李茂恩，張雨蘭，唐 羽，劉佳金，劉康偉，韋 穎

（安徽三聯(lián)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,移動(dòng)支付的不斷創(chuàng)新,線上消費(fèi)的便捷化,人們的消費(fèi)逐漸提高,加之懶人經(jīng)濟(jì)的盛行,外賣行業(yè)成了這兩年的新興產(chǎn)業(yè),外賣騎手這個(gè)職業(yè)也逐漸走進(jìn)大眾視線。 很多配送公司包括其他外賣平臺(tái)配送的監(jiān)管系統(tǒng)也在慢慢形成。 一般的外賣騎手無論是接單或者是與商家、買家溝通都是通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)的,有時(shí)在騎行中也會(huì)操作手機(jī)。 一方面,配送流程都需要騎手手動(dòng)操作比較煩瑣,不利于解放騎手和提高效率,后臺(tái)的管理維護(hù)性也較差；另一方面,騎行過程的如果還要接單,騎手的安全沒有保障。因此簡化、集成騎手配送過程,實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的智能化、便利化是很有必要的。 本文提出了便于外賣公司監(jiān)管的騎手智能頭盔,來提高騎手配送途中的安全性以及實(shí)現(xiàn)配送流程的智能化和便利化［1］。

1 國內(nèi)外騎手智能頭盔成功案例分析

2020 年8 月4 日,在昌平交通支隊(duì)開展的“一盔一帶,安全守護(hù)”主題宣傳活動(dòng)中,由美團(tuán)點(diǎn)評(píng)集團(tuán)研發(fā)的智能頭盔首次亮相。 通過藍(lán)牙和手機(jī)相連的方式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)騎手頭盔佩戴情況的實(shí)施監(jiān)督,有效提高了頭盔佩戴率,增加了騎手配送過程的安全性。 這款智能頭盔在普通安全頭盔的基礎(chǔ)上,加入了戴盔監(jiān)測功能。 智能頭盔內(nèi)的感應(yīng)器通過藍(lán)牙與騎手App 連接,進(jìn)而連接至外賣公司后臺(tái)大數(shù)據(jù)系統(tǒng),美團(tuán)點(diǎn)評(píng)集團(tuán)公司后臺(tái)人員可實(shí)時(shí)查看騎手頭盔佩戴情況。 騎手從接單開始至訂單完成,期間頭盔佩戴率為80%以上才算合格,而工作人員通過后臺(tái)可實(shí)時(shí)查看騎手在配送過程中的頭盔佩戴情況。 當(dāng)騎手將頭盔摘下后,騎手后臺(tái)管理數(shù)據(jù)立即變成“未佩戴”3 個(gè)字。 為了保障騎手夜間騎行安全,公司在研發(fā)智能頭盔時(shí)還加入了夜間警示燈功能,警示燈能夠自動(dòng)識(shí)別夜間工作模式并自動(dòng)開啟頻閃,對(duì)后車進(jìn)行提醒,防止后車追尾。

國外一家創(chuàng)新品牌Cross Helmet,設(shè)計(jì)了一款足夠智能的頭盔,更是使用了戰(zhàn)斗飛行員的頭盔外形,采用氣泡是圓弧風(fēng)鏡使視野達(dá)到了最大化,打造了360°無死角的視覺角度。 這一切的實(shí)現(xiàn)都是因?yàn)檫@款頭盔植入的AR 技術(shù),使頭盔的前端顯示器能顯示后置攝像頭的圖像。 摩托騎行中事故的發(fā)生,往往是因?yàn)樵谛羞M(jìn)過程中,車手的視野大致只有60°左右,并會(huì)隨著速度的加快逐漸縮小,而后方的170°就成為完全的不可視區(qū)域。這款騎行頭盔就恰恰彌補(bǔ)了這種缺陷,使后方區(qū)域通過攝像頭的映射,投影在前方的抬頭顯示器上,這樣前方與后方完美配合,就能產(chǎn)生360°可視無死角的效果。讓騎手的騎行不但安全,而且視野開闊。 它還可以通過藍(lán)牙與手機(jī)App 進(jìn)行連接,這樣抬頭顯示器就能擴(kuò)展更多的性能［2］。

針對(duì)以上兩個(gè)案例,本文提出了一款新型智能頭盔,它的功能種類較多,包含了語音功能、通信功能、自動(dòng)報(bào)警功能、GPS 定位等,能夠有效地幫助騎手在騎行過程中解決一些突發(fā)問題,也能夠在騎手出現(xiàn)突發(fā)意外時(shí)快速定位到騎手位置,能夠快速解決問題。

2 便于外賣公司監(jiān)管的智能頭盔的方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能外賣頭盔的前置攝像頭記錄騎手途中所遇交通情況,內(nèi)嵌GPS 定位模塊,通過物聯(lián)網(wǎng)反饋至系統(tǒng)平臺(tái),便于管理；語音輸入功能可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接單,送餐途中時(shí)間上會(huì)進(jìn)行提醒和系統(tǒng)引導(dǎo)。 利用單片機(jī)為處理中心,語音模塊、顯示裝置、GPS 模塊、蜂鳴器等模塊搭建出一個(gè)完整的便于外賣公司監(jiān)管的騎手頭盔。 本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示騎手地理位置,可以設(shè)置自動(dòng)完成固定接單操作,并且將路況進(jìn)行傳輸,在公司平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 在軟件方面則由頻率計(jì)算、相位分析、顯示程序、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)傳輸和無線傳輸模塊組成。 設(shè)計(jì)合理、簡單易懂、價(jià)格低廉,使單片機(jī)在控制中得到充分應(yīng)用,具有較大的實(shí)用價(jià)值。 另外,頭盔采用碳纖材料輕便強(qiáng)度更大,外涂有反光材料,在夜間也可保障騎手安全。

圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.2 硬件設(shè)計(jì)

頭盔主控部分STM32 單片機(jī),使用單片機(jī)將GPS、語音系統(tǒng)、藍(lán)牙系統(tǒng)等主要模塊進(jìn)行連接。 本系統(tǒng)使用一塊STM32F103C8T6,STM32F103C8 主芯片一片,貼片8M 晶振(通過芯片內(nèi)部PLL 最高達(dá)72M）ST 官方標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),LM1117-3.3V 穩(wěn)壓芯片,最大提供800mA 電流,一路miniUSB 接口,可以給系統(tǒng)版供電,預(yù)留USB 通訊功能,標(biāo)準(zhǔn)JTAG 下載口一個(gè),支持JLink,STLink,BOOT選擇端口,IO 擴(kuò)展排針20pin x 29、電源指示燈1 個(gè)。功能指示燈一個(gè),用于驗(yàn)證IO 基本功能。

本文將語音模塊通過單片機(jī)的IO 口進(jìn)行連接,從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)為主體控制各功能模塊。 針對(duì)GPS 系統(tǒng),我們采用的是將GPS 的GND,VCC,TXD,RXD 分別與單片機(jī)的GND,VCC,RXD2,TXD2 連接,使GPS 定位能夠正常運(yùn)作。 藍(lán)牙模塊本文采用的是將藍(lán)牙的SPI或串口與單片機(jī)通信,單片機(jī)只需要使用串口或SPI,根據(jù)模塊提供的指令集進(jìn)行通信即可。

在頭盔頂部,我們采用太陽能板為頭盔提供電量,而且頭盔內(nèi)部含有鋰電池,在白天的時(shí)候可以利用太陽能進(jìn)行充電。 若在陰天,無法使用太陽能充電時(shí),可以使用頭盔專配的充電器進(jìn)行充電［3］。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)方面,本文設(shè)計(jì)采用了云平臺(tái)模式,分別為語音模塊、通信模塊、GPS 模塊、顯示模塊、報(bào)警系統(tǒng)。 語音模塊采用語音識(shí)別芯片和一些附屬電路,方便主系統(tǒng)控制。 通信模塊采用固定的編碼器件例如PT2262/2272 等,直接連接,方便使用。 GPS 模塊采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),即可導(dǎo)航,又能定位。 顯示模塊采用OLED 程序完成信息更新,定義核心控制器,完成OILED 的數(shù)據(jù)顯示,保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。 報(bào)警系統(tǒng)采用蜂鳴器和通信系統(tǒng)組成,遇到意外直接報(bào)警。

2.4 軟件描述

2.4.1 實(shí)時(shí)查詢位置

頭盔系統(tǒng)裝有北斗定位模塊及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊,開機(jī)后頭盔系統(tǒng)會(huì)通過TCP 協(xié)議自動(dòng)連接監(jiān)控室內(nèi)的服務(wù)器,連接完成后,頭盔會(huì)通過北斗衛(wèi)星獲得的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度、速度及時(shí)間信息發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器可調(diào)用地圖顯示,并轉(zhuǎn)發(fā)給用戶,用戶便可以隨時(shí)跟蹤外賣的整個(gè)配送過程,獲得可預(yù)期的配送服務(wù)。

2.4.2 實(shí)時(shí)語音導(dǎo)航系統(tǒng)

在騎手趕時(shí)間時(shí),可以通過智能語音進(jìn)行接單和路線導(dǎo)航,這樣就可以避免騎手在騎車的同時(shí)去操控手機(jī),導(dǎo)致自身安全受到危害,在騎手送單的過程中,智能語音還可以播報(bào)當(dāng)前紅綠燈情況,提醒騎手不能闖紅燈,這樣也就降低了騎手的交通事故發(fā)生率。

2.4.3 事故一鍵報(bào)警

頭盔系統(tǒng)裝有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊,按鍵及易斷金屬絲,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊用于發(fā)送短消息及撥打語音電話。 易斷金屬絲固定在頭盔邊緣,一般情況下不會(huì)發(fā)生斷裂,但當(dāng)頭盔破裂時(shí),金屬絲會(huì)立即斷裂。 當(dāng)配送員因某些意外發(fā)生事故時(shí),若事故嚴(yán)重,導(dǎo)致頭盔破裂或配送員主動(dòng)按下一鍵報(bào)警,主控芯片會(huì)立即檢測到信號(hào),并控制移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊向親屬發(fā)送求救短信,并撥打“110”。

2.4.4 頭盔材質(zhì)

該頭盔所使用的是碳纖材料,它不僅硬度大還輕便,在騎車和使用的時(shí)候都比較方便和舒適,并且我們還在外部涂上反光材料,在夜間騎車時(shí),通過燈光反射,可以讓汽車的駕駛員發(fā)現(xiàn)騎手,這樣就可以避免夜間行車時(shí),騎手出現(xiàn)安全問題。

3 結(jié)語

通過一系列的分析,我們發(fā)現(xiàn)此外賣智能頭盔不僅能起到以往普通頭盔的保護(hù)作用,更重要的是解決現(xiàn)有配送安全事故的問題,大大提高了配送人員的安全性。 當(dāng)然此頭盔還有一些不足之處:在使用時(shí),需要通過一定的人為成本來確保配送人員的系統(tǒng)上線無誤；模塊的位置過于分散還需要專業(yè)的制作使全部模塊集成化。 希望未來,我們能真正將外賣智能安全頭盔投入市場,在提高外賣配送的效率的同時(shí)降低外賣配送的事故發(fā)生率,保障配送人員的安全。 盡管這款頭盔現(xiàn)在仍然存有一些細(xì)節(jié)等待完善,但相信不遠(yuǎn)的將來,這款頭盔或與其相似的產(chǎn)品必將得到廣泛的推廣。 等到那時(shí)外賣配送將不會(huì)再是高危職業(yè),再也不會(huì)有等待外賣的焦慮,我們的生活也將更加方便。