CN113208306A - 一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，包括模块化智能生鲜冷藏快递柜与总控机，所述模块化智能生鲜冷藏快递柜用于存储生鲜等待配送物品，所述总控机为所述模块化智能生鲜冷藏快递柜的上位机，用于配置节点、设置温湿度、人脸识别解锁等；所述总控机与所述模块化智能生鲜冷藏快递柜之间通过Zigbee实现无线通讯。本发明提供一种能够运输与储藏冷冻保鲜食品的模块化的智能生鲜冷藏快递柜。旨在实现自适应灵活组装，合理利用公共空间与资源；实现端到端的可靠安全的生鲜冷藏与配送。

Description

一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜及控制方法

技术领域

本发明涉及冷链物流技术领域，具体地说是一种能够运输与储藏冷冻保鲜食品的模块化的智能生鲜冷藏快递柜，具体涉及一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜及控制方法。

背景技术

智能生鲜冷藏快递柜的技术升级与应用普及对冷藏冷冻保鲜食品的运输与储存具有促进作用。在智能生鲜冷藏快递柜的技术中，实时监测温湿度、做好通风措施,个性化利用智能生鲜冷藏快递柜对于生鲜冷冻食品质量的监控与保障具有十分重要的意义。

在传统的快递柜技术中，所储存的货品种类主要有日常快递、外卖食品等非冷藏冷冻保鲜食品，对于保存环境的温湿度要求较低。因此只需采用简单的柜体结构提供储存空间即可，此类快递柜不需设置温度与湿度监控，所以存储的货品种类有限；一体化的结构安装在特定区域，所以无法实现运输与储藏的时间与空间上的灵活性，且占地面积较大，无法合理利用资源，一旦某一区域的订单量无法达到储存的总量，容易出现快递柜闲置等资源浪费现象。

为了解决上述问题，尤其是解决冷藏冷冻保鲜食品的储存问题，一些学者进行了深入的研究。目前对于冷藏快递柜的研究主要集中于模块化、独立式智能化、多规格集成式以及涉及身份识别、远程控制及支付功能。其中，身份识别、远程控制及支付功能已被广为应用，其中就包括日常的非冷藏快递柜。模块化冷藏快递柜为专利CN201510712679.1所公开；独立式智能冷藏快递柜为专利CN201721561066.3所公开；多规格集成式智能冷藏快递柜为专利CN201711144146.3所公开；集身份识别、远程控制及支付功能的冷藏快递柜为专利CN201921133977.5所公开。涉及身份识别、远程控制及支付功能的冷藏快递柜可以实现手机扫码操作识别，但是在货物的冷藏储存技术方面还有待改进。模块化冷藏快递柜将冷机装置与保温箱体两大模块分开运输，但是未考虑到运输过程中保温箱体的冷藏功能如何实现。独立式智能冷藏快递柜在箱体内设置了制冷装置，但在箱体内部的排水、杀菌等涉及食品安全方面未作过多阐述。多规格集成式智能冷藏快递柜通过隔板将柜体分割成均开口的储藏室，但没有注意柜体的大小，容易出现订单储藏空间冗余或不够的情况。

总体而言，目前国内尚无集电源、散热制冷、温湿度监控于一体的模块化冷藏。为此，设计了一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜及控制方法。

发明内容

本发明提供一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜及控制方法，旨在实现自适应灵活组装，合理利用公共空间与资源；实现端到端的可靠安全的生鲜冷藏与配送，该快递柜可实时监控箱内温湿度、及时预警与排风、能够根据后台地域配送的流动数据针对性控制总体快递柜的大小，科学合理的利用冷藏快递柜；提升了冷藏冷冻保鲜食品的保存时间，并且设计相应的数据库用于存储冷藏快递柜的状态和需要执行的任务信息，利用改进的K-MEANS聚类方法确定需要安装冷藏快递柜的地点和相应的大小，具有一定的现实意义与良好应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，包括模块化智能生鲜冷藏快递柜与总控机：

所述模块化智能生鲜冷藏快递柜用于存储生鲜等待配送物品；

所述模块化智能生鲜冷藏快递柜包括壳体、电磁铁、紫外消杀灯、前盖、电控锁模块、密封圈、底层加热封装板、后盖、串联接线口、接线开关口、通风模块、制冷模块、传感器、锂电池、模块单片机和中间隔板；

所述壳体上下左右均有电磁铁，相邻的模块化智能生鲜冷藏快递柜通过电磁铁相连；

所述壳体前侧开口边缘有密封圈且配套设置有打开式前盖，所述壳体端部有实现开闭的电控锁模块，所述电控锁模块包括电控锁基体和电控锁钩，所述电控锁基体设置在壳体前侧开口上，所述电控锁钩设置在前盖上；

所述后盖上有串联接线口和接线开关口并设置有通风槽口；

所述壳体顶部安装有一排紫外消杀灯，所述壳体底部安装有底层加热封装板，所述壳体内有中间隔板，所述中间隔板上加装通风模块、制冷模块、温湿度传感器、锂电池和模块单片机；

所述总控机为所述模块化智能生鲜冷藏快递柜的上位机，用于配置节点、设置参数和识别解锁；

所述总控机与所述模块化智能生鲜冷藏快递柜之间通过无线通讯实现控制。

作为本发明结构进一步改进，所述总控机包括总控机前盖、总控机后盖、触摸显示屏、Zigbee无线通讯模块、控制电脑和电源接口，所述控制电脑搭载系统和上位机程序配套Zigbee无线通讯模块设置在总控机前盖和总控机后盖内，所述总控机前盖的框架内设置有触摸显示屏，所述总控机后盖有电源接口。

作为本发明结构进一步改进，所述总控机前盖还设置有用于人脸识别的摄像头,可用于人脸识别。

作为本发明结构进一步改进，所述电磁铁有6个上下各有2个左右有1个，通过电磁铁进行快递柜固定安装。

作为本发明结构进一步改进，所述壳体的后盖上铺设有太阳能板，太阳能板用于给内测锂电池充电，用于短距离配送。

作为本发明结构进一步改进，所述接线开关口设有串联模式选择开关，共有两种模式，1)不串联模式，即与串联接线口不连通，2)串联模式，即与串联接线口连通，串联接线口连接下一个快递柜的接线开关口，实现各个模块之间的串联供电。

作为本发明结构进一步改进，所述传感器包括温湿度传感器和气体浓度传感器，所述温湿度传感器选用的型号为CAEL-S16，气体浓度传感器选用的型号为DGF-I1。

作为本发明结构进一步改进，所述通风模块包括28电机安装架、28步进电机、凸轮、凸轮连接杆、通风连接杆和通风板叶，所述28步进电机通过28电机安装架安装且28步进电机转轴端部有凸轮，所述凸轮与凸轮连接杆一端通过转轴相连，所述通风板叶通过对应通风连接杆与凸轮连接杆相连，处于冷藏时三片通风板叶闭合，若处于通风状态，28步进电机转动，三篇通风板叶打开，处于通风状态。

作为本发明结构进一步改进，所述制冷模块包括风扇、散热块、制冷片和导冷块，所述制冷片在散热块和导冷块之间，所述风扇设置在散热块后侧。

本发明提供一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜的控制方法，包括监控控制模块和调度模块：

在所述的状态监测模块中，包含数据采集、数据传输和数据处理模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，利用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对冷藏快递柜的温湿度和气体浓度进行数据的采集；

步骤2，将采集到的数据发送至STM32节点；

步骤3，利用Zigbee无线传输模块将采集的数据传输至STM32总控中心，其中的协议栈选用Zigbee 2007/PRO，Zigbee初始化的步骤为：

步骤3.1，使能串口时钟及GPIO时钟；

步骤3.2，设置GPIO端口模式；

步骤3.3，设置串口对应引脚为复用功能；

步骤3.4，设置波特率、字长、奇偶校验等参数；

步骤3.5，使能串口；

步骤3.6，设置串口中断类型、中断优先级并使能。

步骤4，STM32总控中心将数据发送至WIFI/4G模块，其中WIF'I芯片选用ESP8266-cloud2；

步骤5，WIFI模块通过无线通信组网模块发送至服务器，服务器完成对数据的处理，若发现温湿度和气体浓度超出设定的阈值，则进行报警并控制电机进行排风和散热，一段时间仍未消除警报，则通过STM32总控中心控制继电器进行断电；

在所述的算法调度模块中，包含特征向量数据整合、改进K-Means聚类方法处理等模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，确定货物的大小等级sc，此处选用体积重量V_w进行评估，其表达式为：

式中，a、b和c分别表示快递的长宽高，货物的大小等级可分为4级，当

时sc为1级，当

时sc为2级，当

时sc为3级，当V_w＞3时sc为4级；

步骤2，确定配送货物的地点，此处确定的是经纬度数据，记为lo和la；

步骤3，确定收货人历史购物频率等级sl，sl分为4个等级，每月购物次数记为n，当n≤3时对应的等级为1，当3＜n≤5时等级为2，当5＜n≤10时等级为3，当n＞10时等级为4；

步骤4，确定收货人历史取件效率等级pe，pe设为4个等级，取件用时pt，当pt≤2小时对应的等级为1，当2＜pt≤6小时对应的等级为2，当6＜pt≤12小时对应的等级为3，当pt＞12时对应的等级为4；

步骤5，利用改进的K-Means聚类方法确定快递柜所需安放的位置和快递柜的规格，具体的步骤为：

步骤5.1，将步骤1～步骤4确定的变量组成特征向量f，即f＝[sc,lo,la,sl,pe]；

步骤5.2，设定聚类中心K的值，同时初始化K个聚类中心；

步骤5.3，计算各特征向量f与K个聚类中心v_j(j＝1,...,K)的距离dist，此处提出一种新的距离计算公式，表达式为：

式中，f_l表示f的第l个特征量，v_j,_l表示第j个聚类中心的第l个特征量；

步骤5.4，计算各样本至K个聚类中心的距离，并将样本分到距离其最近的聚类簇中，其中使用的评价函数E的表达式可表述为：

式中，c_j为第j个类别中的样本集合，v_j是c_j内所有样本点p_i的聚类中心点；

步骤5.5，对各类簇进行中心点的更新，更新准则采用算术平均法；

步骤5.6，重复步骤5.3～步骤5.5，直至评价函数E收敛或达到设定的迭代次数；

步骤5.7，依据最终确定的聚类中心所在的经纬度确定快递柜安放的位置，其中快递柜的规格大小等级S按照计算公式S_w＝sc×sl×pe进行确定，当S_w≤1时所对应的等级S为1，当1＜S_w≤8时所对应的等级S为2，当8＜S_w≤16时所对应的等级S为3，当16＜S_w≤32时所对应的等级S为4，当32＜S_w≤64时所对应的等级S为5；

步骤5.8，将确定的分配方案与当前MYSQL数据库进行匹配，确定数据库中的可用冷藏柜数量是否满足调度要求，若不满足，则需要补充快递柜的库存；若满足，则通过GMS模块和通讯链路将调度信息发送至移动终端，工作人员执行相应的调度任务，并在执行任务后对数据库中的相关数据进行更新。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明整体结构能够实现自适应灵活组装。该智能生鲜冷藏快递柜采用模块化设计各模块之间可通过箱体外电磁铁组合，可以各地域订单流量调整快递柜的数量，尽可能避免出现快递柜闲置的情况；各模块与总控面板(上位机)采用Zigbee通信，因此可根据需求增加节点数，简单快捷；总控面板(上位机)还设有人脸识别功能，对接现有技术实现物品取送。

2、本发明整体结构具备科学可靠的安全的冷藏体系。本发明设有紫外消杀灯、智能冷藏装置、排风除水装置等，可根据上位机设置参数自动进行冷藏、消杀、实时监控等作业，安全可靠。

3、本发明整体结构可实现短距离配送自行供电。本发明设有太阳能板和锂电池，可实现在无外部供电情况下的暂时自我供电，因此可较好适配端到端之间的生鲜配送，解决现有生鲜配送大量使用冰袋等问题。

4、本发明整体结构安全可靠。本发明设有多接线口，可实现各模块之间串联供电，避免多线连接接口不足以及其他安全问题；此外本发明壳体结构轻便安全，设有密封圈等密封件，增加密封性能，避免冷气、液体、生鲜气味的外流。

5、本发明控制方法设计相应的数据库用于存储冷藏快递柜的状态和需要执行的任务信息，利用改进的K-MEANS聚类方法确定需要安装冷藏快递柜的地点和相应的大小；

6、提供本发明控制方法可实现智能化调度。本发明提出了一种改进的K-Means聚类方法，通过对配送的快递规格大小和用户购物习惯的挖掘，生成了完备的特征向量，并用改进的K-Means聚类方法实现快递柜的安放位置和安放规格的确定，节省了大量的人力物力；

7、本发明实用经济性较强。各模块之间的按需灵活组装，有效避免现有冷藏快递柜冗余空间以及浪费资源等问题，具有较强推广性。

附图说明

图1为本发明总视图；

图2为本发明模块前侧图；

图3为本发明模块后侧图；

图4为本发明后部内测图；

图5为本发明制冷部分示意图；

图6为本发明制冷模块局部视图；

图7为本发明通风部分示意图；

图8为本发明通风模块剖视图；

图9为本发明总控机前侧三维视图；

图10为本发明总控机后侧三维视图；

图11为本发明总控机内部结构爆炸视图；

图12为本发明控制方法监控模块流程示意图；

图13为本发明控制方法调度模块流程示意图；

图14为本发明控制方法总调度示意图；

图中：1、壳体；2、电磁铁；3、紫外消杀灯；4、前盖；5、电控锁模块；5A、电控锁基体；5B、电控锁钩；6、密封圈；7、底层加热封装板；8、后盖；9、串联接线口；10、接线开关口；11、太阳能板；12、通风模块；12A、28电机安装架；12B、28步进电机；12C、凸轮；12D、凸轮连接杆；12E、通风连接杆、12F通风板叶；13、制冷模块；13A风扇、13B散热块、13C制冷片、13D导冷块；14、传感器；15、锂电池；16、模块单片机；17、中间隔板；18、总控机前盖；19、总控机后盖；20、摄像头；21、触摸显示屏；22、Zigbee无线通讯模块；23、控制电脑；24、电源接口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，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。

一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，旨在实现自适应灵活组装，合理利用公共空间与资源；实现端到端的可靠安全的生鲜冷藏与配送。

作为本发明快递柜具体实施例，本发明提供一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，包括模块化智能生鲜冷藏快递柜与总控机：

本发明所述模块化智能生鲜冷藏快递柜用于存储生鲜等待配送物品；

本发明所述模块化智能生鲜冷藏快递柜如图1-4所示包括壳体1、电磁铁2、紫外消杀灯3、前盖4、电控锁模块5、密封圈6、底层加热封装板7、后盖8、串联接线口9、接线开关口10、通风模块12、制冷模块13、传感器14、锂电池15、模块单片机16和中间隔板17；

本发明所述壳体1上下左右均有电磁铁2，相邻的模块化智能生鲜冷藏快递柜通过电磁铁2相连，所述电磁铁2有6个上下各有2个左右有1个，通过电磁铁进行快递柜固定安装；

本发明所述壳体1前侧开口边缘有密封圈6且配套设置有打开式前盖4，密封圈用于防止冷气、液体、生鲜气味的外流，所述壳体1端部有实现开闭的电控锁模块5，所述电控锁模块5包括电控锁基体5A和电控锁钩5B，所述电控锁基体5A设置在壳体1前侧开口上，所述电控锁钩5B设置在前盖4上；

本发明所述后盖8上有串联接线口9和接线开关口10并设置有通风槽口，所述壳体1的后盖8上铺设有太阳能板11，太阳能板用于给内测锂电池充电，用于短距离配送，所述接线开关口10设有串联模式选择开关，共有两种模式，1不串联模式，即与串联接线口不连通，2串联模式，即与串联接线口连通，串联接线口连接下一个快递柜的接线开关口，实现各个模块之间的串联供电；

本发明所述壳体1顶部安装有一排紫外消杀灯3，一般设置6个，所述壳体1底部安装有底层加热封装板7，底层加热封装板用于用户取件完成后，蒸发内测液体，配合紫外消杀灯，消毒保持干燥，所述壳体1内有中间隔板17，所述中间隔板17上加装通风模块12、制冷模块13、温湿度传感器14、锂电池15和模块单片机16，所述传感器14包括温湿度传感器和气体浓度传感器，所述温湿度传感器选用的型号为CAEL-S16，气体浓度传感器选用的型号为DGF-I1，用于测量冷藏柜里面情况；

本发明所述通风模块12如图7和8所示包括28电机安装架12A、28步进电机12B、凸轮12C、凸轮连接杆12D、通风连接杆12E和通风板叶12F，所述28步进电机12B通过28电机安装架12A安装且28步进电机12B转轴端部有凸轮12C，所述凸轮12C与凸轮连接杆12D一端通过转轴相连，所述通风板叶12F通过对应通风连接杆12E与凸轮连接杆12D相连，处于冷藏时三片通风板叶闭合，若处于通风状态，28步进电机转动，三篇通风板叶打开，处于通风状态。

本发明所述制冷模块13如图5和6所示包括风扇13A、散热块13B、制冷片13C和导冷块13D，所述制冷片13C在散热块13B和导冷块13D之间，所述风扇13A设置在散热块13B后侧。

本发明所述总控机为所述模块化智能生鲜冷藏快递柜的上位机，用于配置节点、设置参数和识别解锁；

本发明所述总控机如9-11所示包括总控机前盖18、总控机后盖19、触摸显示屏21、Zigbee无线通讯模块22、控制电脑23和电源接口24，所述控制电脑23搭载系统和上位机程序配套Zigbee无线通讯模块22设置在总控机前盖18和总控机后盖19内，所述总控机前盖18的框架内设置有触摸显示屏21，所述总控机后盖19有电源接口24，所述总控机前盖18还设置有用于人脸识别的摄像头20,可用于人脸识别；

本发明所述总控机与所述模块化智能生鲜冷藏快递柜之间通过无线通讯实现控制。

作为本发明控制方法具体实施例，本发明提供一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜的控制方法，包括监控控制模块和调度模块：

如图12所示在所述的状态监测模块中，包含数据采集、数据传输和数据处理模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，利用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对冷藏快递柜的温湿度和气体浓度进行数据的采集；

步骤2，将采集到的数据发送至STM32节点；

步骤3，利用Zigbee无线传输模块将采集的数据传输至STM32总控中心，其中的协议栈选用Zigbee 2007/PRO，Zigbee初始化的步骤为：

步骤3.1，使能串口时钟及GPIO时钟；

步骤3.2，设置GPIO端口模式；

步骤3.3，设置串口对应引脚为复用功能；

步骤3.4，设置波特率、字长、奇偶校验等参数；

步骤3.5，使能串口；

步骤3.6，设置串口中断类型、中断优先级并使能。

步骤4，STM32总控中心将数据发送至WIFI/4G模块，其中WIF'I芯片选用ESP8266-cloud2；

步骤5，WIFI模块通过无线通信组网模块发送至服务器，服务器完成对数据的处理，若发现温湿度和气体浓度超出设定的阈值，则进行报警并控制电机进行排风和散热，一段时间仍未消除警报，则通过STM32总控中心控制继电器进行断电；

如图13所示在所述的算法调度模块中，包含特征向量数据整合、改进K-Means聚类方法处理等模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，确定货物的大小等级sc，此处选用体积重量V_w进行评估，其表达式为：

式中，a、b和c分别表示快递的长宽高，货物的大小等级可分为4级，当

时sc为1级，当

时sc为2级，当

时sc为3级，当V_w＞3时sc为4级；

步骤2，确定配送货物的地点，此处确定的是经纬度数据，记为lo和la；

步骤3，确定收货人历史购物频率等级sl，sl分为4个等级，每月购物次数记为n，当n≤3时对应的等级为1，当3＜n≤5时等级为2，当5＜n≤10时等级为3，当n＞10时等级为4；

步骤4，确定收货人历史取件效率等级pe，pe设为4个等级，取件用时pt，当pt≤2小时对应的等级为1，当2＜pt≤6小时对应的等级为2，当6＜pt≤12小时对应的等级为3，当pt＞12时对应的等级为4；

步骤5，利用改进的K-Means聚类方法确定快递柜所需安放的位置和快递柜的规格，具体的步骤为：

步骤5.1，将步骤1～步骤4确定的变量组成特征向量f，即f＝[sc,lo,la,sl,pe]；

步骤5.2，设定聚类中心K的值，同时初始化K个聚类中心；

步骤5.3，计算各特征向量f与K个聚类中心v_j(j＝1,...,K)的距离dist，此处提出一种新的距离计算公式，表达式为：

式中，f_l表示f的第l个特征量，v_j,_l表示第j个聚类中心的第l个特征量；

步骤5.4，计算各样本至K个聚类中心的距离，并将样本分到距离其最近的聚类簇中，其中使用的评价函数E的表达式可表述为：

式中，c_j为第j个类别中的样本集合，v_j是c_j内所有样本点p_i的聚类中心点；

步骤5.5，对各类簇进行中心点的更新，更新准则采用算术平均法；

步骤5.6，重复步骤5.3～步骤5.5，直至评价函数E收敛或达到设定的迭代次数；

步骤5.7，依据最终确定的聚类中心所在的经纬度确定快递柜安放的位置，其中快递柜的规格大小等级S按照计算公式S_w＝sc×sl×pe进行确定，当S_w≤1时所对应的等级S为1，当1＜S_w≤8时所对应的等级S为2，当8＜S_w≤16时所对应的等级S为3，当16＜S_w≤32时所对应的等级S为4，当32＜S_w≤64时所对应的等级S为5；

步骤5.8，将确定的分配方案与当前MYSQL数据库进行匹配，确定数据库中的可用冷藏柜数量是否满足调度要求，若不满足，则需要补充快递柜的库存；若满足，则通过GMS模块和通讯链路将调度信息发送至移动终端，工作人员执行相应的调度任务，并在执行任务后对数据库中的相关数据进行更新。

图14为调度模块的示意图，可以清晰的看出，以太网将不同的冷藏柜终端联系在一起，而后服务器通过调用改进的K-Means模型确定调度方案，并查询MYSQL数据库中存储的冷藏柜信息是否满足本次的调度需求，接着通过GMS模块和通讯链路将调度任务发送至移动终端，然后工作人员执行调度任务，并在执行完任务后对数据库中的数据进行更新。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，包括模块化智能生鲜冷藏快递柜与总控机，其特征在于：

所述模块化智能生鲜冷藏快递柜用于存储生鲜等待配送物品；

所述模块化智能生鲜冷藏快递柜包括壳体(1)、电磁铁(2)、紫外消杀灯(3)、前盖(4)、电控锁模块(5)、密封圈(6)、底层加热封装板(7)、后盖(8)、串联接线口(9)、接线开关口(10)、通风模块(12)、制冷模块(13)、传感器(14)、锂电池(15)、模块单片机(16)和中间隔板(17)；

所述壳体(1)上下左右均有电磁铁(2)，相邻的模块化智能生鲜冷藏快递柜通过电磁铁(2)相连；

所述壳体(1)前侧开口边缘有密封圈(6)且配套设置有打开式前盖(4)，所述壳体(1)端部有实现开闭的电控锁模块(5)，所述电控锁模块(5)包括电控锁基体(5A)和电控锁钩(5B)，所述电控锁基体(5A)设置在壳体(1)前侧开口上，所述电控锁钩(5B)设置在前盖(4)上；

所述后盖(8)上有串联接线口(9)和接线开关口(10)并设置有通风槽口；

所述壳体(1)顶部安装有一排紫外消杀灯(3)，所述壳体(1)底部安装有底层加热封装板(7)，所述壳体(1)内有中间隔板(17)，所述中间隔板(17)上加装通风模块(12)、制冷模块(13)、温湿度传感器(14)、锂电池(15)和模块单片机(16)；

所述总控机为所述模块化智能生鲜冷藏快递柜的上位机，用于配置节点、设置参数和识别解锁；

所述总控机与所述模块化智能生鲜冷藏快递柜之间通过无线通讯实现控制。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述总控机包括总控机前盖(18)、总控机后盖(19)、触摸显示屏(21)、Zigbee无线通讯模块(22)、控制电脑(23)和电源接口(24)，所述控制电脑(23)搭载系统和上位机程序配套Zigbee无线通讯模块(22)设置在总控机前盖(18)和总控机后盖(19)内，所述总控机前盖(18)的框架内设置有触摸显示屏(21)，所述总控机后盖(19)有电源接口(24)。

3.根据权利要求2所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述总控机前盖(18)还设置有用于人脸识别的摄像头(20)。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述电磁铁(2)有6个上下各有2个左右有1个。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述壳体(1)的后盖(8)上铺设有太阳能板(11)。

6.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述接线开关口(10)设有串联模式选择开关，共有两种模式，1)不串联模式，即与串联接线口不连通，2)串联模式，即与串联接线口连通，串联接线口连接下一个快递柜的接线开关口，实现各个模块之间的串联供电。

7.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述传感器(14)包括温湿度传感器和气体浓度传感器，所述温湿度传感器选用的型号为CAEL-S16，气体浓度传感器选用的型号为DGF-I1。

8.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述通风模块(12)包括28电机安装架(12A)、28步进电机(12B)、凸轮(12C)、凸轮连接杆(12D)、通风连接杆(12E)和通风板叶(12F)，所述28步进电机(12B)通过28电机安装架(12A)安装且28步进电机(12B)转轴端部有凸轮(12C)，所述凸轮(12C)与凸轮连接杆(12D)一端通过转轴相连，所述通风板叶(12F)通过对应通风连接杆(12E)与凸轮连接杆(12D)相连。

9.根据权利要求1所述的一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜，其特征在于：所述制冷模块(13)包括风扇(13A)、散热块(13B)、制冷片(13C)和导冷块(13D)，所述制冷片(13C)在散热块(13B)和导冷块(13D)之间，所述风扇(13A)设置在散热块(13B)后侧。

10.一种模块化的智能生鲜冷藏快递柜的控制方法，包括监控控制模块和调度模块，其特征在于：

在所述的状态监测模块中，包含数据采集、数据传输和数据处理模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，利用温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器对冷藏快递柜的温湿度和气体浓度进行数据的采集；

步骤2，将采集到的数据发送至STM32节点；

步骤3，利用Zigbee无线传输模块将采集的数据传输至STM32总控中心，其中的协议栈选用Zigbee 2007/PRO，Zigbee初始化的步骤为：

步骤3.1，使能串口时钟及GPIO时钟；

步骤3.2，设置GPIO端口模式；

步骤3.3，设置串口对应引脚为复用功能；

步骤3.4，设置波特率、字长、奇偶校验等参数；

步骤3.5，使能串口；

步骤3.6，设置串口中断类型、中断优先级并使能。

步骤4，STM32总控中心将数据发送至WIFI/4G模块，其中WIF'I芯片选用ESP8266-cloud2；

步骤5，WIFI模块通过无线通信组网模块发送至服务器，服务器完成对数据的处理，若发现温湿度和气体浓度超出设定的阈值，则进行报警并控制电机进行排风和散热，一段时间仍未消除警报，则通过STM32总控中心控制继电器进行断电；

在所述的算法调度模块中，包含特征向量数据整合、改进K-Means聚类方法处理等模块，具体的步骤可描述为：

步骤1，确定货物的大小等级sc，此处选用体积重量V_w进行评估，其表达式为：

式中，a、b和c分别表示快递的长宽高，货物的大小等级可分为4级，当

时sc为1级，当

时sc为2级，当

时sc为3级，当V_w＞3时sc为4级；

步骤2，确定配送货物的地点，此处确定的是经纬度数据，记为lo和la；

步骤3，确定收货人历史购物频率等级sl，sl分为4个等级，每月购物次数记为n，当n≤3时对应的等级为1，当3＜n≤5时等级为2，当5＜n≤10时等级为3，当n＞10时等级为4；

步骤4，确定收货人历史取件效率等级pe，pe设为4个等级，取件用时pt，当pt≤2小时对应的等级为1，当2＜pt≤6小时对应的等级为2，当6＜pt≤12小时对应的等级为3，当pt＞12时对应的等级为4；

步骤5，利用改进的K-Means聚类方法确定快递柜所需安放的位置和快递柜的规格，具体的步骤为：

步骤5.1，将步骤1～步骤4确定的变量组成特征向量f，即f＝[sc,lo,la,sl,pe]；

步骤5.2，设定聚类中心K的值，同时初始化K个聚类中心；

步骤5.3，计算各特征向量f与K个聚类中心v_j(j＝1,...,K)的距离dist，此处提出一种新的距离计算公式，表达式为：

式中，f_l表示f的第l个特征量，v_j,l表示第j个聚类中心的第l个特征量；

步骤5.4，计算各样本至K个聚类中心的距离，并将样本分到距离其最近的聚类簇中，其中使用的评价函数E的表达式可表述为：

式中，c_j为第j个类别中的样本集合，v_j是c_j内所有样本点p_i的聚类中心点；

步骤5.5，对各类簇进行中心点的更新，更新准则采用算术平均法；

步骤5.6，重复步骤5.3～步骤5.5，直至评价函数E收敛或达到设定的迭代次数；

步骤5.7，依据最终确定的聚类中心所在的经纬度确定快递柜安放的位置，其中快递柜的规格大小等级S按照计算公式S_w＝sc×sl×pe进行确定，当S_w≤1时所对应的等级S为1，当1＜S_w≤8时所对应的等级S为2，当8＜S_w≤16时所对应的等级S为3，当16＜S_w≤32时所对应的等级S为4，当32＜S_w≤64时所对应的等级S为5；

步骤5.8，将确定的分配方案与当前MYSQL数据库进行匹配，确定数据库中的可用冷藏柜数量是否满足调度要求，若不满足，则需要补充快递柜的库存；若满足，则通过GMS模块和通讯链路将调度信息发送至移动终端，工作人员执行相应的调度任务，并在执行任务后对数据库中的相关数据进行更新。

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