基于大数据的自适应充气包裹系统的制作方法

本发明涉及快递技术领域，具体涉及一种基于大数据的自适应充气包裹系统。

背景技术：

我国作为世界第一快递大国，快递业务量已连续6年位居世界第一。伴随快递业的高速发展，快递包装物的使用量也同步增长。据估算，我国快递业每年消耗的纸类废弃物超过900万吨、塑料废弃物约180万吨，并呈快速增长趋势，对环境造成的影响不容忽视。加强快递绿色包装标准化工作，支撑妥善处理快递包装污染问题，已成为行业转型升级、可持续发展的内在要求。

日前，市场监管总局等八部门联合印发《关于加强快递绿色包装标准化工作的指导意见》，围绕快递包装绿色化、减量化、可循环三大目标，对未来三年我国快递绿色包装标准化工作作出全面部署，力争到2022年，全面建立严格有约束力的快递绿色包装标准体系。

我国快递业包装主要集中在快递运单、编织袋、塑料袋、封套、包装箱（瓦楞纸箱）、胶带以及内部缓冲物（填充物）七大类。其中，胶带、塑料袋及塑料填充物问题最为突出、污染最为严重。

为了防止邮寄的物品在运输过程中发生损坏，人们基本上都会在包裹箱内塞上满满的填充物，如：塑料泡沫，气泡枕，气泡袋或气泡柱。

使用过多的填充物会造成如下问题。

问题1：当快递盒和物品之间的体积差距比较大时，需要大量的填充物进行填充，而目前市场上使用比较多的填充物是由不可降解的材料组成，人们拆完包裹后一般选择将包裹及其包裹内的填充物进行丢弃，由此造成了大量的白色污染，同时，使用比较多的填充物增加了运输和包装的成本。

问题2：通过手动添加或者缠绕填充物的包装效率比较低下。

问题3：快递员依据自己的经验很难对添加的填充物进行比较精准的控制，填充物添加过多会造成大量的浪费，填充物添加太少又不能很好的对邮寄的物品进行保护。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明是通过采用以下技术方案实现的：按此目的设计的基于大数据的自适应充气包裹系统对运输过程中经常损坏的物品进行数据统计和分析，获取物品的破损率、材质和精密程度等信息，以此将不同的物品划分到不同的易损坏等级中，即每种物品对应一种充气保护等级和最适气压，以此通过大数据分析实现系统对不同的物品进行不同程度的标准化保护。

本发明在将快递盒从操作台的后端推至前端的过程中，系统扫描快递盒外侧的条形码或者二维码信息，并访问服务器获取当前条形码或者二维码信息所对应的物品信息和当前物品所对应的充气保护等级和最适气压信息。在将快递盒沿着操作台顶部的滑槽从操作台的后端推至前端后，系统对快递盒内的气囊进行充气，当气囊内的气压达到最适气压时，停止充气并进行提示。以此，对快递盒内不同的物品进行自适应气压调整，在有效保护物品的前提下，通过自动化充气操作提升系统协同工作的效率，同时减少填充物的使用和浪费。

基于大数据的自适应充气包裹系统包括：操作台，支撑臂，支撑横臂，显示屏，第一照明灯，第一包裹信息扫描单元，提示灯，蜂鸣器，第二照明灯，第二包裹信息扫描单元，充气针，触发开关，网线接口，第一导气管，气压传感器，第二导气管，电磁气阀，空气压力罐，气泵，微处理器，无线通信单元，驱动单元，服务器，快递盒，气囊和气嘴。

将快递盒从小到大设置为多个规格大小；不同规格大小的快递盒上的气嘴位于同一高度。

所述气囊紧贴固定在快递盒内部的左、右、前、后方的内壁和上、下底面上面，快递盒的一侧有一个充气孔，气囊的气嘴固定在充气孔上面。

所述操作台顶部的左右两侧有多个台阶；从最左侧至靠近中间的位置，操作台的阶梯高度逐渐降低；从最右侧至靠近中间的位置，操作台的阶梯高度逐渐降低；操作台顶部左侧的台阶与右侧的台阶相互对称，即操作台左右两侧对应位置的台阶长度、宽度和高度相同。

所述操作台顶部左右两侧的多对台阶构成多个宽度不同的滑槽。操作台左右两侧相同高度的台阶构成一个滑槽，滑槽的宽度与快递盒的宽度相同；操作台左右两侧不同高度的台阶构成不同宽度的滑槽，不同宽度的滑槽分别与不同宽度的快递盒相对应。将快递盒放到操作台的滑槽中后推拉快递盒使快递盒沿着滑槽方向移动，以此使快递盒上的充气孔与支撑臂上的充气针精准地固定在一起。

所述操作台的底部有多个螺丝孔，通过螺丝将操作台固定在桌面上面。

所述操作台顶部中间位置的前端固定有支撑臂，支撑臂的顶端与支撑横臂的一端固定在一起。支撑横臂的顶部固定有一个显示屏、提示灯和蜂鸣器，支撑横臂的底部固定有一个第一照明灯和第一包裹信息扫描单元。

较优地，显示屏位于支撑横臂顶部靠近后端的位置，蜂鸣器和提示灯位于靠近显示屏的左侧或者右侧，第一照明灯位于支撑横臂底部靠近后端的位置。

所述支撑臂为中空结构，支撑臂的后侧从上而下固定有一个第二照明灯，第二包裹信息扫描单元，充气针和触发开关；支撑臂的前侧底端固定有一个网线接口。

较优地，触发开关固定在支撑臂后侧靠近充气针的下侧或者固定在支撑臂后侧的底端。

所述第一导气管的顶端穿过支撑臂下端与充气针相连，第一导气管的底端与第二导气管的左端相连；气压传感器固定在第一导气管的下端；第二导气管的右端与空气压力罐或者气泵相连，电磁气阀位于第二导气管上面。

对气囊进行充气的一种路径：空气压力罐–>第二导气管–>电磁气阀–>第二导气管–>第一导气管–>气压传感器–>第一导气管–>充气针。

对气囊进行充气的另一种路径：气泵–>第二导气管–>电磁气阀–>第二导气管–>第一导气管–>气压传感器–>第一导气管–>充气针。

第一包裹信息扫描单元、第二包裹信息扫描单元、气压传感器和触发开关作为输入设备与微处理器相连；无线通信单元作为输入、输出设备与微处理器相连；微处理器与驱动单元相连；第一照明灯、第二照明灯、显示屏、电磁气阀、空气压缩机、气泵、蜂鸣器和提示灯作为输出设备与驱动单元相连。

第一包裹信息扫描单元和第二包裹信息扫描单元：第一包裹信息扫描单元和第二包裹信息扫描单元为摄像头、扫码器中的一种或者多种组合。

第一包裹信息扫描单元和第二包裹信息扫描单元用于扫描快递盒外侧的条形码或者二维码。

气压传感器：系统在对快递盒中的气囊进行充气的过程中用于实时检测气囊内的气压大小。

触发开关：用于产生触发信号；当快递盒沿着滑槽被推至操作台前端时，触发开关被触发，系统对快递盒内的气囊进行充气操作。

触发开关为机械按键开关、红外对管开关中的一种或者多种组合。

无线通信单元：用于与手机、平板和电脑进行无线通信；无线通信单元为蓝牙模块或者wifi模块。

驱动单元：用于对第一照明灯、第二照明灯、显示屏、电磁气阀、空气压缩机、气泵、蜂鸣器和提示灯进行驱动。

第一照明灯和第二照明灯：用于对包裹进行照明和补光。

显示屏：用于显示当前物品信息，当前气囊内的气压大小，当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息；物品信息包括：物品名称、体积、重量和易损坏等级。

电磁气阀：通过电磁气阀的打开和关闭控制第二导气管的导通与关闭，以此控制空气压力罐或者气泵对气囊进行充气。

空气压缩机：用于将空气压缩至空气压力罐中。

气泵：用于将空气压入气囊中。

空气压力罐：用于存储高压空气并将存储的高压空气压入气囊中。

蜂鸣器：通过持续或者间歇性发声进行提示。

提示灯：通过闪烁或者常亮进行提示。

微处理器：进行数据处理。

服务器：存储并读取条形码-二维码-物品信息表格和物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格；服务器接收微处理器发送来的条形码或者二维码信息后，首先从数据库中读取当前条形码或者二维码信息所对应的数据信息以此获取当前快递盒内的物品信息，物品信息包括：物品名称、体积、重量和易损坏等级；然后从数据库中读取物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格以此获取当前物品所对应的充气保护等级和最适气压；然后，将当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息发送给微处理器。

网线接口：有线网络的网线入口，用于数据通信。

操作流程。

步骤s11：首先，对运输过程中经常损坏的物品进行数据统计和分析，获取物品的破损率、材质和精密程度等信息，以此将不同的物品划分到不同的易损坏等级中，通过大数据分析实现系统对不同的物品进行不同程度的标准化保护。

步骤s12：建立物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格，然后将表格存储在服务器的数据库中。

步骤s13：将需要邮寄的物品放入大小合适的快递盒内。

步骤s14：将快递盒沿着操作台顶部的滑槽从操作台的后端推至前端。在将快递盒从操作台的后端推至前端的过程中，微处理器首先通过第一包裹信息扫描单元或者第二包裹信息扫描单元扫描快递盒外侧的条形码或者二维码，然后将扫描得到的条形码或者二维码信息发送给服务器。

步骤s15：服务器接收到微处理器发送来的条形码或者二维码信息后，服务器首先从数据库中读取当前条形码或者二维码信息所对应的数据信息以此获取当前快递盒内的物品信息，物品信息包括：物品名称、体积、重量和易损坏等级。然后，服务器从数据库中读取物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格以此获取当前物品所对应的充气保护等级和最适气压。然后，服务器将当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息发送给微处理器。

步骤s16：微处理器接收到服务器发送来的充气保护等级和最适气压数据信息后，微处理器通过驱动单元控制显示屏显示当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息，同时微处理器将当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息保存在缓存中，然后等待执行充气操作。

步骤s17：在将快递盒沿着操作台顶部的滑槽从操作台的后端推至前端后，支撑臂上的充气针和快递盒上的气嘴固定在一起，同时支撑臂上的触发开关被触发。微处理器接收到触发开关产生的触发信号后，微处理器首先读取缓存中存储的当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息，然后对快递盒内的气囊进行充气操作。在对快递盒内的气囊进行充气的过程中，显示屏实时显示当前气囊内的气压大小。

步骤s18：充气操作：微处理器首先通过驱动单元打开电磁气阀，然后，微处理器通过驱动单元控制气泵工作以此对快递盒内的气囊进行充气。在气泵对气囊进行充气的过程中，微处理器通过气压传感器实时采集当前气囊内的气压大小，当气囊内的气压达到最适气压时，此时微处理器通过驱动单元控制气泵停止工作，关闭电磁气阀，同时蜂鸣器发出声音，指示灯闪烁，显示屏显示充气操作结束提示。

或者，充气操作：微处理器通过驱动单元打开电磁气阀以此使空气压力罐对气囊进行充气，在空气压力罐对气囊进行充气的过程中，微处理器通过气压传感器实时采集当前气囊内的气压大小，当气囊内的气压达到最适气压时，此时微处理器通过驱动单元关闭电磁气阀，同时蜂鸣器发出声音，指示灯闪烁，显示屏显示充气操作结束提示。

步骤s19：当充气操作结束后，将快递盒沿着操作台顶部的滑槽从操作台的前端拉至后端，使支撑臂上的充气针与快递盒上的气嘴分离，以此完成操作。

附图说明

图1为快递盒和气囊的组装示意图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的逻辑框图。

图4为本发明的程序流程图。

图2中1为操作台，2为支撑臂，3为支撑横臂，4为显示屏，5为第一照明灯，6为第一包裹信息扫描单元，7为提示灯，8为蜂鸣器，9为第二照明灯，10为第二包裹信息扫描单元，11为充气针，12为触发开关，13为网线接口，14为第一导气管，15为气压传感器，16为第二导气管，17为电磁气阀，18为空气压力罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的阐述。

第一实施例。

如图2，为了提升1操作台对不同规格大小的快递盒的兼容性，设置多个不同规格大小的快递盒。对于不同规格大小的快递盒可以放入不同体积大小的物品。

1操作台左右两侧相同高度的台阶构成一个滑槽，滑槽的宽度与快递盒的宽度相同；1操作台左右两侧不同高度的台阶构成不同宽度的滑槽，不同宽度的滑槽分别与不同宽度的快递盒相对应。例如：设置五个不同规格大小的快递盒，对于不同规格大小的快递盒可以放入不同体积大小的物品。对于不同规格大小的快递盒，在1操作台上有其对应宽度的滑槽。将快递盒放到1操作台的滑槽中后可以方便地推拉快递盒使快递盒沿着滑槽方向移动，以此使快递盒上的气嘴与2支撑臂上的11充气针精准地固定在一起，极大的提升了充气操作的精确性和效率。

例如：将最小规格大小的快递盒沿着宽度最小的滑槽滑动，将最大规格大小的快递盒沿着宽度最大的滑槽滑动。

第二实施例。

如图2-图4。

首先，对运输过程中经常损坏的物品进行数据统计和分析，获取物品的破损率、材质和精密程度等信息，以此将不同的物品划分到不同的易损坏等级中，即每种物品对应一种充气保护等级和最适气压，以此通过大数据分析实现系统对不同的物品进行不同程度的标准化保护。

然后，建立物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格，根据物品的易损坏程度对物品进行不同程度的保护。

例如：结合充气的效率和成本，将充气保护等级分成四级，第一级，第二季，第三级，第四级，从第一级到第四级对应的充气气压由小逐渐增大。

如果邮寄的物品为普通衣物类或者书籍类，由于衣物类或者书籍类在运输的过程中不容易发生损坏，那么，对普通衣物或者书籍类进行较低等级的保护。如果衣物或者书籍的重量比较小，对衣物或者书籍进行第一级的充气保护，如果衣物或者书籍的重量比较大，对衣物或者书籍进行第二级的充气保护。

如果邮寄的物品为易碎物品或者精密仪器，例如玻璃杯或者手机，由于在运输的过程中容易发生损坏，那么，对易碎物品或者精密仪器进行较高等级的保护。如果易碎物品或者精密仪器的重量比较小，对易碎物品或者精密仪器进行第三级的充气保护，如果易碎物品或者精密仪器的重量比较大，对易碎物品或者精密仪器进行第四级的充气保护。

进一步地，对每种物品进行更精细的划分，即每种物品对应一种充气保护等级和最适气压，以此实现系统对不同的物品进行不同程度的保护。

对于物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格中未记录的物品，服务器根据物品的材质和精密程度在物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格中进行匹配，获取各项参数最接近的物品的易损坏等级、充气保护等级和最适气压，然后将该物品添加到物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格中。

第三实施例。

如图1-图4，本发明的具体操作流程如下。

首先，将需要邮寄的物品放入大小合适的快递盒内。

然后，将快递盒沿着1操作台顶部的滑槽从1操作台的后端推至前端。在将快递盒从1操作台的后端推至前端的过程中，微处理器首先通过6第一包裹信息扫描单元或者10第二包裹信息扫描单元扫描快递盒外侧的条形码或者二维码，然后将扫描得到的条形码或者二维码信息发送给服务器。

服务器接收到微处理器发送来的条形码或者二维码信息后，服务器首先从数据库中读取当前条形码或者二维码信息所对应的数据信息以此获取当前快递盒内的物品信息，物品信息包括：物品名称、体积、重量和易损坏等级。然后，服务器从数据库中读取物品名称-体积-重量-材质-精密程度-易损坏等级-充气保护等级-最适气压表格以此获取当前物品所对应的充气保护等级和最适气压。然后，服务器将当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息发送给微处理器。

微处理器接收到服务器发送来的充气保护等级和最适气压数据信息后，微处理器通过驱动单元控制4显示屏显示当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息，同时微处理器将当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息保存在缓存中，然后等待执行充气操作。

在将快递盒沿着1操作台顶部的滑槽从1操作台的后端推至前端后，2支撑臂上的11充气针和快递盒上的气嘴固定在一起，同时2支撑臂上的12触发开关被触发。微处理器接收到12触发开关产生的触发信号后，微处理器首先读取缓存中存储的当前物品所对应的充气保护等级和最适气压数据信息，然后对快递盒内的气囊进行充气操作。在对快递盒内的气囊进行充气的过程中，4显示屏实时显示当前气囊内的气压大小。

充气操作的第一种方式：微处理器首先通过驱动单元打开17电磁气阀使16第二导气管导通，然后，微处理器通过驱动单元控制气泵工作以此对快递盒内的气囊进行充气。在气泵对气囊进行充气的过程中，微处理器通过14第一导气管上的15气压传感器实时采集当前气囊内的气压大小，当气囊内的气压达到最适气压时，此时微处理器通过驱动单元控制气泵停止工作，关闭17电磁气阀使16第二导气管关闭，同时8蜂鸣器发出声音，指示灯闪烁，4显示屏显示充气操作结束提示。

充气操作的另外一种方式：微处理器通过驱动单元打开17电磁气阀使16第二导气管导通，以此使18空气压力罐对气囊进行充气，在18空气压力罐对气囊进行充气的过程中，微处理器通过15气压传感器实时采集当前气囊内的气压大小，当气囊内的气压达到最适气压时，此时微处理器通过驱动单元关闭17电磁气阀使16第二导气管关闭，同时8蜂鸣器发出声音，指示灯闪烁，4显示屏显示充气操作结束提示。以此，对快递盒内不同的物品进行自适应气压调整，在有效保护物品的前提下，通过自动化充气操作提升系统协同工作的效率，同时减少填充物的使用和浪费。

当充气操作结束后，将快递盒沿着1操作台顶部的滑槽从1操作台的前端拉至后端，使2支撑臂上的11充气针与快递盒上的气嘴分离，以此完成操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明权利要求书的范围所覆盖。