◆重慶育才中學(xué)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(lái)的感染風(fēng)險(xiǎn)，快件大多投遞到站、柜，然后由收件人自取。目前，菜鳥(niǎo)驛站、便利店、快遞超市等采用的這種無(wú)接觸方式雖然緩解了快件配送的壓力，但對(duì)存儲(chǔ)空間、人員、取件時(shí)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(jìn)行了探索，嘗試設(shè)計(jì)無(wú)接觸快遞服務(wù)系統(tǒng)。

一、方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：第一部分是無(wú)接觸式快遞站，包含左側(cè)的人臉識(shí)別自取通道，右側(cè)的語(yǔ)音識(shí)別代取通道和中間的分區(qū)設(shè)計(jì)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(shí)提醒；第三部分是軟件部分，用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)App掃碼自助出庫(kù)。

三者之間信息互通，用戶(hù)只需要通過(guò)人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別和手機(jī)掃碼即可完成取件，整個(gè)過(guò)程無(wú)需接觸其他人和物。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.無(wú)接觸式快遞站

先在紙上畫(huà)出外殼的草圖，左側(cè)為人臉識(shí)別入口，右側(cè)為語(yǔ)音識(shí)別入口。再將LaserCAD 軟件中建好的平面圖紙導(dǎo)入激光切割機(jī)，實(shí)現(xiàn)外殼的快速切割成型。然后利用熱熔膠對(duì)外殼進(jìn)膠接。需站在顯示器正前方，攝像頭會(huì)自動(dòng)識(shí)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(kāi)門(mén)；如果此人沒(méi)有待取的快件，則無(wú)任何操作。正面右側(cè)為代取入口（語(yǔ)音識(shí)別入口）。

圖2 封裝外殼

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

（2）語(yǔ)音識(shí)別入口。利用語(yǔ)音識(shí)別模塊識(shí)別取件碼，并用語(yǔ)音合成進(jìn)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(cuò)誤。

確認(rèn)取件碼后，顯示器顯示快件位置，并在右側(cè)語(yǔ)音合成模塊進(jìn)行語(yǔ)音提示。用戶(hù)可根據(jù)語(yǔ)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(wú)接觸式快遞站的正面左側(cè)為自取入口（人臉識(shí)別入口），只

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.主界面設(shè)計(jì)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(diǎn)擊“QR碼掃不起按鈕”后，隱藏的輸入框和確認(rèn)按鍵則會(huì)顯示。最下方的是代取按鈕，點(diǎn)擊后進(jìn)入代取界面。

圖3 App 出庫(kù)流程圖

2.加載攝像頭界面及代碼

點(diǎn)擊“掃一掃”后，系統(tǒng)調(diào)用手機(jī)的攝像頭，加載時(shí)會(huì)顯示相應(yīng)的界面。如果攝像頭未打開(kāi)，可點(diǎn)擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

3.個(gè)人信息不符及代碼

當(dāng)掃描到的快件與個(gè)人信息不符時(shí)，顯示相應(yīng)的界面。點(diǎn)擊“返回”按鈕或系統(tǒng)返回鍵返回主界面。

4.成功出庫(kù)界面及代碼

掃描快件上的二維碼，或通過(guò)輸入快件取件碼成功出庫(kù)后，顯示相應(yīng)的界面。點(diǎn)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(rèn)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(hù)確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“確認(rèn)出庫(kù)”，快件出庫(kù)成功，且App 頁(yè)面跳轉(zhuǎn)到出庫(kù)成功界面。

6.取件碼錯(cuò)誤界面及代碼

如在“QR碼掃不起按鈕”輸入框中輸入錯(cuò)誤的取件碼，顯示相應(yīng)的界面。點(diǎn)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(diǎn)擊“代人取件”后進(jìn)入此界面，用戶(hù)須填寫(xiě)快件主人的電話(huà)號(hào)碼、代取人的電話(huà)號(hào)碼、取件碼來(lái)確認(rèn)身份。三項(xiàng)均填寫(xiě)正確后點(diǎn)擊“確認(rèn)”。快件出庫(kù)成功后，App會(huì)跳轉(zhuǎn)到成功出庫(kù)界面。

圖4 成品展示圖

四、作品功能

本作品主要有人臉識(shí)別取件、語(yǔ)音識(shí)別取件、物聯(lián)網(wǎng)超時(shí)提醒、手機(jī)App 自助出庫(kù)等功能。

1.人臉識(shí)別（自?。?/h3>

如果是本人取件，則可通過(guò)人臉識(shí)別通道進(jìn)入快遞站。攝像頭檢測(cè)到人臉并確認(rèn)身份信息后，則會(huì)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(huì)顯示A1，這時(shí)快遞站的門(mén)打開(kāi)，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(shí)別自取通道功能展示圖

2.語(yǔ)音識(shí)別（代?。?/h3>

圖6 語(yǔ)音識(shí)別代取通道功能展示圖

如果要代替他人取件，則可通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別功能進(jìn)入快遞站。來(lái)到柜前說(shuō)出取件碼，系統(tǒng)檢測(cè)到有該取件碼，顯示器顯示待取快件的位置，門(mén)開(kāi)啟后即可取件。取件碼與用戶(hù)的手機(jī)號(hào)碼綁定，即使有多個(gè)快件，也只需要出示一個(gè)取件碼取件。

3.物聯(lián)網(wǎng)智能超時(shí)提醒

快件在快遞站存放的時(shí)間超過(guò)設(shè)置時(shí)間閾值后，物聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)會(huì)給該快件的主人發(fā)送信息?？爝f站管理員也可以通過(guò)管理指令再次發(fā)送提醒信息。

4.利用手機(jī)App 進(jìn)行出庫(kù)操作

找到快件后，可在手機(jī)App 上將快件標(biāo)記為“出庫(kù)”狀態(tài)，此時(shí)就可以將快件帶離快遞站。如果沒(méi)有進(jìn)行手機(jī)App 確認(rèn)操作，則系統(tǒng)在門(mén)打開(kāi)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超過(guò)設(shè)置時(shí)間閾值后，快件自動(dòng)標(biāo)記為“出庫(kù)”。成功取件的同時(shí)，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(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行出庫(kù)操作。如二維碼污損，則可輸入取件碼確認(rèn)快件信息，進(jìn)行出庫(kù)操作。

（2）代人取件。輸入快件主人的電話(huà)號(hào)碼、代取人的電話(huà)號(hào)碼、取件碼進(jìn)行出庫(kù)操作。

圖7 代人取件手機(jī)App 界面

五、作品創(chuàng)新點(diǎn)

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(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)記錄快件存取信息，通過(guò)人臉識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別雙通道進(jìn)入快遞站，進(jìn)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(wèn)題。

3.用戶(hù)可在手機(jī)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(huì)在每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)，而本系統(tǒng)可直接由店鋪類(lèi)快遞站改裝而成，能有效降低成本。

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

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

作者心聲

這個(gè)作品的制作與完善用時(shí)超過(guò)半年，我們?cè)谶@半年的時(shí)光里，多次想要放棄：比如，遇到一個(gè)又一個(gè)不知道如何解決的程序問(wèn)題時(shí)；又比如，在將程序?qū)胗布蠛翢o(wú)反應(yīng)時(shí)；……每每這個(gè)時(shí)候，我們會(huì)泡杯咖啡坐在窗邊思考，最終還是解決了所有問(wèn)題。這半年的時(shí)光對(duì)我們來(lái)說(shuō)是痛苦、勞累的，但也是一次最棒的體驗(yàn)。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

基于人臉識(shí)別和手機(jī)App 控制的無(wú)接觸快遞服務(wù)系統(tǒng)，是一件富有“想象力”的創(chuàng)新實(shí)踐作品。從現(xiàn)在全國(guó)青少年科技創(chuàng)新創(chuàng)新大賽作品的要求來(lái)看，可將其歸為A 類(lèi)作品，即專(zhuān)業(yè)技術(shù)性很強(qiáng)，一般需要專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)才能完成。

這個(gè)作品的完成，體現(xiàn)了兩位同學(xué)較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)，和對(duì)信息與人工智能等技術(shù)的應(yīng)用能力。在高中階段，學(xué)習(xí)能力與技術(shù)能力較強(qiáng)的同學(xué)是可以嘗試有一定難度的創(chuàng)新項(xiàng)目的。

但有幾個(gè)方面的問(wèn)題要提出來(lái)與大家一起探討：其一，兩位同學(xué)須把各自所做的工作、主要貢獻(xiàn)說(shuō)清道明。其二，一般專(zhuān)業(yè)技術(shù)較強(qiáng)的項(xiàng)目成熟期較長(zhǎng)，一時(shí)半會(huì)，大多數(shù)評(píng)審專(zhuān)家與受眾都只能是看熱鬧，應(yīng)用前景也停留在“自說(shuō)自話(huà)”的理想狀態(tài)，……難免讓人產(chǎn)生博人眼球的疑慮。其三，對(duì)于解決問(wèn)題的方式，我們能否從“技術(shù)含量”的桎梏中解放出來(lái)，避免發(fā)生類(lèi)似“農(nóng)民工用風(fēng)扇吹空飲料包裝盒”的故事。