本发明涉及一种基于物联网的智能地毯式自助快递签收系统，属于物联网技术领域。
背景技术：
随着电商产业的迅猛发展，国内快递业务量呈现井喷式增长。在2017年11月11日，随着“双十一”狂欢的进行，快递产业进入紧张的忙碌阶段。根据国家邮政局监测数据显示，11月11日当天，主要电商企业全天共产生快递物流订单8.5亿件。全天各邮政、快递企业共处理3.31亿件。与此同时，一些焦点问题也不容回避。
快件的“最后一公里”目前仍是快递业发展的一个瓶颈。“基层网点难、快递员难、消费者难”问题显著，目前很多快递公司大多采用快递员派送、设定代理点、设立快递箱的方法，但其方法都存在不同程度的问题。
直接让快递员派送，造成了人力资源的浪费，同时也增加了人员成本，同时，快递员能力有限，在面对大量快递时，可能会因为看管不到位，导致丢件或快递被错拿的情况。
设定代理点，一方面快递公司需要向代理点支付代理费用，另一方面，代理点的可靠性无法保证。
设立快递箱，则成本太高且需要一定的占地面积，而且快件数量受限，灵活性较差。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于物联网的智能地毯式自助快递签收系统，仅需要一个集中处理器、智能地毯和含有围栏的门禁模块，就可实现快递终端的智能化、无人化，同时消减了成本，提高了可靠性，相对于设立快递箱而言，本发明的灵活性更强，仅需要一定面积的空地即可，同时对快递的数量没有太多要求。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种基于物联网的智能地毯式自助快递签收系统，包括门禁模块、中央控制模块和与中央控制模块进行通信的云端服务器及智能地毯；所述门禁模块包括通信模块、围栏和用于控制围栏开/关的围栏控制装置；所述中央控制模块包括rfid模块、数据处理模块、控制模块、数据存储模块、与通信模块及云端服务器相连接的远程通信模块、编\解码器和加密\解密模块；所述控制模块与rfid模块、数据处理模块、数据存储模块、远程通信模块、编\解码器、加密\解密模块和智能终端进行通信；所述rfid模块对智能终端(例如例智能手机)进行初步身份认证，通过后，中央控制模块与云端服务器中的加密身份信息进行比对，验证用户的合法性；然后访问所述云端服务器中派发到本自助快递签收站的快递信息，确认用户是否有快递存于本站，若用户并无快递存于本站，则提示“您的快递不在本站”，若用户有快递存于本站，则所述控制模块向围栏控制装置发送开门信号；所述云端服务器为各自助快递签收站分配权限，使得各自助快递签收站访问其站内的快递信息，且进行签收操作；所述智能地毯包括贴着读写器的隔离布和贴有rfid标签的快递，所述读写器与控制模块进行通信；所述控制模块向读写器发送扫描任务，所述读写器采集快递信息及地理位置信息，获取用户与其快递的相对位置并得到导航图，指导用户自助找到其快递；通过所述控制模块与快递的rfid标签及智能终端的rfid模块进行通信，确认用户和其所拿快递是否合法，并确认快递的签收状态。
上述rfid模块的工作频率为430～460mhz或860～960mhz。
上述智能地毯中读写器呈均匀矩形排布，且间隔小于1m；所述读写器对贴有rfid标签的快递进行周期性的扫描，扫描时间小于1s，扫描范围小于1.5m；所述读写器采用读写器调度算法和功率控制算法。
上述智能地毯中采用iso/iec14443标准中的typeb。
当所述控制模块向所有的读写器发送扫描任务：所述读写器在小于1m的扫描范围内，扫描快递，读取快递中rfid标签中存放的快递信息；当所述读写器读取完其扫描区域的快递信息后，自组网，将收集的快递信息加上对应读写器的地理位置信息打包，发送给控制模块。
当用户走入智能地毯区后，所述智能终端中的rfid模块，向3～6m范围内的读写器发送查询命令，所述查询命令包括用户的身份信息，所述读写器收到用户发来的查询命令，获得其扫描范围的快递信息，所述读写器在其扫描范围内的快递信息中寻找是否有对应用户的快递，若没有，则所述读写器采用编码方式一对其自身的地理位置信息进行编码，并将快递位标定为‘0’；若有，则所述读写器采用编码方式一对其自身的地理位置信息进行编码，并将快递位标定为‘1’，编码结束后，经过加密操作后，发给用户；用户收到所述读写器发来的信号后，通过滤波、解密信号处理后，用解码方式一对信号进行解码，获得原码。
上述导航图具体的绘制方法如下：
(1)通过对比信号的强度，用户以信号最强的读写器的位置作为用户的位置；
(2)以用户的位置为圆心；
(3)通过手机中的电子罗盘，获得用户的面向方向，并以该方向为导航图y轴正方向；
(4)若读写器发来的信号的原码中快递位为0，则用绿色在地图中标记出来；
(5)若读写器发来的信号的原码中快递位为1，则用红色在地图中标记出来。
用户根据所述导航图找快递，当用户走出自助快递签收站时，所述中央控制模块核对用户的身份信息以及快递的信息，若符合，则对门禁模块发送开门命令，并在数据库中标记该快递的签收状态，若不符，则对门禁模块发送关门命令，并发出警报。
代拿服务时，通过本人在客户端对系统申请代拿服务，系统将用随机数和用户的身份信息生成一个一次性密码；用户根据需要将一次性密码发给代拿快递的人；当代拿快递的人收到一次性密码后，进入自助快递签收系统；所述集中处理系统通过与云端的数据库中的信息比对，发现用户是代拿用户且其代拿的快递确定存与本站，则向所述门禁模块发送开门命令；当代拿用户走出自助快递签收站时，所述中央控制模块通过比对代拿用户的身份、快递的信息、代拿的一次性密码，若相符，则所述中央控制模块门禁模块发送开门命令，并再修改云端数据库，消除一次性密码，同时标记对应快递的签收状态，并将代拿用户的身份信息写入；若不相否，则对所述门禁模块发送关门命令，并发出警报。
本发明的优点是简化了签收快递环节，使得用户签收快递变得智能化，用户只需按照指示拿取快递，即可离开，削减了人工成本，同时设备简单，成本较低，仅需要一个集中处理器、智能地毯和含有围栏的门禁模块即可，而且对快递件数不作限制，适用范围广。
本发明的有益效果是：
(1)智能化：削减了快递员的工作量，不需要快递员直接面向用户进行快递的签收操作。同时，也简化了用户的操作过程，用户只需要走入自助快递签收站，根据导航图找到其快递，拿上快递离开即可，其他工作则由系统自动完成。
(2)成本低：本发明只需要一个中央控制模块、带有防护栏的门禁模块即可，成本比快递箱要低很多。
(3)灵活性强：本发明不限制快递的数量，快递派送员只需将快递平铺在智能地毯上即可，快递件数的多少不受限制。
(4)可靠性高：本发明中的数据库存于云端，其安全性较高。而且无线通信的数据都经过了加密，保证数据不被他人恶意获取。快递的签收工作由系统进行，极大的减少了丢包率和被错拿的风险。
附图说明
图1为工作结构图；
图2为用户的导航图界面；
图3为获取用户位置流程图；
图4为实现用户导航图的流程；
图5为读写器向中央控制模块发送信息格式示意图；
图6为读写器向用户发送信息的格式示意图；
图7为系统架构图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
首先找到一定面积的空地，将智能地毯铺到该空地上，然后安装带有防护栏的门禁，并放置中央控制模块，快递派送员将快递平铺在智能地毯上。
其中智能地毯由贴着读写器的隔离布和贴有rfid标签的快递组成。读写器以矩形排布固定在隔离布上，以增强地理位置信息的精度。读写器的间距要合适，最好在1m左右，一方面可以较准确标定快递的位置，另一方面避免读写器太密集引发的碰撞问题。读写器的扫描范围要与读写器间距相匹配，其扫描范围最好是读写器间距的
中央控制模块，可以为一个具有大功率rfid通信功能、可以连接远程服务器和拥有一定计算能力的手持设备。自助快递签收站运行时，将该设备打开，放到站内即可。实际应用时也可将该设备固定在门禁模块上。
门禁模块主要由防护栏和出口装置组成。出口装置由中央控制模块控制。
为了防止有人恶意偷盗快递，应在自助快递签收站内设立监视器。另外为防止雨雪天气使快递淋湿，最好支个棚子。
为了维持自助快递签收站的日常运行，需要电源及分压变压器为其供电。
参见图1、2、7，本发明的一种基于物联网的智能地毯式自助快递签收系统，包括门禁系统、中央控制模块、智能地毯；所述门禁系统包括控制模块、通信模块和围栏，用于验证用户身份后，进行开门操作；或用于用户离开时，验证用户及其所拿快递是否相符后，进行开门或发出警报操作；所述中央控制模块包括rfid模块、数据存储模块、数据处理模块、控制模块、远程接入模块、远程通信模块、编\解码器和加密\解密模块；中央控制模块通过rfid模块对用户的手持设备查询身份信息，并进行初步的身份认证，通过后，中央控制模块与云端数据库中的加密身份信息进行比对，验证该用户的合法性；中央控制模块验证了该用户的合法性后，访问云端数据库中派发到该自助快递签收站的快递信息，确认该用户是否有快递存于该站，若该用户并无快递存于本站，则提示“您的快递不在本站”。若该用户有快递存于本站，则中央控制模块中的控制模块，向门禁模块发送开门信号；所述智能地毯包括贴着读写器的隔离布和贴有rfid标签的快递。
参见图5、6，通过智能地毯采集快递信息和地理位置信息，与中央控制模块和包含rfid模块的智能终端通信，获取用户与其快递的相对位置，指导用户自助找到其快递。用户在离开自助签收站时，不需进行任何操作，通过中央控制模块与快递的rfid标签及智能终端的rfid模块通信，确认用户和其所拿快递是否合法，并确认用户标记快递的签收状态。
该自助快递签收系统中rfid模块的工作频率为433mhz。(在430～460m，860～960m也可)。
所述智能地毯中读写器呈均匀矩形排布，且间隔小于1m，其中读写器对扫描贴有rfid标签的快递进行周期性的扫描，扫描时间小于1s，扫描范围小于1.5m，采用读写器调度算法和功率控制算法，避免多读写器的碰撞问题。
智能地毯中采用iso/iec14443标准中的typeb，来避免多标签碰撞问题。
中央控制模块连接云端服务器，云端服务器为各自助快递签收站分配权限，使得各自助快递已签收站可以访问其站内的快递信息(包括快递单号、手机号等)，且可以进行签收操作。
首先系统进行初始化，中央控制模块向所有的读写器发送扫描任务：
(1)读写器在0.5m(<1m即可)的扫描范围内，扫描快递，读取快递中rfid模块中存放的快递信息。
(2)当读写器读取完其扫描区域的快递信息后，自组网，将收集的快递信息加上对应读写器的地理位置信息打包，发送给中央控制模块。
初始化任务主要功能为验证实际派发到该站的快递与数据库中派发到该站的快递是否相符，其次保存快递在站中的实际地理位置，为意外情况提供信息支持(例如需要追踪拿取快递的人员信息)。
初始化任务结束后，用户走入智能地毯区后，用户的手持设备中的rfid模块，向3～6m范围内的读写器发送查询命令，其中查询命令包括该用户的身份信息，读写器收到用户发来的查询命令，联系智能地毯中读写器获得其扫描范围的快递信息，读写器在其扫描范围内的快递信息中寻找是否有对应用户的快递，若没有，则该读写器采用编码方式一对其自身的地理位置信息进行编码，并将快递位标定为‘0’；若有，则该读写器采用编码方式一对其自身的地理位置信息进行编码，并将快递位标定为‘1’。编码结束后，经过加密等操作后，发给用户。
用户收到读写器发来的信号后，通过滤波、解密等信号处理后，用解码方式一对信号进行解码，获得原码。
参见图3、4，用户得到读写器发来的信号后，根据该信息绘制导航图。具体如下：
(1)通过对比信号的强度，用户以信号最强的读写器的位置作为用户的位置。
(2)以用户的位置为圆心。
(3)通过手机中的电子罗盘，获得用户的面向方向，并以该方向为导航图y轴正方向。
(4)若读写器发来的信号的原码中快递位为0，则用绿色在地图中标记出来。
(5)若读写器发来的信号的原码中快递位为1，则用红色在地图中标记出来。
用户根据导航图找快递，当用户走出自助快递签收站时，中央控制模块核对用户的身份信息以及快递的信息，若符合，则对门禁模块发送开门命令，并在数据库中标记该快递的签收状态，若不符，则对门禁系统发送关门命令，并发出警报。
为了提供代拿服务，通过本人在客户端对系统申请代拿服务，系统将用随机数和该用户的身份信息生成一个一次性密码。用户根据需要将该一次性密码发给代拿快递的人。
当代拿快递的人收到一次性密码后，进入自主快递签收系统。集中处理系统通过与云端的数据库中的信息比对，发现该用户是代拿用户且其代拿的快递确定存与本站，则向门禁系统发送开门命令。
当代拿用户走出自助快递签收站时，中央控制模块通过比对代拿用户的身份、快递的信息、代拿的一次性密码，若相符，则中央控制模块门禁系统发送开门命令，并在修改云端数据库，消除该一次性密码，同时标记对应快递的签收状态，并将代拿用户的身份信息写入；若不相否，则对门禁系统发送关门命令，并发出警报。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。