基于物联网的超市存储系统的制作方法

本发明涉及一种超市储物柜，特别涉及一种基于物联网的超市存储系统。

背景技术：

目前市面上的超市储物柜一般选用立式存储柜来存储客户的背包等物品，占地空间大。并且利用小票进行开箱拿包，浪费纸张资源，随地乱扔的小票为清洁工作增添了负担，且小票易丢失，这也给客户和工作人员都造成了很大的不便。

本发明为基于物联网的超市存储系统，将储物柜改成多层次结构，并在外部进行封装，顾客要做的就是放入物品，随后的分配空间、运送物品、返回位置信息等操作由机器自行运作，使顾客可以更方便的存取物品。将装置封装成暗箱后，只要结构允许，就可以在现有的储物柜上扩展出一个轴向的空间，使空间利用率呈几何倍数增长。本发明最大的创新是结合物联网技术。随着4G网络的普及，网络已经几乎完全渗透入我们的生活，这也预示着物联网时代的到来。客户想要存包时，只要通过网络将手机和存储系统连接起来，打开网页或APP，按下“储存”键，系统将自动为客户分配储存空间并返回一个密码或二维码到客户的手机上。待需要去除物品时只要扫描二维码或输入密码便可实现物品的取出，免去了小票丢失等烦恼，对空间的利用也节约了宝贵的空间资源。

技术实现要素：

发明目的：针对现有超市存储柜占地空间大、需要纸质小票的问题，本发明提出一种基于物联网的超市存储系统，使空间利用率呈几何倍数增长，且不需要纸质小票。

技术方案：本发明提出一种基于物联网的超市存储系统，包括：存储柜、服务器、核心控制模块和手持客户端，所述存储柜包括：顾客可见的顾客存取箱，顾客不可见的物品存储仓，以及将物品在顾客存储箱和物品存储仓之间传输的传送装置，所述核心控制模块用于根据顾客的存取信号，控制物品在顾客存储箱和相应物品存储仓之间传送；所述服务器用于存储物品图片和存储柜状态信息，并提供与客户端进行通信的网页；所述手持客户端用于向核心控制模块发送存取信号，以及接收核心控制模块发送的物品存储仓信息。

优选的，所述传输装置包括：传送导轨、传送带、机械臂和驱动电机，所述传送导轨位于顾客存取箱和物品存储仓中间，为矩形框架结构，包括纵向设置的两组立柱、套在立柱上用于连接每组立柱的两个边框和套在边框上用于连接两个边框的水平杆；所述两组立杆分别位于存储仓的首尾端；所述传送带的两端分别套在两组立杆上，用于带动物品沿储物仓水平方向移动，传送带通过驱动电机控制其沿立柱移动；所述机械臂的尾部套在水平杆上，其头部为可转动结构，用于将传送带上的物品放入储物格，机械臂通过驱动电机控制其沿水平杆移动；所述驱动电机驱动传送带、边框、水平杆和机械臂的运动。存取过程中，机械臂在水平杆上移动，保证其可以处理存放在不同列上的物品；机械臂随着边框的上下运动，保证其可以处理存放在不同行上的物品；机械臂随着水平杆的前后移动，保证其可以靠近或者远离储物架，实现物品的推入或者拉出；传送带沿着立杆的上下移动，保证其与物品的距离，防止高空摔坏等现象。

更优选的，所述物品存储仓包括多个存储格，每个存储格对应不同的编号，在存储格内放置有用于储存物品的铁箱。

最优选的，所述铁箱长度大于储物格的长度，所述机械臂的头部为扁状圆盘状的电磁铁，铁箱较储物格略大，可以保证头部从侧面水平移动伸到铁箱上方，上电后与铁箱相吸，进而将铁箱放入或者拉出储物格。

优选的，所述顾客存取箱包括多个存取格，每个存取格对应不同的编号。

优选的，所述顾客存取箱外设有二维码标识，顾客扫码可以实现与服务器的连接，进行物品的存取。

优选的，所述手持客户端包括手机、平板电脑。

优选的，所述服务器将TCP服务器与WEB服务器设计在一起，相当于是同一个应用程序的不同线程进行通信，大大提高了通信速度。

优选的，所述手持客户端采用B/S的设计模式，即用户通过访问WEB网页或直接扫描存储柜上的二维码来完成对设备的操作和查看。

工作原理：在超市中设立多层次储物柜，最外端设置交互箱，用于顾客放入需要存入的物品和取出物品。顾客需要存入物品时，只要打开App或网页或直接扫描存储柜上的二维码，与系统连接，并按下“存储”键，箱门便会打开等待顾客放入物品。完成后按下“完成”，箱门关闭，系统自动为物品分配存储空间并返回密码或二维码到顾客的手机上，同时将物品运输到指定地点。待顾客需取出物品，不需要在固定的存取箱提取，只需要输入密码或扫描二维码，系统便会识别密码并将相应的物品运输到交互箱内并打开箱门，顾客便可拿到之前存入的物品了。此外，在发生纠纷时，根据返回给顾客的信息，查看相应的图片信息。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1、采用新型存储系统，改变超市原有的单层储物柜储存形式，充分利用空间资源；利用物联网完成客户与系统的交互，方便快捷，消除存包票据丢失的烦恼。

2、嵌入式部分完全采用STM32完成上述功能，并绘制相应的电路图，结构上更为紧凑，效率更高，摆脱了之前双芯片设计(单片机+Cortex系列芯片)方案的束缚，是一次对方案的重新构建，对资源的充分利用。

3、全新的开发模式MVC-C与其他相比最大的特点是，设备层与控制器运行在同一进程不同线程之下，线程间具有方便的通信机制，线程也有更快的启动速度和响应速度。对于操作系统来说，线程间的切换是应用级的，而进程的切换则是系统级的，带来的是巨大的开销和时间浪费，因此MVC-C设计模式的优点不言而喻。

附图说明

图1为本发明实施例的整体机械结构；

图2为本发明实施例的机械结构的剖面图；

图3为本发明实施例的核心控制模块的电路图；

图4为以本发明实施例的太网接口电路图

图5为传统的服务器架构；

图6为本发明实施例的服务器架构。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

图1-2所示的一种基于物联网的超市存储系统，包括：存储柜、服务器、核心控制模块和手持客户端。

存储柜包括：顾客可见的顾客存取箱，顾客不可见的物品存储仓，以及将物品在顾客存储箱和物品存储仓之间传输的传送装置，其中，顾客存取箱包括多个存取格，每个存取格对应不同的编号，在顾客存取箱外设有二维码标识；物品存储仓包括多个存储格，每个存储格对应不同的编号，在存储格内放置有用于储存物品的铁箱。

传输装置包括：传送导轨、传送带2、机械臂3和驱动电机，所述传送导轨位于顾客存取箱和物品存储仓1中间，为矩形框架结构，包括纵向设置的两组立柱4、套在立柱4上用于连接每组立柱4的两个边框5和套在边框5上用于连接两个边框5的水平杆6；所述两组立杆4分别位于存储仓1的首尾端；所述传送带2的两端分别套在两组立杆4上，用于带动物品沿储物仓1水平方向移动，传送带2通过驱动电机控制其沿立柱4移动；所述机械臂3的尾部套在水平杆6上，其头部为可转动结构，用于将传送带上的物品放入储物格，机械臂3通过驱动电机控制其沿水平杆6移动；所述驱动电机驱动传送带2、边框5、水平杆6和机械臂3的运动。核心控制模块用于根据顾客的存取信号，控制物品在顾客存储箱和相应物品存储仓之间传送，由STM32及其外围电路共同构成。STM32通过以太网与服务器相连，并通过外围电路控制整个机构的执行，电路原理图详见图3。其中STM32F407部分包含系统的MCU和所需要的晶振。LAN8720部分为底层电路板与以太网的接口，STM32通过移植LWIP，与服务器建立Socket连接。Power部分为整个电路板提供稳定的电源模块。Motor部分将输出电机的PWM控制信号，以完成机构的最终控制。OV2640是OV公司出品的摄像头，可以采集实时图像并上传到服务器，从而实现整个存储柜的实时监控。LED为系统状态指示灯，将底层的通讯方式改为以太网，相对于无线通讯更为稳定，降低了客户不能取出物品的概率。

服务器用于存储物品图片和存储柜状态信息，并提供与客户端进行通信的网页，图4为传统的服务器设计模式，可以看出，其服务器分为两个部分，这种设计方法的好处是拓展性强，TCP服务器和WEB服务器可以分别搭建在不同的主机上，可以增加程序的负载能力。但是这会带来效率的降低，两个服务器之间的通信，必然会消耗时间和带宽(有点类似于1+1<2，成本为2，但是收益小于2)。而存储柜与服务器的交互并不需要非常庞大的数据量，也不需要十分频繁(可能几分钟才有一次交互)，因此本方案采用图5所示的设计模式，将TCP服务器与WEB服务器设计在一起，这就相当于是同一个应用程序的不同线程进行通信，大大提高了通信速度，非常适合无需大量负载的情况下使用。

手持客户端用于向核心控制模块发送存取信号，以及接收核心控制模块发送的物品存储仓信息，由于打开网页的成本很低，设计专用设备的成本却很高，本方案采用普适的设备(平板电脑或者手机等)，并且手持客户端采用B/S的设计模式，通过扫描二维码或直接访问固定网址，即可存储或取出物品，不需要安装专用的客户端。实现这一点，就需要存储柜能够与网络连接，并且需要为用户提供交互界面，这就是服务器的作用。因此需要对其进行服务器的搭建。在设计服务器时，首先需要选用操作系统。由于Linux具有灵活、开源等特性，使得其十分适合应用于WEB服务器。因此，整个系统的前端，即用户访问层构成为html+CSS+Javascript，WEB服务器部署环境为Linux+Tomcat+jsp+MySQL，运用MVC-C模式，搭建用户与嵌入式设备之间的交互。上述过程称作物联网，即存储柜与互联网连接，并进一步能与用户交互。

在超市中设立多层次储物柜，最外端设置交互箱，用于顾客放入需要存入的物品和取出物品。顾客需要存入物品时，只要打开App或网页或直接扫描存储柜上的二维码，与系统连接，并按下“存储”键，箱门便会打开等待顾客放入物品。完成后按下“完成”，箱门关闭，系统自动为物品分配存储空间并返回密码或二维码到顾客的手机上，同时将物品运输到指定地点。待顾客需取出物品，不需要在固定的存取箱提取，只需要输入密码或扫描二维码，系统便会识别密码并将相应的物品运输到交互箱内并打开箱门，顾客便可拿到之前存入的物品了。此外，在发生纠纷时，根据返回给顾客的信息，查看相应的图片信息。