【基于Android的快递柜管理系统设计7900字（论文）】

VII基于Android的快递柜管理系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u267791绪论 2179251.1选题背景 261641.2国内外研究现状 388841.4本文研究内容 43522.需求分析及总体方案 499542.1需求分析 5233852.2总体方案与技术路线 6189162.3快递柜系统的详细结构 7178502.4本章小结 8295463系统设计 8127903.2快递员投件 8240423.3远程管理系统组织结构设计 8102253.4数据库设计 946423.5服务器端接口规范 1094583.6本章小结 10147964快递柜状态检测与控制系统实现 1138544.1储物柜控制板硬件电路 1183954.2电磁锁控制模块 1121714.3箱格占用状态检测模块 11283574.4主控制板 1298804.5RS-232/RS-485转换电路实现 13305244.6本章小结 14134125智能快递柜系统的功能测试 15269795.1测试环境介绍 15225115.3.快递员投件流程测试 15摘要本文首先概述了快递行业的发展状况，同时介绍了市场上现有的快递邮件自取终端。然后，在调查和了解的基础上，获得了系统的实际需求，分析了系统的功能和数据需求，并根据需求分析的结果确定了系统的总体框架和技术路线，划分了系统模块，并进行了相关的理论研究。并开发技术研究。其次，对智能快递柜系统的用例进行了详细的分析和设计，改进了系统的业务流程，设计了消费前的计费方式，并设计了软件结构，数据库，串行通讯协议和服务器。侧接口的设计。然后根据设计方案，完成了基于Android系统的终端设备人机交互接口系统的开发，储物柜状态检测与控制系统的硬件电路实现和软件开发，并开发了服务器端接口和远程基于LAMP架构的管理系统。用户界面。最后，对服务器端接口访问和储物柜状态检测与控制系统进行了模块测试，并根据系统用例编写了测试用例，以测试整个系统的业务流程和异常操作处理机制，并同时确保系统可以持久运行并监视人机界面软件的内存。关键词：Android;开发；快递柜；数据持久化；人机界面1绪论1.1选题背景在中国经济持续发展的过程中，电子商务和在线购物平台上的交易总量持续增长。跨境电子商务和国内网上购物活动越来越频繁，这带来了快递业的快速发展和快递数量的激增。人们逐渐接受并习惯了“快递回家”的购物模式。如今，由于快递邮件数量过多，快递邮件堆积在快递网点中，快递员有时难以与收件人联系，收件人无法及时签收，其他问题逐渐浮出水面，导致投放效率降低。尤其是在人口稠密的地区，例如大学，办公楼和居民区，不仅难以高效交付，而且很容易暴露用户隐私。传统的直接交付模式已无法满足需求。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状在中国，智能快递柜系统的开发和产品推广缓慢。几家利科技公司已经意识到了商机，并开始推出智能快递柜系统。智能快递柜系统已经出现在一些发达的沿海地区，并分布在居民社区，企事业单位，大学，工厂等地方。大型快递公司在终端分配链路中建立的智能快递柜终端系统配备了条形码扫描模块，无线局域网访问模块以及摄像头和其他硬件模块。快递柜终端所使用的核心芯片一般为单片机，其数据处理能力较差，稳定性较差。中国使用的大多数LCD屏幕都是非触摸屏，它们使用按钮输入信息，与电容式触摸屏相比，操作起来不方便。家用智能快递柜终端系统使用条形码扫描进行数据收集。条形码扫描模块的信息识别能力低，其数据采集方式单一，无法实现数据的上传和管理。Android系统还用作在中国开发智能快递柜终端的软件平台。但是，开发的Android应用程序具有单个操作过程，难看的界面布局以及不完善的功能。它只能完成零件的出入库功能，而没有收发零件的功能。近年来，在中国，也有许多公司推出了智能快递柜。2012年，京东商城自助收款柜台正式上线供用户使用。同年年底，三泰电子推出了“ExpressExpress”业务，将快递柜放置在社区，办公楼和学校中，到目前为止已经遍及全国。2015年，丰超科技正式成立，并推出了基于快递柜的包裹自取服务。到2016年，已完成70多个大中城市的布局。2015年9月，海尔的“GoodDayshunLejia”品牌智能快递柜在全国96个城市推出，为社区快递物流提供服务。从开发时间来看，国产智能快递柜系统起步时间比国外市场要晚一些，但国内市场发展迅速，其应用规模和应用模式具有超越国外市场的强大动力。但是目前，还没有公司或组织可以占领大部分市场或提出一个完整的智能快递柜应用模型，因此智能快递柜系统的研发和应用模型仍处于探索性开发阶段。1.2.2国外研究现状在国外，智能快递柜系统已有数年的发展历史。在韩国，高端社区中有一个智能快递柜系统，用于发送和接收快递。韩国快递柜终端的人机交互界面非常简单。德国，美国，法国，意大利等发达国家也正在使用智能快递柜系统。国外快递柜终端产品使用的软件平台主要基于WindowsCE平台。国外亚马逊自提容器“Amazonlocker”和Datalogic的SkopioXS产品均以“WindowsCE”作为系统平台。WindowsCE操作系统与Android系统相同，并且是嵌入式操作系统。WindowsCE操作系统稳定，但不像Android系统那样开源。WindowsCE系统的开放源代码界面较少，开发难度更大，操作界面过于单调，用户体验不如Android系统。WindowsCE系统的灵活性和可伸缩性比Android系统差。WindowsCE系统的终端价格不菲在菲律宾，终端的价格通常在数万至数万元之间。与Android系统相比，WindowsCE系统的升级成本更高，并且工业应用程序的适应程度低于Android系统。另外，WindowsCE系统的核心文件太高。内核可调整性大而差。相比之下，Android系统在许多方面都优于WindowsCE系统。快速自取终端系统的开发和应用案例已经在国外出现。2011年5月，BufferBox初创公司在加拿大安大略省成立，并于2012年10月推出了首批试用版自助服务终端机。2011年11月中旬，俄罗斯邮政快递公司也完成了自助服务测试快递包裹码头。美国亚马逊公司的“亚马逊储物柜”快递柜也在2011年左右进入美国主要城市的便利店和社区，并分别于2015年和2016年在法国和德国推广。在日本，大多数建筑物都配备了用于发送和接收快递的专用储物柜，使用起来非常方便。1.4本文研究内容本文根据当前快递公司端到端交付所遇到的问题，设计了一套完整的快递服务。提供服务柜系统。通过对Android移动应用程序和Internet应用程序开发框架的研究和理解，基于Android移动平台的服务器平台和LAMP架构实现了设计的快递柜系统。本文对系统需求进行了较为完整的分析，详细设计了系统的用例和活动图，提出了完整的快递员身份验证模式和特快专柜计费使用模式，并严格参考了用例文件进行设计。软件过程，硬件结构，通信协议和数据库终于完成了快递柜系统的软件和硬件开发与测试。在系统实现方面，本文的重点是快递柜终端设备的软件和硬件开发以及服务器端接口的开发。需求分析及总体方案智能快递柜业务系统，是一套集快递员投递、快件包裹暂存、用户自提服务于一体的完整系统，同时依赖网络远程管理系统的配合，对快递柜终端设备、快递员信息、物流信息等进行管理、维护和记录。在设计和开发之前，需要深入了解快递业务流程，分析具体需求，提出整体方案和技术路线。需求分析根据对快递业务流程的调研了解，结合快递快递柜系统实现快件包裹暂存与用户自提的核心目的，对该系统的功能性需求分析如下：2.1.1基本功能本文根据当前快递公司端到端交付所遇到的问题，设计了一套完整的快递服务。快递柜系统的最基本功能是代替用户收集快递，临时存放并通知收件人闲暇时，这些功能至少满足以下几点：1）快递员身份验证。在快递员使用快递柜之前，他首先需要验证其身份并获得使用授权。2）快递员存储快递。快递员扫描货件的条形码，并在快递柜的终端设备上输入收件人的手机号码，系统会分配免费的隔间来存放货件。3）通知收件人领取包裹。系统检测到包裹已成功存储后，应更换快递员，通知接收者领取包裹，以减轻快递员的工作强度。4）收件人接送服务。接收人收到提货通知后，可以通过某些验证方法取出快递货物。5）数据的持久性，例如交付和提取。必须以安全可靠的方式记录每个特快包裹的分发信息，以便于管理，控制和问题跟踪。2.1.2远程管理为了方便大量快递柜的管理和维护，基于“互联网+”的时代背景，依靠接入互联网来实现对快递柜终端设备的监控管理，实现界面化的远程管理系统，可以进行直观的操作和信息查看。2.1.3.智能计费面向应用程序的设计应考虑到运营模型和利润模型。快递柜端子设计准备的软件和硬件的开发，上市和后续维护都需要成本，因此系统必须有合理的账单实现付费服务的方式。2.1.4数据需求分析快递柜系统的核心数据是快递员信息，快递信息，收件人信息和快递信息。有关交付给柜台的设备的信息。分析数据需求，以方便选择数据存储工具和交互方法。正确的系统的关键数据分析如下：1.货运信息使用货运单号作为存储货运的唯一识别码。国内主要的快递公司通常使用一串数字来表示运单号，并以一维条形码的形式将其打印在快递单上。2.快递信息快递员的信息是识别和验证快递员身份的重要基础。为了确保快递的安全性和可追溯性，必须记录快递员的姓名，ID号，手机号码和快递公司。另外，为了实现计费功能，还应该创建电子消费者收据。3.收件人信息收件人信息包括姓名，手机号码和收件人地址，但是由于快柜系统实现了集中存储和交付，因此系统不需要记录收件人姓名和收件人地址，只需保存手机号码以通知收件人即可。向上。4.快递柜设备信息快递柜的终端设备信息应包括设备编号，位置信息，状态信息，使用日志等。便于区分和统一管理不同的终端设备。5.交货记录交货记录是快递员的交货信息和收件人的取件信息的记录，包括快递员，快递员的信息。运单号，收件人的手机号以及相应的快递柜设备号，箱号和时间戳之间。2.2总体方案与技术路线快递柜系统分为两部分：快递柜终端设备和服务器端应用程序。快递柜的终端设备应具有实现物品存放功能的储物柜，并具有人机交互界面系统，以提供人性化的操作界面，供快递员收货和接收。为了方便快递柜的灵活交付，人机交互界面系统与储物柜分开，实现了储物空间的自由组合，并适应不同场所的配置要求。同时，人机交互界面系统可以访问互联网，并实现与服务器端数据库的数据交互。服务器端应用程序包括快递柜人机界面软件的后端API和远程管理系统，即两个模块：一个用于快递柜人机界面。该系统为数据交互，其二是基于Internet和浏览器实现接口的远程管理系统。图2-1智能快递快递柜系统结构图图2-1完整描述了智能快递柜系统的结构。其中，快递柜终端设备主要完成人机交互，存储柜控制和服务器访问等功能。它可以通过有线或无线网络访问Internet，并基于C/S（客户端/服务器）模式与服务器进行交互。管理员通过计算机和移动设备上的浏览器程序访问服务器，以实现B/S（浏览器/服务器）模式的远程管理。2.3快递柜系统的详细结构态检测和控制系统实现双向通信。对于硬件平台，本文选择使用ARMCortex-A9体系结构中央处理器。由基于ARM体系结构的处理器芯片组成的嵌入式系统体积小，功耗低，成本低并且性能强大。筛选后，选择三星生产的Exynos4412中央处理器，处理器采用Cortex-A9架构，具有4个处理器核心，工作频率可以达到1.5GHz，集成了Mali-400MP图形处理器，可以满足图形处理性能的使用需求。2.4本章小结本章在调研和理解的基础上，对快递柜系统的需求进行了分析和总结，并在需求分析的基础上，提出了系统设计与实现的总体方案和技术路线。在比较了各种嵌入式操作系统的基本性能之后，最终选择了Android操作系统和基于ARM的嵌入式处理器平台来开发人机交互界面系统。比较各种Web应用程序的实现架构，并选择LAMP架构作为远程管理系统和服务器端接口的实现。3系统设计3.1快递柜人机界面软件业务流程设计根据人机界面软件业务流程的用例分析和设计，它主要包括三部分：快递柜的初始化，快递柜的初始化，快递的交付和货件的提取。用户。启动机器接口软件后，首先检查它是否是首次运行。如果不是第一次运行，则直接跳至主页。如果是第一次运行，请跳至初始化页面，操作员输入本地SIM（用户识别模块）卡的电话号码，然后单击注册，系统进入在线注册过程，服务器将查询数据库验证电话号码。如果验证成功，则服务器将返回设备的唯一标识码，该代码存储在本地数据库中，然后跳转到主页。如果网络出现故障，它将自动重试3次，并且注册3次后仍然失败。您可以选择退出或重新启动软件。3.2快递员投件快递的交付功能是智能快递柜系统的核心模块。已经对交付用例进行了更详细的分析，并且已充分考虑了操作的每个步骤。从软件系统的角度，设计快递交付的业务流程，以活动图的形式表示。快递员成功登录系统后，进入送货操作页面，系统自动提交预消费申请（余额查询）。如果天平足够，请打开串行端口以获取可用的快递柜盒。如果有可用的框，请刷新界面图标，否则将提示该框已满，并且输入框将被冻结。完成一次性交付过程。3.3远程管理系统组织结构设计远程管理系统是基于B/S模式的管理平台，支持对与系统连接的所有快递柜和系统中注册的快递员的管理和维护，并可以浏览快递柜系统的使用情况。远程管理系统的组织结构如图4.9所示。系统管理员登录后，将跳至系统主页，显示系统的使用情况统计信息以及快递员提交的使用情况。点击“要审核的快递员”，直接跳至审核页面。主页功能导航栏上有四个按钮，分别是“主页”，“快递”，“设备管理”和“系统”。“快递员”具有两个二级功能模块，即“快递员列表”和“快递员公司列表”，它们实现了快递员公司的添加和删除以及快递员的审查和管理。“设备管理”模块的第二级功能模块是“添加设备”和“设备列表”。“添加设备”用于配置新添加的快递柜终端设备，“设备列表”用于浏览已注册要在系统中使用的快递柜终端设备。“系统”模块的“统计”功能直接在地图上显示所有统计信息，包括在线快递柜终端设备和快递员的交付记录。“区域管理”用于添加地址信息，例如省，城市和地区。图3-1远程管理系统的组织结构图3.4数据库设计为了做好快递柜系统中的数据持久性，必须设计一个合理的数据库。在本文的快递柜系统中，人机交互界面系统使用SQLite数据库，而服务器端使用MySQL数据库移动终端来开发常用的SQLite数据库。它是专为嵌入式应用程序而设计的轻型关系数据库管理系统，它占用较少的系统资源和进程。它速度很快，并支持各种主流操作系统。人机界面软件需要一个数据库来持久存储数据。在上一篇文章中已经简要分析了数据需求，并且这里直接给出了设计的数据库表。数据表的概述如表3-1所示。总共有5个表，分别是快递表，交货表，交货历史表，队列事件表和系统参数表。表3-1快递柜人机交互界面系统数据表总览3.5服务器端接口规范人机交互界面系统与服务器端接口采用HTTP协议通信，人机界面软件发起HTTP请求时，参数以键值对的形式提交，而服务器端统一以JSON格式返回数据，JSON数据在人机界面软件解析为键值对。表3-2数据通信错误码含义对照表3.6本章小结本章包括用例分析和系统设计。通过用例和活动图，对系统的正常运行过程和异常事件的处理进行了详细的分析，完善了快递柜系统的要求和业务流程，划分了人机界面软件模块，设计了软件结构。。另外，还设计了人机交互界面系统的SQLite数据库和服务器端MySQL数据库，并编写了服务器端接口。4快递柜状态检测与控制系统实现4.1储物柜控制板硬件电路快递柜箱的门锁采用储物柜上常见的电磁锁。打开电源后，可以将其解锁并打开箱门。同时，电磁锁内部的开关的开关状态会发生变化，以反映出箱门的打开和关闭状态。盒子中的物品检测装置是通过将发光二极管和光敏电阻简单而可靠地组合而实现的。当盒子被占用时，光敏电阻将被阻塞。在特快柜系统中，一组储物柜控制面板可以控制一个包含24个垃圾箱的储物柜。4.2电磁锁控制模块一组电磁锁控制模块对应于一个电磁锁，它负责解锁操作并返回到锁定状态。所选的电磁锁基于24V直流控制，芯片电压为3.3V，因此使用光耦合器将两个电压分开。打开箱门后，电磁锁上的顶针会弹起，导致电路断开，并且相关的引脚设置为低电平。关闭箱门后，将顶针压缩以生成路径，并将相关的引脚设置为高电平。控制模块电路如图4-1所示。在图中，U1和U2是两个SMD光耦合器，可实现两个电压的隔离和控制。LED1是操作指示灯。图片左侧的P1端子连接到电磁锁的控制和状态引脚，图片右侧的P2端子连接。连接主控板。图4-1电磁锁控制模块电路图4.3箱格占用状态检测模块一组电磁锁控制模块对应于一个电磁锁，它负责解锁操作并返回到锁定状态。当所选电磁室中有物品时，光敏电阻将被阻塞以增加电阻值，并且相应的引脚将输出低电平。除盒子内的光敏电阻外，还有一个用于产生可见光的发光二极管，该发光二极管在需要检测物品时会亮起。检测模块电路如图4-2所示。在图中，底部P3端子连接到发光二极管和光敏电阻，而左侧P4端子连接到主控制板。U3和U4是两个贴片型光耦合器。图4-2箱格占用状态检测模块电路图4.4主控制板主控制板执行的主要功能包括：向相关芯片供电，解析控制命令，接收用于串行通信的状态信号，设置通信地址等。1）外部电源模块控制系统采用24V和12V双电源供电，可以满足电磁锁的电源需求。通过保险丝将12V电压连接至LM2576S-5V降压开关稳压器，以将其降低至5V，然后通过LM1117MPX-3.3V低压差稳压器将其降至3.3V，该电压为大多数芯片供电。电路。降压电路如图4-3所示（保险丝未在图中显示）图4-3主控制板降压稳压模块电路图4.5RS-232/RS-485转换电路实现人机交互接口系统的背板硬件仅是RS-232串行端口设备。为了与储物柜控制系统进行通信，需要接口转换电路。本文设计并实现了一个有源光电隔离RS232/RS-485转换器，通过光耦合器隔离了单片机的引脚电平和MAX485芯片发送和接收引脚的电平，并使用B0503LS-1WR2电源模块作为MAX485芯片电源，隔离输入电源，以确保电源无干扰。由于RS-232接口是全双工通信，而RS-485接口是半双工通信，因此MAX485芯片的RE和DE引脚已连接，单片机的一个输出控制接收的切换。和发送状态。转换电路如图4-4所示。图4-4RS232/RS485转换电路图4.6本章小结本章是快递柜系统的实现，并描述了人机界面软件，储物柜控制系统和服务器端应用程序的实现细节。它重点分析人机界面软件的交互界面，网络访问，数据库操作，串行通信和业务流程实现方法，以及储物柜状态检测和控制系统的电路图和单片机程序流程。5智能快递柜系统的功能测试本章测试快递柜系统，着重于快递柜人机界面软件的功能测试，包括服务器端接口访问，更衣箱状态检测和控制系统功能测试。编写了一个测试用例来测试整个系统的业务流程。5.1测试环境介绍软件环境主要包括应用程序的集成开发套件，计算机的操作系统，网络服务器软件，数据库软件和其他硬件平台。1.在Android开发板的测试过