CN205547788U - 一种基于手机终端的智能箱包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于手机终端的智能箱包。传统箱包须使用者拉着行进，耗费体力。本实用新型的内置天线将信号传送到SIM900通信模块进行解调；金属网与主控板的GPIO口连接，主控板检测到GPIO口电平变化便控制声光报警模块报警；隐私保护系统将识别到的信息发送到主控板进行判别；主控板接收手机终端指令或根据隐私保护系统得到的信息数据控制电子锁的开关状态；GPS定位模块返回当前经纬度信息，通过SIM900A通信模块将当前定位信息显示于手机终端；电机驱动车轮转动；主控板通过压力传感器的电压值大小和超声波模块的反射波信号控制电机的转速及转向。本实用新型与手机终端可实时通讯，实现定位、自动跟随、电子锁功能。
Description
技术领域
本实用新型属于生活用品技术领域，具体涉及一种基于手机终端的智能箱包。
背景技术
传统箱包结构上采用万向小轮，材质为塑料，易磨损、摩擦力大，往往用了一两年便不具备拖拉的效果。
传统箱包功能单一，保密性差。对于女性而言，传统箱包往往显得太过笨重，必须使用者拉着拉杆方可行进，耗费了使用者的体力。当行李众多之时，如何携带便成了一大难题。在人潮拥挤的场合，如火车站、地铁站、景点等，传统箱包的保密性显得不尽如人意，盗窃者可通过暴力破坏、窃取等方式偷取财物。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于手机终端的智能箱包，采用ARM嵌入式内核构建箱包的控制系统，且与用户的手机终端可实时通讯，具有良好的实时性和可靠性，可实现定位、自动跟随、电子锁、防破坏等多种功能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型包括箱体、把手、车轮、万向轮、安装在把手上的压力传感器、安装在把手钢管内的内置天线，安装在箱体内的金属网、超声波模块、声光报警模块、电子锁、隐私保护系统、电机、GPS定位模块、SIM900A通信模块、主控板和锂电池；所述的锂电池给主控板供电；内置天线为信号发送与接收端口，将信号传送到SIM900通信模块进行信号解调；金属网与主控板的GPIO口连接，主控板检测到GPIO口电平变化就会控制声光报警模块报警；隐私保护系统用于主人信息识别，将识别到的信息发送到主控板进行判别；主控板接收手机终端指令或根据隐私保护系统得到的主人信息数据控制电子锁的开关状态；GPS定位模块返回当前的经纬度信息，通过SIM900A通信模块将当前定位信息显示于手机终端。所述的车轮安装在箱体底部后侧，万向轮安装在箱体底部前侧；三个超声波模块分别安装在箱体内部的两侧面和顶面；电机安置在箱体内部底层，驱动车轮转动；主控板通过压力传感器的电压值大小和超声波模块的反射波信号控制电机的转速及转向。
所述的箱体外安装有太阳能薄膜，太阳能薄膜给锂电池充电。
所述的主控板采用STM32F103单片机，核心为ARM3芯片。
所述的电机采用冯哈伯12V空心杯行星齿轮减速电机；电机通过电机固定盖与箱体固定；电机带有编码器；轴联器的一端与电机的输出轴通过紧固螺丝紧固，另一端通过D形凸台与电机孔柱的D形孔配合；电机孔柱的矩形凸台嵌入车轮的卡槽内。
所述的声光报警模块实时监测箱体安全状态，并将状态返回至主控板。
所述的SIM900A通信模块和内置天线构成GSM通信系统；SIM900A通信模块包括GSM模块；主控板向GSM模块输入AT指令，GSM模块收到指令后若指示GSM通信系统正常工作则会返回串口信号给主控板。
所述的隐私保护系统包括RFID模块、应答器和RFID阅读器；用户随身携带的应答器具有ID号，RFID阅读器安装在箱体内；当应答器靠近RFID阅读器时，RFID阅读器将信号以时序方式下传至应答器，应答器响应后将ID号数据以时序方式上传至RFID阅读器，RFID阅读器读取ID号数据，确认用户身份；RFID模块识别RFID阅读器的信息后发送到主控板。
所述的把手与垫片通过弹簧连接；压力传感器采用BF350电阻式压力应变片，安装在垫片上。
本实用新型具有的有益效果在于：与传统的箱包相比，可实现定位、自动跟随、电子锁、防破坏和警报等功能，具有功能更多、可靠性和安全性更完善等特点，且可实现箱包与手机终端的信息通信。同时箱包配有太阳能薄膜，符合当下节能环保的时代主题。
附图说明
图1是本实用新型的应用框架图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型中电机、轴联器及电机孔柱的装配示意图；
图4是本实用新型的电机孔柱侧视图；
图5是本实用新型的电机孔柱端面视图；
图6是本实用新型的无线通信原理图；
图7是本实用新型的RFID信息识别技术原理图；
图8是本实用新型的超声波定位原理图；
图9是本实用新型的压力传感器均匀受力原理图；
图10是全桥电路压力测量原理图；
图11是本实用新型的金属网电路连接图；
图12是本实用新型的系统流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种基于手机终端的智能箱包，可实现定位、自动跟随、电子锁、防破坏和警报等功能。该基于手机终端的智能箱包1通过GPS定位模块确定经纬度，然后通过GPRS通讯将经纬度信息发送给网络服务器2，网络服务器2再把经纬度信息发送给手机终端3，手机终端3便可实时显示该基于手机终端的智能箱包1的具体位置，同时，该基于手机终端的智能箱包1安装有超声波模块，可确定与用户4的距离，达到自动跟随的功能。
如图2所示，该基于手机终端的智能箱包，包括箱体19、把手5、车轮10、万向轮15、安装在把手5上的压力传感器5、安装在把手钢管内的内置天线6，安装在箱体19内的金属网9、超声波模块16、声光报警模块8、电子锁21、隐私保护系统、电机11、GPS定位模块12、SIM900A通信模块13、主控板14和锂电池17，以及安装在箱体19外的太阳能薄膜7；主控板14采用STM32系列单片机；太阳能薄膜7给锂电池17充电，锂电池17给主控板14供电；内置天线6为信号发送与接收端口，将信号传送到SIM900通信模块13进行信号解调；声光报警模块8实时监测箱体安全状态，并将状态返回至主控板14；隐私保护系统用于主人信息识别，将识别到的信息发送到主控板14进行判别；主控板14接收手机终端指令或根据隐私保护系统得到的主人信息数据控制电子锁21的开关状态；GPS定位模块12返回当前的经纬度信息，通过SIM900A通信模块8将当前定位信息显示于手机终端3。车轮10安装在箱体19底部后侧，万向轮15安装在箱体19底部前侧，从而实现了箱体19的自由转向；三个超声波模块16分别安装在箱体19内部的两侧面和顶面。车轮10内圈采用铁芯，车轮10外圈采用尼龙，具有耐磨、抗震、隔热、静音、承载力强、抗化学腐蚀等特点。车轮10与电机11通过电机孔柱27相连，电机11驱动车轮10转动；电机11安置在箱体内部底层。
如图3、4和5所示，电机11采用冯哈伯12V空心杯行星齿轮减速电机，其空载转速为8100RPM，减速转速为120RPM，输出功率达60W，空载电流为500mA。电机11通过电机固定盖24与箱体19固定；电机11带有编码器22，实现电机转速的数字化输出；轴联器26的一端与电机11的输出轴通过紧固螺丝25紧固，另一端通过D形凸台23与电机孔柱27的D形孔29配合；电机孔柱27的矩形凸台28嵌入车轮10的卡槽内，便可固定车轮10；电机11带动车轮10转动。
如图6所示，SIM900A通信模块13和内置天线6构成GSM通信系统；SIM900A通信模块13是一个2频的GSM/GPRS模块，包括GSM模块31；主控板14向GSM模块31输入AT指令，GSM模块收到指令后若指示GSM通信系统正常工作则会返回串口信号给主控板14。通过AT指令设置工作类型并使GSM模块31与信号站30进行GPRS数据连接，然后设置本地端口号建立TCP，即可将数据发送到网络服务器2。内置天线6有利于接收手机终端的信号，方便SIM900A通信模块13与手机终端的通信。
如图7所示，隐私保护系统包括RFID模块18，用户随身携带应答器33，每个应答器33具有独特的标识，即ID号。当应答器33靠近箱体19内安装的RFID阅读器32时，RFID阅读器32利用磁感应原理将能量经线圈传递到应答器33的线圈，然后RFID阅读器32将信号以时序方式下传至应答器33，应答器33响应后将ID号数据以时序方式上传至RFID阅读器32，RFID阅读器32读取ID号数据，确认用户身份。RFID模块18用于主人信息识别，将识别到的信息发送到主控板14进行判别；若身份验证正确，则电子锁8解锁；若身份验证失败，则电子锁上锁或是保持上锁状态。
如图8所示，自动跟随采用超声波三边定位的方法。三个超声波模块16构成一个三角形。主控板14控制超声波模块发射声波信号，声波信号碰到人体反射后被超声波节点接收，根据发射和接收的时间差，便可算出三个超声波模块与人体的距离，分别记为RA、RB、RC。主控板14根据三边定位的算法，得出箱体与用户4的相对距离。然后主控板14通过自动程控算法，判断相对距离是否大于预设的阈值距离，如果相对距离大于阈值，主控板14控制电机11行进；如果相对距离小于阈值，主控板14则通过PWM降低电机11的转速，从而放慢箱体的行进速度。
如图9所示，把手34与垫片36通过弹簧35连接；压力传感器5采用BF350电阻式压力应变片，安装在垫片36上。当用户握住把手34且给把手34施加压力时，弹簧35发生形变，通过垫片36使压力传感器5均匀受力，压力传感器5受到力的作用之后，其阻值也发生改变，然后通过全桥电路将压力传感器5改变的阻值转变为电压的改变，主控板14便可根据全桥电路输出电压的改变控制电机11的转速，达到控制箱体行进速度的目的。
如图10所示，通过压力传感器5阻值变化控制电机11速度的原理利用了桥式测电阻阻值的方法，其中，R1、R2、R3为阻值已知的电阻，且阻值相等。当不施加外界压力时，压力传感器5的阻值Rf与R1相等，此时B和D两点之间无电压差；当用户施加压力之后，阻值Rf发生变化，根据电路的分压原理：
上式中，Ue为锂电池17的供电电压；因此，电路的B、D两端产生一个电压差：
主控板14通过AD采样获取电压值Uo，并根据Uo的大小控制电机11的转速以达到控制箱体的行进状态。
如图11所示，金属网9的每根金属丝(金属丝的等效电阻记为R)一端与主控板14的一个GPIO口相连，另一端均接地；当外力破坏箱体造成金属网9的金属丝断裂，便会引起主控板相应的GPIO口电平发生变化，即从高电平变成低电平。主控板14检测到电平变化后立即控制声光报警模块8报警。
如图12所示，首先对RFID阅读器、压力传感器、超声波模块和GPS定位模块12进行初始化，然后主控板14采集相应的数据，并对数据进行整理和打包，通过RFID阅读器得到的数据控制电子锁的开关状态；通过压力传感器及超声波模块的数据控制电机的转速及转向；主控板14判断收集的数据是否齐全，如果齐全则通过GPRS通讯连接网络服务器，如果不齐全则重新采集数据；数据齐全且连接网络服务器成功之后，网络服务器判断是否接收到数据包，如果接收到数据包，则将数据发送给手机终端，如果没有接收到，则重新连接网络服务器；手机终端可通过数据库形成可视化界面；手机终端连接网络服务器之后，判断是否接收到数据包，如果接收到数据包，通过GSM模块发送给主控板，主控板接收到数据之后，对数据进行整理，控制电子锁的上锁和解锁以及电机的转动，如果没有接收到数据包，主控板14重新配置GSM模块，并重新接收网络服务器的数据。
Claims (8)
1.一种基于手机终端的智能箱包，包括箱体、把手、车轮、万向轮、安装在把手上的压力传感器、安装在把手钢管内的内置天线，安装在箱体内的金属网、超声波模块、声光报警模块、电子锁、隐私保护系统、电机、GPS定位模块、SIM900A通信模块、主控板和锂电池，其特征在于：所述的锂电池给主控板供电；内置天线为信号发送与接收端口，将信号传送到SIM900通信模块进行信号解调；金属网与主控板的GPIO口连接，主控板检测到GPIO口电平变化就会控制声光报警模块报警；隐私保护系统用于主人信息识别，将识别到的信息发送到主控板进行判别；主控板接收手机终端指令或根据隐私保护系统得到的主人信息数据控制电子锁的开关状态；GPS定位模块返回当前的经纬度信息，通过SIM900A通信模块将当前定位信息显示于手机终端；所述的车轮安装在箱体底部后侧，万向轮安装在箱体底部前侧；三个超声波模块分别安装在箱体内部的两侧面和顶面；电机安置在箱体内部底层，驱动车轮转动；主控板通过压力传感器的电压值大小和超声波模块的反射波信号控制电机的转速及转向。
2.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的箱体外安装有太阳能薄膜，太阳能薄膜给锂电池充电。
3.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的主控板采用STM32F103单片机，核心为ARM3芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的电机采用冯哈伯12V空心杯行星齿轮减速电机；电机通过电机固定盖与箱体固定；电机带有编码器；轴联器的一端与电机的输出轴通过紧固螺丝紧固，另一端通过D形凸台与电机孔柱的D形孔配合；电机孔柱的矩形凸台嵌入车轮的卡槽内。
5.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的声光报警模块实时监测箱体安全状态，并将状态返回至主控板。
6.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的SIM900A通信模块和内置天线构成GSM通信系统；SIM900A通信模块包括GSM模块；主控板向GSM模块输入AT指令，GSM模块收到指令后若指示GSM通信系统正常工作则会返回串口信号给主控板。
7.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的隐私保护系统包括RFID模块、应答器和RFID阅读器；用户随身携带的应答器具有ID号，RFID阅读器安装在箱体内；当应答器靠近RFID阅读器时，RFID阅读器将信号以时序方式下传至应答器，应答器响应后将ID号数据以时序方式上传至RFID阅读器，RFID阅读器读取ID号数据，确认用户身份；RFID模块识别RFID阅读器的信息后发送到主控板。
8.根据权利要求1所述的一种基于手机终端的智能箱包，其特征在于：所述的把手与垫片通过弹簧连接；压力传感器采用BF350电阻式压力应变片，安装在垫片上。
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