基于二维码邮票的智能快递系统-提交

基于二维码邮票的智能快递系统1引言11背景高德纳咨询公司（GARTNERGROUP）把物联网定义为2011年最具影响力的技术之一，并认为其具有巨大的变革潜力。2009年8月，时任国务院总理温家宝在无锡考察时提出“感知中国”的概念后，物联网作为国家战略新兴产业之一，已经上升到国家战略层面，各级政府、企事业单位、科研机构对物联网投入了极大的热情。在国外，美国提出了“智慧地球”战略，欧盟制定了物联网战略目标。随着人们生活水平不断提高，生活节奏的加快，社会模仿型排浪式消费阶段基本结束，个性化、多样化消费渐成主流（2014年中央经济工作会议）；由此带来的信息量越来越大，信息处理在实时化、精细化、个性化等方面越来越难以满足需求。传统的邮政系统也存在类似问题，比如分拣速度慢、信函丢失率高等。基于二维码邮票的智能快递系统充分利用物联网技术帮助邮政系统准确、高效运转，实现对信件信息的高度集成、智能管理和深度挖掘，提高服务满意度。12市场现状调研（1）新快报讯2007年11月21日讯广州目前每天处理的信函邮件高达200多万封，但无法上机器分拣的多达70。在广州邮区中心局邮件分拣中心现场记者见到，6部信函分拣机以每小时36万件的速度处理信件。但近140万封的信件却由工作人员以手工分拣。记者注意到，这些信封五花八门、形状怪异，根本无法被机器识别。分拣中心员工表示，人工分拣的速度人均每小时只有1000件左右，这远无法与机器相比。（2）中广网北京2012年4月12日消息据中国之声新闻晚高峰报道，日前，有媒体记者做了一个调查，该记者从北京向有熟人的全国33个省区的市县及8个国外城市，投递了100封平信到并通过与收信人联系，来察看信件最终寄达情况。结果有整整33封信没有下落。（3）法制网北京2013年10月23日讯据来自国家邮政局的消息，10月22日，有媒体报道称，网络上有不法分子大量倒卖圆通速递快件信息用于淘宝网“刷钻”等违规用途。通过以市场现状的调查，传统邮政存在以下的缺点（1）信函人工分拣速度慢，效率低下，受个人生理因素影响；（2）普通信函分拣机识别率低，大部分分拣仍依靠人工；（3）平信速度慢、丢失率高，无法保证信件的可靠传送；（4）寄信人收信人信息泄露，安全性无法得到保障。13目的和意义基于二维码邮票的智能快递系统充分利用物联网技术，把寄件人信息、收件人信息嵌入二维码邮票中，通过专用读写器实现信件信息的自动采集、分拣，然后结合数据库实时更新信件位置信息，便于查询、统计、优化和辅助决策。基于二维码邮票的智能快递系统解决了以下问题。（1）解决传统邮政系统分拣速度慢、识别率低的问题。基于二维码邮票的智能快递系统使用二维码分拣机分拣信件，用机器分拣代替人工分拣，用机器扫码代替人工识别，大大提高了分拣速度和识别率。（2）解决平信速度慢、丢失率高的问题。基于二维码邮票的智能快递系统实时接收来自各个邮政站点和到达该站点信件的状态反馈，优化运输路线，提高运输效率，降低信件丢失率。（3）解决信息泄露问题。寄信人和收信人信息都被加密写入二维码邮票中，非专用设备无法读出二维码邮票所嵌入的内容，保障了用户的个人隐私安全。基于二维码邮票的智能快递系统革新了传统邮政技术，实现了邮件信息实时自动智能管理，有助于准确高效采集个性化信息，有助于保障邮件传输的安全性、可靠性，有助于邮政工作人员加强对于邮政过程的管理和引导，从而促进信件有序准确高效流动，促使现代邮政系统焕发新的生机与活力。2基于二维码邮票的智能快递系统的研究与实现21二维码的优势二维码（QUICKRESPONSECODE）是一种全新的自动识别和信息载体技术，它是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。二维码记载数据量多，是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。二维码具有编码范围广，保密、防伪性能好，译码可靠性高，修正错误能力强，容易制作且成本很低，条码符号的形状可变等优点。22二维码邮票的生成二维码邮票按单张生成和多张生成分为单一式和批量式两种。单一式二维码邮票适合寄送少量信件；批量式二维码邮票适合寄送大量信件。（1）单一式二维码邮票。由二维码邮票门厅机或者软件系统逐个生成。寄信人在门厅机或者软件系统输入寄信人姓名、寄信地址、收信人姓名、收信地址，系统会自动生成邮政编码、当前时间、寄信站点等其它信息，系统根据这些内容生成的二维码，并显示在屏幕上。寄信人根据个人喜好选择二维码的样式和图案，之后系统提示支付。支付成功后门厅机或者软件系统把刚刚生成的二维码信息传回服务器，并打印二维码邮票。（2）编码型二维码邮票。由二维码邮票门厅机或者软件系统批量生成。寄信企业或单位需到相应的网站，批量导入寄信人姓名、寄信地址、收信人姓名、收信地址等信息，并根据这些信息生成相应的二维码邮票。这种邮票旨在解决大批量寄信时，信息型二维码邮票生成过程繁琐的问题。221二维码邮票的图案选择（1）系统提供的默认图案图1二维码邮票默认图案样例（2）特定节日，系统推送图案图2二维码邮票节日推送图案样例（3）系统提供模板，用户自行设计图案图3二维码邮票用户自行设计图案样例（4）企业或单位自行设计图案图4二维码邮票企业/单位自行设计图案样例222邮票中二维码嵌入的信息邮票中二维码嵌入的信心包含寄信人姓名、寄信地址、收信人姓名、收信地址、邮政编码、寄信站点、寄信日期等。二维码信息经过加密处理，类似于火车票上的二维码，普通人不能直接读取信息。具有以下特点（1）权限控制，私密性高。邮政工作人员只能根据自己的角色在相应的过程读出部分所需信息，比如中转邮局只能读出收信地址，而终点邮局可以读出收信地址和收信人姓名。（2）防伪性强。邮票的二维码信息需要加密，加密算法并非一成不变，有一定的失效日期和加密总量控制。经过一段时间后，更新加密算法，并更新二维码邮票读写终端。（3）防混淆。由于二维码邮票含有个性化信息，而人眼又难以区别。为防止混淆，在邮票的边缘会显示标注寄件人城市、寄件人姓名的第二个字、收件人城市、收件人姓名的第二个字。223使用二维码邮票的信封撰写（1）简化撰写图5信封简化撰写样例（2）普通撰写图6信封普通撰写样例这种信封格式适用于没有普及二维码门厅机的偏远地区，其二维码邮票主要功能是提高信件分拣速度。224二维码邮票的支付打印二维码邮票前必须成功付费，可以选择以下付费方式。（1）现代付费方式手机支付，投币、TAOBAO支付，网银支付，NFC支付，微信支付，支付宝支付，信用卡支付等；（2）传统付费方式投币。23系统业务过程描述基于二维码邮票的智能快递系统从用户角度与传统邮政系统没有太大变化，从整个业务处理过程分为六大阶段，依次是（1）寄信阶段寄信人到门厅机或者软件系统把相关信息（寄信人姓名、寄信地址、收信人姓名、收信地址）输入到门厅机中，系统会生成相应的附加信息（邮政编码、寄信日期，门厅机编号、信件类型等），待确认无误后，门厅机或者软件系统提示寄信人付款。交易完成之后，门厅机或者软件系统自动打印二维码邮票。寄信人将贴有二维码邮票的信件投入门厅机寄信口，寄信阶段完成。（2）分拣阶段邮政工作人员将大量贴有二维码邮票的信件装入二维码自动分拣机之后，分拣机一件一件扫描信件上的二维码，根据相应信息分拣信件，并将目的地为同一区域的信件打包封装，分拣阶段完成。（3）运输阶段信件包每到一个中转站点，拆解后再次经过二维码自动分拣机扫描分拣，根据目的地再次打包，发往下一站。此过程中数据不断被上传至服务器，反馈给系统信件位置，信件状态，配送信件的车牌号等一系列信息，系统根据这些数据实时调度，合理安排，避免线路拥塞。运输阶段完成。（4）投递阶段信件包到达目的邮政局之后，邮递员根据信件的类型选择传统人工投递方式还是门厅机投递方式。对于门厅机投递方式，邮递员通过二维码采集器扫描二维码信息，将信件包投放到相应的门厅机。对于人工投递方式，系统按照邮递员/邮递区域自动封装成袋，便于邮递员快速取件、投递。投递完成后，把投递结果实时信息反馈到系统。（5）取信阶段门厅机显示当前已到达信件的收信人姓名，收信人输入预先设置的密码，便可取出信件。至此邮寄过程完成。（6）退信阶段门厅机定时向系统反馈信件滞留时间，当滞留时间大于阈值时，系统判定此信件无人认领，并退回给寄信人。24系统体系结构设计图7系统体系结构设计系统首先通过二维码邮票采集器收集信件的寄件、收件信息，在随后的信件处理过程中，通过二维码邮票实时采集相关信息，并把这些信息存储到数据库中，进行分类、统计、挖掘；接着向用户提供查询服务，向管理者提供优化、辅助决策服务，向商家提供商业信息服务。系统总体体系结构如图7所示。25系统功能设计邮票生成根据寄信人输入的相关信息生成相应的二维码邮票。邮票防伪检验当寄信人将信件投入门厅机时，位于投信口的二维码采集器会自动扫描二维码邮票，辨别其真伪。待系统确认后，投信口方可打开。当寄信人将信件交给邮局员工时，员工会用专用机器检验邮票真伪。机器分拣通过二维码分拣机快速分拣贴有二维码邮票的信件。追踪查询传统邮政方式存在信件丢失率高的问题，基于二维码邮票的邮政系统解决了这一问题。只要二维码邮票生成，信件便在系统的监控之下，直至收信人取走信件。信件在邮寄途中，随时查询信件的位置、状态，实现信息的实时反馈。问题件溯源当收件人发现信件有问题时，比如邮件破损、信件中含有危险品、邮寄过程有缺陷，工作人员可以通过系统溯源，看有信件在哪个环节、哪个站点、什么时候出现了问题，从而解决问题。自动回信收信人想要回信时，只需将收到信件的二维码邮票放在门厅机上或软件系统扫描，系统会交换收信人和寄信人的姓名和地址，并生成新的二维码邮票。数据智能分析系统经过一段时间运行后，会采集到大量一线数据，基于这些数据可以统计各条运送线路上的运输负荷，合理调度，提高运输效率；也可以挖掘商用信息，比如北京海淀区在2014年11月从外地邮购的物品排行榜，方便本地企业了解本地市场需求，实现销售者和消费者双赢。绩效考核系统会记录邮递员的出勤率、投递效率，客户对员工服务的满意度，这些数据会作为公司对员工的考察核一个重要因素。26系统物联网架构设计图8系统物联网架构设计图本系统采用物联网技术收集数据，运用软件进行数据整理、分析、反馈等，系统分层介绍如下（1）感知层处于三层框架的最底层，是基于二维码邮票的邮政系统发展和应用的基础。感知层所需的关键技术包括检查技术（二维码）、中低速无线或有限短距离传输技术。二维码门厅机、二维码自动分拣机、二维码采集器对二维码邮票的扫描和用户的一系列操作实现信息的采集并上传给系统服务器。（2）网络层广泛覆盖的移动通信网络、无线局域网是实现物联网的基础设施，搭建虚拟专用网络（VPN），将信息通过服务器上传到通信网络，从而与网络联系起来，确保基于二维码邮票的智能快递系统数据线路的畅通。（3）应用层服务器对数据进行整理、统计、分析和挖掘，然后用户可查询到所需信息，并且为可借助系统辅助决策。这样就把物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案。27系统创新点（1）高效准确采用机器分拣邮件，不受环境、时间限制，效率高，出错率极低。具体参数比较如表1所示。（2）安全性高加密二维码，特定机器特定阶段只能扫描出所需的最小的相应信息，保障了寄信人和收信人的信息安全。表1不同方式邮政系统参数比较比较内容传统人工方式新一代信函分拣机二维码分拣机分拣方式人工识别、人工分类机器识别汉字机器扫描二维码分拣时间长较短短工作量分配全部由邮政部门处理全部由邮政部门处理大部分由寄信人处理；剩余部分由邮政部门处理分拣准确性差较高，达8675高，接近100技术和花费无高科技，工人工资开销技术要求较高，造价高技术要求适度，造价适中（3）信息反馈、实时监控邮件一旦寄出，信息便上传到服务器，邮件到某个站点、邮递员姓名等一系列相关信息都实时反馈给服务器和邮政调度中心，调度中心根据这些信息做出相应的调整。减少了邮件丢失、无人认领的问题，让系统更加高效准确运转。（4）智能化程度高系统可以根据各条线路上信件的流量，实时分配调度，减少邮政路线的压力；根据信件的在门厅机的滞留时间，判断是否将邮件退回给寄信人；根据统计信息，了解市场的购买需求。实现了对邮件的智能管理，满足了管理层对信息的精细化、实时化要求。28系统实现技术281硬件设计与实现硬件主要由以下几类硬件组成。二维码门厅机集二维码邮票生成、防伪、寄信、取信等功能于一体。使用寄信功能时，门厅机会向服务器传回当前寄出信件的所有信息；使用取信功能时，门厅机会显示当前已到达本机信件的收信人姓名，当此信件被取走时，门厅机上传相关数据。门厅机一般投放在居民小区、政府机关、医院学校等人口集中区域，逐渐普及。基于二维码扫描的自动分拣机扫描二维码邮票，获取必要信息，机器根据信息自动分拣邮件。二维码邮票采集器方便邮递员或其他工作人员读取二维码邮票上的相关信息。扫描枪、手机都能作为二维码采集器，当用手机作为二维码采集器时，需在手机上下载相关应用程序，此程序与手机电子串号（IMEI）绑定，只有工作人员的手机才能安装此程序，这样就保证了二维码的安全性。图9二维码门厅机示意图数据库服务器为用户应用提供服务，主要是查询、存储、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等；更高层次是进行数据挖掘。系统初期选用ORACLE数据库即可。网络服务器为用户提供集中计算、信息发表等服务。282软件功能设计与实现从功能角度，本系统的主要分为二维码生成与防伪、信件分拣与投递、数据统计与分析、数据挖掘与智能处理四大模块。软件功能模块结构如图10所示。29系统特点（1）成本低二维码邮票与传统邮票成本相近，市场价值比传统邮票大的多，易制作，持久耐用，易于推广普及。（2）出错率低二维码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使部分损坏，也能将正确的信息还原出来。因此使用二维码分拣机扫描二维码邮票分拣信件，比起人工分拣来，出错率大大降低。（3）安全度高二维码所携带的信息可以加密，除工作人员外，其他人无法得知晓内容，保护了寄信人和收信人的隐私安全。此外微小的数据差别也会导致最终生成的二维码邮票不同，所以二维码邮票仿制难度较高，具有防伪功能，进一步提高了其安全性。（4）实时性强系统连续地实时地收集各个终端的反馈信息，实时掌握信件的状态。（5）可追溯性强由于基于二维码邮票的邮政系统具有逐个节点记载的特点，所有信息将被记录，当信件出现问题时，系统能够推本追本溯源。（6）信息集成度高二维码编码密度高，信息容量大，能够携带大量信息。在服务器端，系统把信件的位置信息、时间信息、经手人信息、运输信息等集成在一起，然后运用大数据和云计算技术进行统计、挖掘。（7）可扩展性强二维码邮票防伪策略不断更新，系统预留相应的加密算法模板接口，防伪策略可以无限扩展，使整个系统日趋完善。图10系统软件功能模块结构图3应用前景基于二维码邮票的邮政系统极大提高了邮政系统的运行效率，方便了现代人们的生产和生活，将传统方法和高新科技相结合，将虚拟技术和现实生活相结合，体现了科技改变生活的理念。本系统应用前景十分广阔，可以拓展到物流领域、特殊物品管理、，提高物流调度效率，缓解物流压力，尤其在以下方面。31邮政系统智能化新型化使用基于二维码邮票的邮政系统来替换传统邮政系统，将极大提升邮政系统的运行效率和准确率，降低运行成本、提高市场竞争力。把当今科技的流行元素融合于一张小小的邮票上，使传统邮政系统与现代生活完美接轨。32特殊物资运输和保管危险物品、贵重物品对于运输要求较高，当运输此类物品时，在其二维码邮票中嵌入物品的相关信息，每到一个站点，便检查物品的相关状态，实时监控物品状态，保证这类物品的安全运输。机密材料、危险物品的保管也可以用二维码邮票全程实时、数字化管理。可以提高管理效率、降低人力成本。33函件产品采用二维码的信息载体技术，将含有制定个性化函件产品的客户信息的二维码印制在明信片或信封上，寄递给收件人，收件人收到后，不仅能从明信片及信件中获得信息，也可利用手机扫描二维码获取客户的电子信息，方便目标客户群直接对客户推广的信息进行互动。而信件在传递过程中，表面的二维码也是一个二次推广的环节，不定客户群可以进行二维码手机扫描读取客户信息