智能柜环境监控系统的制作方法

本实用新型实施例涉及智能柜，尤其涉及一种智能柜环境监控系统。

背景技术：

近年来，各类智能柜(如智能柜、外卖柜、自助售货柜等)已广泛进入人们的日常生活。智能柜在频繁使用后可能出现故障，此时需要通过扫码等方式人工上报故障，之后由运营商或设备商派员到现场维护，期间周期较长，运维效率低、成本高。也有部分软件故障是通过远程修复解决的，即运营商或设备商获取智能柜主机上传的网络数据后，如发现其存在异常，会通过网络进行远程修复，但在智能柜死机时会因无法上传数据而导致故障排查及修复失效。此外，由于未全面监控智能柜的运行环境数据，导致智能柜监控不够到位，由此经常存在无法及时排障的问题。以上问题导致智能柜整机性能不够理想，因而急需进行改进。

技术实现要素：

针对现有技术仅关注智能柜与服务器的数据通信而未检测其具体运行环境，由此导致智能柜受到环境影响较大容易发生故障的问题，本实用新型目的在于提供一种智能柜环境监控系统，以便及时发现智能柜故障，保证智能柜运行正常。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种智能柜环境监控系统，在智能柜内设置监控主板，监控主板具有主控模块、传感器模块组及通信模块组，主控模块同时与传感器模块组和通信模块组连接，通信模块组同时与智能柜主机及云端连接，主控模块用于获取传感器模块组采集的智能柜运行环境检测数据，并将智能柜运行环境检测数据上传至云端。

较优地，传感器模块组包括用于检测智能柜环境温度数据的温度传感器、用于检测智能柜环境湿度数据的湿度传感器、用于检测智能柜环境烟雾数据的烟雾传感器及用于检测智能柜柜体碰撞数据的振动传感器。

较优地，主控模块可以同时将智能柜运行环境检测数据回传至智能柜主机。

较优地，主控模块具有数据获取单元、故障预判单元、故障处理单元及故障上报单元，数据获取单元、故障预判单元、故障处理单元及故障上报单元依次连接，数据获取单元用于获取智能柜运行环境检测数据，故障预判单元用于根据智能柜运行环境检测数据是否异常来判断故障，故障处理单元生成并输出修复指令以供发生故障的智能柜主机或相应智能柜功能模块进行修复，故障上报单元将故障信息上传至云端。

较优地，故障处理单元生成重启指令并输出至智能柜主机或相应智能柜功能模块的重启机构。

较优地，重启机构包括接于故障处理单元与智能柜主机或相应智能柜功能模块之间的继电器，用于根据重启指令来接通或断开智能柜主机或相应智能柜功能模块的电源。

较优地，重启机构包括npn型的三极管，其中三极管基极经基极电阻接故障处理单元重启指令输出端，三极管集电极接智能柜主机或相应智能柜功能模块的启动电源，三极管发射极接地，三极管集电极和发射极之间并联负载电阻和继电器线圈。

较优地，通信模块组包括232模块、485模块及nb-iot模块，其中232模块用于实现主控模块与智能柜主机通信，485模块用于实现主控模块与智能柜功能模块通信，nb-iot模块用于实现主控模块与云端通信。

较优地，监控主板具有gps模块，用于获取智能柜地址信息。

较优地，监控主板具有电源管理模块，用于根据外部电压输入的有无来选择由智能柜电源设备供电或由后备电源设备供电。

与现有技术相比，本实用新型实施例设置多种传感器来检测智能柜运行环境因素，并将这些数据上传至云端，以便及时排查解决故障并采取应急处置措施，这有助于保证智能柜更稳定地运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例智能柜环境监控系统的方框图；

图2为图1中主控模块的排障功能方框图；

图3为针对图2的一种重启机构电路框图；

图4为图1中监控主板的电路框图。

具体实施方式

以下进一步结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需说明的是，本实用新型实施例涉及到的部分模块具有一定的数据处理能力(如查询、比较、判断、传输等)，这些模块采取常规工作方式即可完成相应功能，即本实用新型并未针对有关模块的数据处理方法进行改进。

参见图1，为本实用新型实施例智能柜环境监控系统的方框图。该智能柜环境监控系统(以下简称系统)在智能柜的柜体内配置监控主板200，其中监控主板200由主控模块、传感器模块组及通信模块组等构成，主控模块同时与传感器模块组和通信模块组连接，通信模块组同时与智能柜主机101及云端300连接，其中各模块(组)的功能如下：传感器模块组包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器及振动传感器等，分别用于检测智能柜环境温度数据、湿度数据、烟雾数据碰撞数据等信息；主控模块用于获取这些智能柜运行环境检测数据，并可通过通信模块组上传至云端300，以及同时回转至智能柜主机101。

本实施例中设置有多种传感器，其中：温湿度传感器用以测量柜体运行时的温度检测和湿度检测；增加了金属弹簧型振动传感器，当发生振动时弹簧接头接触并且通过电容滤波将碰撞信号提取出来后，在通过计算时间可得出碰撞的时间，通过对时间的判断来检测快递柜是否处于被撬状态来防盗；烟雾传感器选用烟雾传感器模块，通过串口通讯得到烟雾信号；这些信号或数据均可定时发送至云端。在将信号机数据发送至云端后，通过软件算法，可以判断柜体的异常状态并且进行及时处理。这样，本实施例通过获取多种智能柜运行环境检测数据并上传或回传，有助于及时排查及解决故障，必要时采取应急处置措施，最终有助于保证智能柜更稳定地运行。

特别地，本实施例中的监控主板200还可以通过主控模块预判故障并进行处理，以下进行详细说明。

参见图2，为图1中主控模块的排障功能方框图。具体地，该主控模块由数据获取单元、故障预判单元、故障处理单元及故障上报单元等构成，它们依次连接，其中数据获取单元用于获取智能柜运行环境检测数据，故障预判单元用于根据智能柜运行环境检测数据是否异常来判断故障，故障处理单元生成并输出修复指令以供发生故障的相应智能柜功能模块(以下简称功能模块，具体如摄像头、锁孔板、网络交换机等)102进行修复，故障上报单元将故障信息上传至云端300。

这样，可以根据智能柜运行环境检测数据是否异常预先判断智能柜功能模块102是否发生故障并进行初步修复。若不能修复，上报于云端300，这样便于运营商或设备商及时排障，从而有助于保证智能柜正常运行。显然，智能柜功能模块102也可以替换为智能柜主机101。

通常而言，很多智能柜功能模块102的故障可以通过重启指令解决，而智能柜主机101也往往可以重启修复。为此，本实施例进一步设置重启机构；相应地，故障处理单元生成重启指令，并输出至智能柜主机101或相应智能柜功能模块102的重启机构，详细说明如下。

参见图3，为针对图2的一种重启机构电路框图。该实施例中，重启机构包括在监控主板200的重启指令输出端与智能柜功能模块102之间接继电器，具体接于监控主板200主控模块故障处理单元与智能柜功能模块102之间，这样可以根据重启指令来接通或断开相应智能柜功能模块102的电源。

具体而言，继电器的触点j1接于智能柜主机101或相应智能柜功能模块102的电源回路；重启机构具有npn型的三极管t1，其连接方式为：三极管t1基极经基极电阻r1接故障处理单元重启指令输出端，三极管集电极接智能柜功能模块102的启动电源，三极管发射极接地，三极管集电极和发射极之间并联负载电阻r2和继电器线圈p1。

该重启机构通过重启指令控制继电器通断，由此实现智能柜功能模块102的重启修复。同样的，智能柜功能模块102改为智能柜主机101时，同样可以采取这种重启方式修复故障。这种重启机构属于硬启动，其相比于软启动而言，修复成功率更高。

本实施例，监控主板200经通信模块组与云端300、智能柜主机101、智能柜功能模块102等进行通信。一般地，根据交互数据对象及类型不同，对应的通信模块也不相同。具体而言：通信模块组主要包括232模块、485模块及nb-iot模块，其中232模块用于实现主控模块200与智能柜主机101通信，485模块用于实现主控模块200与智能柜功能模块通信，nb-iot模块用于实现主控模块与云端通信。

本实施例中，设置有gps模块，这样可以获取智能柜地址信息，由此便于用户查询智能柜位置监控智能柜位置，以及运营商或设备商进行在线维护或现场维护。

特别地，为了使监控主板200能够在断电情况下工作，本实施例设置电源管理模块，其具有后备电源设备。具体是为监控主板200配置电池充电模块及电源转换模块，以便在正常供电时由智能柜内电源设备供电，以及在异常供电时通过电源转换模块转换为由电池充电模块供电，这样就可以不间断地进行监控。另外，该电源管理模块还可以根据智能柜使用情况，在空闲时关闭某些功能模块进行节能，不再赘述。

以上对于智能柜环境监控系统的工作原理及工作过程进行了详细描述，其有助于提高智能柜监控的全面有效性。下面提供一种具体的监控主板产品来实现上述监控方案。

该监控主板200对智能柜通讯模块、电源总系通，传感器模块、电源管理模块等进行数据采集，以用于全面对智能柜运行状态进行监控，在发生故障不能修复时由设备商进行现场维护，以下详细进行说明。

参见图4，为图1中监控主板的电路框图。该监控主板200具体为安装在智能柜柜内，其硬件按照图4配置，软件按照前述控制策略写入程序。这样可以对电源、网络等运行状态进行监控，并且在发生问题时进行简单的自我修复，在修复不了的情况下，及时通知厂家维护。由于此监控主板200通过gps模块获得了地址信息，可以方便用户进行查询，也有助于指引设备商维护人员进行现场维护。

如图4所示，监控主板200上集成了电池充电，具有掉电运行功能，可以在断电后通过电池来继续为系统供电，并且可将掉电信息通过nb-iot模块发送给云端，使云端获得柜体的断电信息来判断现场的具体情况。此外，该产品还可以通过监控主板对智能柜内的其他功能模块(如锁控板、摄像头等)进行监控，在某一个模块发生死机的情况时，通过控制相应的继电器，来对其进行重启操作而修复故障，这种硬启动方式提高了修复概率。

以下进一步对照图4，进一步描述对监控主板200的结构及工作过程。

如图4所示，主机101可为安卓主机，其与网络设备104连接。其中，监控主板200具配置有主控芯片201、232模块202、gps模块203、电源转换模块204、电池充电模块205、nb-iot模块208、485模块209、电流采样模块211、继电器210、振动/烟雾传感器206、温湿度传感器207等部件，各模块功能及连接结构具体如下所述。

主控芯片201作为前文所述的主控模块，是整个监控主板200的核心部件，它与232模块202、gps模块203、nb-iot模块208、485模块209之间均通过串口传输数据，具体是：该主控芯片201通过232模块202与智能柜的主机101连接，以实现主控芯片201与主机101之间的通信；通过nb-iot模块208与云端300连接，以实现主控芯片201与云端300的通信，由此可以上报故障数据于云端300；通过485模块与锁控板、摄像头等智能柜的有关功能模块102连接，以实现向各功能模块102传输指令或数据。这样，主控芯片201按前文所述的控制策略写入程序之后，可以完成相应监控过程。特别地，由于主控芯片201接有gps模块203，因而可以通过gps模块203获取智能柜所在地址，这样便于用于查询，由此可形成移动智能柜来进行运营及维护。

如图4所示，主控芯片201与功能模块102之间接有电流采样模块211，用于获取相应功能模块102的工作电流，其可以作为智能柜内智能柜功能模块侦测数据，以便通过功能模块102工作电流来监控其工作状态。此外，主控芯片201与功能模块102之间接有继电器210，可以是将继电器210的触点接于智能柜功能模块的电源回路，继电器的线圈通过开关元件(如三极管)接于监控主板的指令输出端，这样可以形成电源重置机构。当主控芯片201发送重启信号时，可以改变三极管基极输入电平高低，由此使得三极管导通或截止，继而导致继电器210的线圈得电或失电，最终控制继电器210的触点状态，这样就可以控制继电器210的通断，有效的实现了功能模块102的重启。

可以理解的是，也可以在电源设备103、网络设备104和主控芯片201之间设置电流采样模块211来采集其工作电流，同时通过相应设置继电器来控制其重启，不再赘述。

此外，为了实时监控智能柜的运行环境，避免外界环境变化而影响智能柜的正常运行，还可以配置一定的传感器组，主要是配置振动/烟雾传感器206及温湿度传感器207等。这些传感器的实时检测数据发送到主控芯片201，之后可由主控芯片201上传智能柜的运行环境数据至云端300，并在智能柜出现异常环境时发送相应控制指令来采取措施。

特别地，监控主板200应设置后备电源，具体可以采用电池供电。具体地，监控主板200配置有电源转换模块204和电池充电模块205，电源转换模块204与电源设备103及电池充电模块205相连接，其中电池充电模块205的配置可充电电池212；此外，电源转换模块204还与主控芯片201连接。正常情况下，电源转换模块204切换到主供电系统的电源设备103对主控芯片201及其它模块供电，同时对电池充电模块205的电池212充电。否则，断电时则将智能柜供电转换为由电池充电模块205供电，这样就能够一直保证监控主板200正常工作。由此，在主机101因断电、网络掉线而不能上传数据故障时，通过监控主板200仍能上报故障。

该监控主板200可以判断故障并部分修复，不能修复时将上报故障数据至云端，其主要工作过程为：先完成监控主板200初始化、获取地址信息及系统自检等准备工作，其中的地址信息可通过gps模块获得，这样可以在上报故障数据时指明智能柜所在位置；再每隔一定时间向主机101及其它智能柜功能模块发送心跳包等指令，以便根据相应回复信息情况来获取智能柜内相应智能柜功能模块的侦测数据，由此判断主机101及其它智能柜功能模块是否工作正常，若是则重复该过程，否则发送目标修复指令进行修复，其主要方式包括通过重启可以解决死机故障；接着通过主机回复信息来获取修复后智能柜功能模块反馈数据，以便评价智能柜功能模块修复是否成功，如未成功修复则采取断电保护等措施，同时上报故障数据至云端300，此外还向主机返回修复数据，以便设备商及运营商获知有关故障类型、原因及修复结果等数据信息，由此制定合适的维护方案，在必要时进行远程修复或现场维护。

以上监控主板200具有多项监控功能，其包括但不限于以下方面：通过232模块和继电器模块可以实现对智能柜主机101进行全面监控；通过gps模块对智能柜的具体位置进行监控；通过电源转换采集模块对系统输入电源电压以及电流进行监控；通过充电供电模块对电池的电压以及充电状态进行监控；通过柜体内的温湿度传感器监控智能柜的温湿度；通过振动传感器来防盗；通过电流采样模块对各个模块的电流进行监控；通过485模块可以和所控板以及其他智能柜内部模块进行通讯并且实时监控；通过nb-iot物联网模块将监控到的数据通过该模块上传至云端。

在一个具体实施方案中，监控主板200针对智能柜存在网络故障断电等而无法上传数据到云端300的问题，增加了电池充电模块205和nb-iot模块208，其中电池充电模块205可以实现断电时，保证监控主板200可以通过电池的供电而继续运行。此时，监控主板200的nb-iot模块208继续将本机状态、断电信息等通过移动网络发送至云端300。当智能柜存在故障时，nb-iot模块208将上传故障数据。例如，某一功能模块如某一路锁打不开时，监控主板200通过nb-iot模块将故障信息发送至云端300，可以使设备商和运营商同时获得某路格口锁损坏信息，由此可以更快地查找分析和解决问题，并且可以根据问题分析而进行远程修复。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。