本发明涉及快递运输途中的监测技术，具体涉及一种用于快递运输的倾斜震动记录装置及方法。
背景技术：
：随着互联网和物联网的飞速发展，网购已经成为了人们生活的一部分，而且各大购物网站都会定期开展一些促销购物活动，从而导致物流数量大幅度增加，然而在快递运输途中，快递行业暴力分拣时有发生，也没法限制快递过程中的包裹翻滚，由于缺乏有效的监督措施，使得快递运输服务质量很难提高，如果快递在运输途中发生损坏，也很难认定是谁的责任，给商家和消费者都带来了很大的不便。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于快递运输的倾斜震动记录装置及方法，该装置结构简单、使用便利、成本低廉，以达到对运输过程中的快件状态进行有效的监控，保障消费者利益的目的。为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于快递运输的倾斜震动记录装置，所述装置包括：壳体，所述壳体表面设置有倾斜数码指示管和震动数码指示管，所述倾斜数码指示管和所述震动数码指示管并列设置，所述壳体侧壁上设置有电源开关，所述壳体底部设置有粘贴结构，所述壳体内部设置有用于感应倾斜和震动的三轴数字加速度计，所述三轴数字加速度计通过导线连接有用于计算倾斜角度和震动强度的单片机，所述单片机通过导线连接有倾斜数码指示管和震动数码指示管，所述单片机还用于控制倾斜数码指示管显示数字和控制震动数码指示管显示数字，所述倾斜数码指示管，用于显示快件在运输途中的倾斜角度，所述震动数码指示管，用于显示快件在运输途中的震动强度，所述壳体内部还设置有用于为壳体内其他组件供电的电源模块。进一步地，所述三轴数字加速度计采用ADXL345三轴加速度计，所述ADXL345三轴加速度计小巧轻便，超低功耗，节省用电量，提升装置的工作时间。所述三轴加速度计不限于使用ADXL345。进一步地，所述单片机采用MSP430单片机，所述MSP430单片机功耗低，可节省用电量，提升装置的工作时间。所述单片机不限于使用MSP430。进一步地，所述倾斜数码指示管和震动数码指示管均采用1位数码管，1位数码管可显示0-9这十个数字。进一步地，所述粘贴结构为吸盘结构，所述吸盘结构设置在壳体底面的四个角上，吸盘结构可用双面胶等粘贴结构所代替。一种用于快递运输的倾斜震动记录方法，所述方法步骤如下:将优化后的倾斜夹角计算算法和震动强度计算算法嵌入到单片机中，并设置倾斜角度对照表和震动强度对照表；开启电源开关；系统自动忽略第一次的N个采样；读取下一次的N个采样并计算平均值得到v0，计算v0的模平方；初始化当前倾斜指示值为0，并显示到倾斜数码指示管，初始化当前震动指示值为0，并显示到震动数码指示管上；对三轴数字加速度计的读数进行循环读取，实时采样得到v1；计算v1的模平方；判断当前倾斜指示值是否小于9，如果小于则计算夹角的带符号余弦平方值；用夹角的带符号余弦平方值与倾斜角度对照表中的值进行对比，如果夹角带符号余弦平方值小于当前倾斜指示值对应的带符号余弦平方值，则倾斜指示值加1，更新倾斜数码指示管；如果等于9时跳过倾斜夹角计算步骤，倾斜数码指示管的倾斜指示值为9；判断当前震动指示值是否小于9，如果小于则将v1的模平方与震动强度对照表中的值进行对比，如果v1的模平方大于当前震动指示值对应的震动强度模平方值，则震动指示值加1，更新震动数码指示管；如果等于9时跳过比对步骤，震动数码指示管的震动指示值为9；当两个数码指示管的值都为9时，停止加速度计，保持数码管显示。进一步地，所述v0为初始向量，记作v0(x0,y0,z0)，所述v1为实时采样向量，记作v1(x1,y1,z1)，所述优化后的倾斜夹角带符号余弦平方值计算算法的公式为：(x0x1+y0y1+z0z1)^2/((x0^2+y0^2+z0^2)*(x1^2+y1^2+z1^2))，符号取(x0x1+y0y1+z0z1)的正负号，利用该值与所述倾斜角度对照表中的带符号余弦平方值比较，从而得到倾斜数码指示管的指示值，所述震动强度计算算法的公式为((x1^2+y1^2+z1^2))，利用该值与所述震动强度对照表中的模平方值比较，从而得到震动数码指示管的指示值。进一步地，所述倾斜角度对照表是以18度为一个单位将0-180度之间分成了九个值，并分别计算各值的带符号余弦平方值，所述震动强度对照表取1米为间隔1-9米的九个高度坠落时加速度计读数模平方值。进一步地，所述倾斜数码指示管和所述震动数码指示管均只能显示0到9这10个数字，倾斜数码指示管显示数字的规则是以18度为一个单位，将0度-180度之间分成了十段，每段对应一个数字，震动数码指示管显示数字的规则是以1米为单位，将1-9米以及9米以上分成了十段，每段对应一个数字，表示与对应高度坠落相当的震动强度。本发明具有如下优点：(1).本发明利用三轴数字加速度计对快件在运输途中的倾斜和震动情况进行采样，并通过单片机计算后将数值显示在对应的数码指示管上，结构简单，成本低，而且可以简单有效的监测快件在运输途中的倾斜和震动情况，保护商家和消费者的利益。(2).本发明对三轴数字加速度计的算法进行了优化，降低了单片机计算的复杂性，也降低了单片机的功耗，节省了资源，提高了装置的工作效率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本发明实施例公开的用于快递运输的倾斜震动记录装置结构示意图；图2为本发明实施例公开的用于快递运输的倾斜震动记录装置内部结构示意图；图3为本发明实施例公开的用于快递运输的倾斜震动记录方法工作流程图；图中数字和字母所表示的相应部件名称：1、壳体；2、倾斜数码指示管；3、震动数码指示管；4、电源开关；5、粘贴结构；101、三轴数字加速度计；102、单片机；103、电源模块。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明提供了一种用于快递运输的倾斜震动记录装置及方法，其工作原理是通过三轴数字加速度计对快件在运输途中的倾斜和震动情况进行采样，并通过单片机计算后将数值显示在对应的数码指示管上，以达到对运输过程中的快件状态进行有效的监控，保障消费者利益的目的。下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图1-图3所示，一种用于快递运输的倾斜震动记录装置，所述装置包括：壳体1，所述壳体1表面设置有倾斜数码指示管2和震动数码指示管3，所述倾斜数码指示管2和所述震动数码指示管3并列设置，所述壳体1侧壁上设置有电源开关4，所述壳体1底部设置有粘贴结构5，所述壳体1内部设置有用于感应倾斜和震动的三轴数字加速度计101，所述三轴数字加速度计101通过导线连接有用于计算倾斜角度和震动程度的单片机102，所述单片机102通过导线连接有倾斜数码指示管2和震动数码指示管3，所述单片机102还用于控制倾斜数码指示管2显示数字和控制震动数码指示管3显示数字，所述倾斜数码指示管2，用于显示快件在运输途中的倾斜角度，所述震动数码指示管3，用于显示快件在运输途中的震动强度，所述壳体1内部还设置有用于为壳体1内其他组件供电的电源模块103。其中，所述三轴数字加速度计101采用ADXL345三轴加速度计，所述ADXL345三轴加速度计小巧轻便，超低功耗，节省用电量，提升装置的工作时间。所述三轴加速度计不限于使用ADXL345。其中，所述单片机102采用MSP430单片机102，所述MSP430单片机102功耗低，可节省用电量，提升装置的工作时间。所述单片机不限于使用MSP430。其中，所述倾斜数码指示管2和震动数码指示管3均采用1位数码管，1位数码管可显示0-9这十个数字。其中，所述粘贴结构5为吸盘结构，所述吸盘结构设置在壳体1底面的四个角上，吸盘结构可用双面胶等粘贴结构5所代替。一种用于快递运输的倾斜震动记录方法，所述方法步骤如下:将优化后的倾斜夹角计算算法和震动加速度计算算法嵌入到单片机102中，并设置倾斜角度对照表和震动强度对照表；开启电源开关4；系统自动忽略第一次的N个采样；读取下一次的N个采样并计算平均值得到v0，计算v0的模平方；初始化当前倾斜指示值为0，并显示到倾斜数码指示管2，初始化当前震动指示值为0，并显示到震动数码指示管3上；对三轴数字加速度计101的读数进行循环读取，实时采样得到v1；计算v1的模平方；判断当前倾斜指示值是否小于9，如果小于则计算夹角的带符号余弦平方值；用夹角的带符号余弦平方值与倾斜角度对照表中的值进行对比，如果夹角带符号余弦平方值小于当前倾斜指示值对应的带符号余弦平方值，则倾斜指示值加1，更新倾斜数码指示管2；如果等于9时跳过倾斜夹角计算步骤，倾斜数码指示管2的倾斜指示值为9；判断当前震动指示值是否小于9，如果小于则将v1的模平方与震动强度对照表中的值进行对比，如果v1的模平方大于当前震动指示值对应的震动强度模平方值，则震动指示值加1，更新震动数码指示管3；如果等于9时跳过比对步骤，震动数码指示管3的震动指示值为9；当两个数码指示管的值都为9时，停止加速度计，保持数码管显示。其中，所述v0为初始向量，记作v0(x0,y0,z0)，所述v1为实时采样向量，记作v1(x1,y1,z1)，所述优化后的倾斜夹角带符号余弦平方值计算算法的公式为：(x0x1+y0y1+z0z1)^2/((x0^2+y0^2+z0^2)*(x1^2+y1^2+z1^2))，符号取(x0x1+y0y1+z0z1)的正负号，利用该值与所述倾斜角度对照表中的带符号余弦平方值比较，从而得到倾斜数码指示管2的指示值，所述震动强度计算算法的公式为((x1^2+y1^2+z1^2))，利用该值与所述震动强度对照表中的模平方值比较，从而得到震动数码指示管3的指示值。其中，所述倾斜角度对照表是以18度为一个单位将0度-180度之间分成了九个值，并分别计算各值的带符号余弦平方值，如表一所示：索引角度余弦值带符号余弦平方值0180.951056520.904508501360.809016990.654508502540.587785250.345491503720.309016990.095491504900.000000000.000000005108-0.30901699-0.095491506126-0.58778525-0.345491507144-0.80901699-0.654508508162-0.95105652-0.90450850表一其中，所述震动强度对照表采用1米为间隔1-9米的九个高度坠落时加速度计读数模平方值。各种高度坠落所受的最大震动可以通过实验获得，具体方法是，采用以与本装置类似的实验装置，通过多位数码显示，将加速度计读数向量的模平方的最大值显示出来，将该实验装置置于硬质地面上方1米高度，自由落体撞击地面即可获得1米高度的震动读数，多次实验求平均值，使用同样的方法获得其他高度对应的震动值，所述震动强度对照表，通过上述实验得出。其中，所述倾斜数码指示管2和所述震动数码指示管3均只能显示0到9这10个数字，倾斜数码指示管2显示数字的规则是以18度为一个单位，将0度-180度之间分成了十段，每段对应一个数字，震动数码指示管3显示数字的规则是以1米为单位，将1-9米以及9米以上分成了十段，每段对应一个数字，如表二和表三所示：表二表三系统开启后，单片机可以以一定的频率从加速度计获取三个方向上的加速度读数，记为(x,y,z)，即一个三维向量，静止状态下，加速度计的读数就是地球重力加速度。装置在静放状态下开启，系统开启后，记录初始向量v0(x0,y0,z0)，在运行过程中，实时采样向量为v1(x1,y1,z1)。v1与v0夹角：arccos((x0x1+y0y1+z0z1)/(√(x0^2+y0^2+z0^2)*√(x1^2+y1^2+z1^2))，本发明通过对夹角算法进行优化得到公式(x0x1+y0y1+z0z1)^2/((x0^2+y0^2+z0^2)*(x1^2+y1^2+z1^2))，通过设置(表一)，简化了arccos和根号的算法，降低了计算复杂性，节约了硬件资源，提高了效率。获取v0(x0,y0,z0)和v1(x1,y1,z1)，计算v0的模平方MM0，即x0^2+y0^2+z0^2，计算v1的模平方，即x1^2+y1^2+z1^2，计算(x0x1+y0y1+z0z1)^2/((x0^2+y0^2+z0^2)*(x1^2+y1^2+z1^2))的结果，符号取(x0x1+y0y1+z0z1)的正负号，将该值与(表一)中的带符号余弦平方值对照，就能得出倾斜数码管的指示值了，即(表二)中的数字。向量的模平方((x1^2+y1^2+z1^2))即反应了装置所受的震动，将该值与震动强度对照表中的模平方值对照，就能得出震动数码管的指示值了，即(表三)中的数字。以上所述的仅是本发明所公开的一种用于快递运输的倾斜震动记录装置及方法的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 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