代收間項(xiàng)目上，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測試，取得了良好的應(yīng)用效果。該智慧門禁終端系統(tǒng)性價比高，可根據(jù)項(xiàng)目需要進(jìn)行擴(kuò)展和調(diào)整，且具有多種開門方式，可滿足各種復(fù)雜應(yīng)用場景。