摘 要：隨著外賣行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，后疫情時(shí)代貨物的無(wú)接觸配送方式逐漸成為消費(fèi)者的配送新選擇。為實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸外賣存取的智能化監(jiān)控與管理，設(shè)計(jì)了以工業(yè)一體機(jī)為控制核心的網(wǎng)聯(lián)外賣柜。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括柜體的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制模塊、傳感器模塊三部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括柜體交互應(yīng)用以及用戶微信小程序。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外賣物品的暫存、消毒、保溫、監(jiān)控及管理等功能，確保外賣等物資安全送至用戶處，減少外賣配送人員的等待時(shí)間，提高配送效率。經(jīng)驗(yàn)證，該智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜運(yùn)行穩(wěn)定，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：配送效率；智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜；物聯(lián)網(wǎng)；工業(yè)一體機(jī)；等離子體消毒；微信小程序

中圖分類號(hào)：TP332.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2025）04-00-04

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，外賣行業(yè)迅速興起并成為人類社會(huì)生活中不可或缺的一部分[1]。由于后疫情時(shí)代和流感高發(fā)時(shí)期的推動(dòng)，外賣安全以及無(wú)接觸配送逐漸成為消費(fèi)者新的關(guān)注對(duì)象。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入為無(wú)接觸配送提出了解決方案，智能網(wǎng)聯(lián)柜得到大規(guī)模應(yīng)用。

工業(yè)一體機(jī)是一種集計(jì)算、顯示、輸入/輸出、網(wǎng)絡(luò)等功能于一體的工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)備，具有工業(yè)級(jí)硬件設(shè)計(jì)和防塵防水功能，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)高性能處理器和豐富的接口，工業(yè)一體機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的計(jì)算和控制平臺(tái)。

目前，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)餐飲外賣配送監(jiān)管仍不完善，在高校、小區(qū)、寫字樓的集中配送點(diǎn)，面臨著無(wú)人監(jiān)管、外賣存放環(huán)境惡劣、外賣丟失等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸外賣存取的智能化監(jiān)控與管理，提出了一種基于工業(yè)一體機(jī)控制的智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜。該系統(tǒng)以市面上功能完備的工業(yè)一體機(jī)為控制核心，通過(guò)設(shè)計(jì)硬件與軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外賣物品的暫存、消毒、保溫、監(jiān)控及管理等功能，確保外賣物資能夠安全送達(dá)用戶處，提高配送效率。

1 控制系統(tǒng)的原理、構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)構(gòu)件的選擇

本文使用工業(yè)一體機(jī)作為智能外賣柜的主要控制器件。該器件集計(jì)算機(jī)、顯示器、輸入設(shè)備和控制系統(tǒng)于一體，具備高可靠性、高穩(wěn)定性和高安全性，能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的工作環(huán)境。

1.2 系統(tǒng)組成

智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜的技術(shù)體系分為硬件體系和軟件體系兩部分，即交互系統(tǒng)和云端數(shù)據(jù)系統(tǒng)。兩部分融合可實(shí)現(xiàn)硬件交互、數(shù)據(jù)傳輸、控制決策，等等。

1.2.1 軟件體系的原理

智能外賣柜的軟件功能分為人機(jī)交互功能、管理控制功能兩部分。

人機(jī)交互部分要求外賣騎手將餐品存放至智能外賣柜中，用戶憑身份特征取出自己的餐品。在這一過(guò)程中，確保外賣餐品只經(jīng)過(guò)騎手、智能外賣柜、指定用戶，不允許其他人介入。該過(guò)程的關(guān)鍵在于對(duì)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，同時(shí)對(duì)騎手配送的外賣餐品進(jìn)行柜體分配。

按使用角色將涉及的人群劃分為騎手、用戶兩類，騎手負(fù)責(zé)外賣餐品的存放，在存放時(shí)選擇“存餐”模式，同時(shí)需要考慮餐品的特性（如餐品溫度、餐品保鮮要求等），并為對(duì)應(yīng)存放的外賣柜設(shè)置控制參數(shù)；在騎手存放好餐品后，控制中樞需生成一個(gè)4位取餐碼，取餐碼以短信方式提供給用戶。存入餐品后，控制中樞將柜體設(shè)置為“忙碌”狀態(tài)，該柜體除指定用戶取餐外不能被二次打開。對(duì)于用戶而言，取餐時(shí)在控制中樞選擇“取餐”模式，可以通過(guò)輸入取餐碼、掃描二維碼或輸入手機(jī)號(hào)的方式取出餐品。取出餐品后，控制中樞將該柜體狀態(tài)設(shè)置為“空閑”，于是柜體可進(jìn)入下一次外賣餐品存放流程。人機(jī)交互流程如圖1所示。

管理控制功能將騎手在控制中樞上設(shè)置的信息傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)柜體設(shè)備控制板上。例如，取餐用戶的身份信息、存放溫度（制冷和保溫）、是否需要消殺等?？刂浦袠邪l(fā)出這些信息并傳輸給柜體設(shè)備控制板，將取餐信息存儲(chǔ)到相應(yīng)柜體對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。在騎手存放餐品到用戶取餐的時(shí)間段，設(shè)備根據(jù)設(shè)置的取餐信息中的餐品存放條件控制指定柜體的柜內(nèi)溫度，并根據(jù)消毒條件控制等離子體發(fā)生器進(jìn)行消殺操作。

1.2.2 硬件體系的構(gòu)成

柜體設(shè)備由柜體控制板和柜體組成，一個(gè)控制板控制一組柜體。設(shè)備主要由工業(yè)一體機(jī)、繼電器（柜門門鎖控制）、保溫模塊、消毒模塊組成。圖2（a）展示了智能外賣柜體的外觀，圖2（b）展示了智能外賣柜的設(shè)計(jì)圖。

在柜體材料選擇方面，采用0.8 mm加厚優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，冷軋鋼板經(jīng)熱軋鋼板冷塑變形后形成，軋制過(guò)程中形成了大量的空位和位錯(cuò)結(jié)構(gòu)缺陷，表現(xiàn)為材料強(qiáng)度顯著提高和塑性明顯下降[2-3]。同時(shí)，冷軋鋼通常經(jīng)過(guò)鍍鋅或其他表面處理，形成了一層保護(hù)層，具備良好的耐腐蝕性。

在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，采用雙開門形式，即在柜體兩側(cè)均設(shè)計(jì)了柜門，可供騎手將外賣從一側(cè)存入，用戶從另一側(cè)取出，如圖3所示。柜體可嵌入小區(qū)或校園圍墻中亦或安置于大門附近，方便存取外賣。

食物的儲(chǔ)存需要合適的溫度，為保證外賣食品的口感，智能外賣柜需具備智能恒溫功能[1]。

在保溫方面，采用市面上已有的保溫材料（硅酸鋁陶瓷纖維板）鑲嵌在優(yōu)質(zhì)冷軋鋼中為柜體保溫。陶瓷纖維板以品種齊全、表面平整、強(qiáng)度高、可加工性強(qiáng)著稱[4]。此材料柔韌性好、渣球含量低，同時(shí)耐火抗燃、熔點(diǎn)高，不產(chǎn)生有害氣體。在柜體底部加裝加熱片，可對(duì)柜體內(nèi)部的外賣加熱保溫。

在制冷方面，采用TEC1-12706陶瓷制冷片對(duì)柜體制冷，該半導(dǎo)體制冷片是一種利用半導(dǎo)體材料熱電耦合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷效果的新型制冷設(shè)備[5]。當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對(duì)時(shí)，在該電路中接通直流電流[6]，電流由N型元件流向P型元件的接頭，吸收熱量（冷端）；電流由P型元件流向N型元件的接頭，釋放熱量（熱端）[7]。

圖4（a）為陶瓷制冷片實(shí)物，圖4（b）為陶瓷制冷片結(jié)構(gòu)原理。圖5（a）為制冷裝置實(shí)物，圖5（b）為制冷裝置安裝圖。

在消毒殺菌方面，采用等離子彌漫殺菌技術(shù)。將交流高電壓輸入管狀電場(chǎng)，生成大量等離子體群（物質(zhì)第4形態(tài)），其由超氧自由基（O2-）、單線態(tài)氧（1O2）等組成，這些活性物具有較高的氧化還原能力，在許多高級(jí)氧化技術(shù)中已被證明對(duì)病原微生物具有較好的滅活效果[8-9]。圖6（a）為等離子體射流陣列原理圖，圖6（b）為低溫等離子體發(fā)生器。

圖7為低溫等離子體發(fā)生器安裝示意圖。裝置打開后，等離子體會(huì)迅速?gòu)浡凉耋w內(nèi)，滅殺細(xì)菌，阻隔微生物二次污染；抑制物體表面的細(xì)菌生長(zhǎng)，控制二次交叉感染；分解異味分子，改善工作環(huán)境。

2 程序開發(fā)應(yīng)用

該智能外賣柜利用SIM卡上網(wǎng)功能，通過(guò)連接數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)物品存取。

本文所提出的開發(fā)軟件包含外賣柜交互應(yīng)用和微信小程序兩部分，該軟件的開發(fā)語(yǔ)言采用Java、C++，調(diào)用Qt5跨平臺(tái)開發(fā)庫(kù)接口，完成移動(dòng)端APP的開發(fā)。每個(gè)外賣柜都有唯一的設(shè)備標(biāo)識(shí)碼，該設(shè)備標(biāo)識(shí)碼用于外賣柜交互軟件的登錄。

圖8為柜機(jī)交互APP界面。用戶賬戶即設(shè)備標(biāo)識(shí)碼，系統(tǒng)首先進(jìn)行身份驗(yàn)證。柜機(jī)配有前后屏，分別用于外賣員存餐與用戶取餐。在存餐端，外賣員通過(guò)掃描二維碼打開微信小程序。在取餐端，用戶可以使用輸入外賣員設(shè)定的取餐碼取餐，也可以掃描二維碼打開微信小程序取餐。

柜機(jī)交互APP通過(guò)RS 232串行通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)外賣柜機(jī)的鎖控以及加熱等，對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行控制。硬件交互界面如圖9所示。

在存餐環(huán)節(jié)，外賣員通過(guò)掃描屏幕上的二維碼設(shè)定存餐碼。存餐碼的設(shè)定可通過(guò)3種方式實(shí)現(xiàn)，包括自定義存餐、手機(jī)號(hào)存餐、4位手機(jī)尾號(hào)存餐。此外，外賣員可根據(jù)外賣對(duì)存放環(huán)境溫度的需求選擇柜體內(nèi)部是否加熱或制冷。

圖10（a）所示為設(shè)計(jì)的微信存餐小程序界面。在取餐環(huán)節(jié)，用戶可通過(guò)掃描屏幕上的二維碼或輸入取餐碼取餐。圖10（b）所示為設(shè)計(jì)的微信取餐小程序界面。

在本系統(tǒng)中，每個(gè)柜子都有唯一設(shè)備標(biāo)識(shí)碼對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)存放其狀態(tài)信息等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能外賣柜的云監(jiān)管和智能控制。圖11顯示了該系統(tǒng)APP的開發(fā)流程。

3 創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值

采用等離子體彌漫殺菌技術(shù)，解決了傳統(tǒng)紫外線燈殺菌不徹底的問(wèn)題，消殺了外賣柜內(nèi)部物品表面的各種菌落和病毒，且不會(huì)對(duì)食品安全造成影響。

柜體采用雙開門結(jié)構(gòu)，柜體可嵌入小區(qū)或校園圍墻中，亦或安置于大門附近，方便騎手從外側(cè)存外賣，用戶從內(nèi)側(cè)取外賣，同時(shí)減少占地面積。

使用保溫和制冷模塊，可對(duì)不同溫度的外賣實(shí)現(xiàn)保溫和制冷，保證外賣的口感。

有效保護(hù)餐品，智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜可以給外賣提供良好的儲(chǔ)存環(huán)境，同時(shí)可以有效防止他人冒領(lǐng)或偷取的現(xiàn)象。

取餐自由，用戶無(wú)需當(dāng)面領(lǐng)取外賣餐品，取餐時(shí)間可在一定范圍內(nèi)自由安排，同時(shí)減少了外賣騎手的等待時(shí)間，提高了派送效率[10]。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文闡述的智能網(wǎng)聯(lián)外賣柜的技術(shù)體系分為硬件體系（包括工業(yè)一體機(jī)、繼電器、保溫模塊和消毒模塊）和軟件體系（涉及人機(jī)交互和管理控制）兩部分，即傳感系統(tǒng)和云端控制系統(tǒng)。這兩部分融合實(shí)現(xiàn)了外賣物品的存儲(chǔ)、消毒、保溫和監(jiān)控等功能，開發(fā)了應(yīng)用于柜機(jī)的交互軟件，實(shí)現(xiàn)了用戶交互、數(shù)據(jù)通信、硬件交互等。開發(fā)微信小程序?qū)崿F(xiàn)了用戶端的存餐與取餐。該智能外賣柜的應(yīng)用可以為點(diǎn)外賣的用戶帶來(lái)良好的服務(wù)體驗(yàn)，這一系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)階段已基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的功能，為提高外賣配送效率和安全性提供了一種可行的方案。

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