CN209992844U - 一种低功耗快递柜存取控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗快递柜存取控制系统，其技术特点是：CPU模块与蓝牙模块相连接并与手机通信，完成快递操作命令的传递功能，CPU模块与NB‑IOT模块相连接实现与后台终端的交互功能，CPU模块与RFID模块相连接实现扫码识别功能，CPU模块与语音模块相连接实现语音播放功能，CPU模块与唤醒按钮相连接进行系统唤醒并为系统供电，CPU模块与电源模块、唤醒电路相连接实现系统供电的切换控制功能，CPU模块通过驱动电路控制记忆合金电控锁的开关控制功能。本实用新型合理运用CPU模块、蓝牙模块、NB‑IOT模块的全速运行、休眠、深度休眠功能，从而有效地降低了系统功耗，同时，采用具有记忆合金丝电控锁，实现零功耗待机以及开锁低功耗。

Description

一种低功耗快递柜存取控制系统

技术领域

本实用新型属于快递存取控制技术领域，尤其是一种低功耗快递柜存取控制系统。

背景技术

目前，随着快递业务的快速发展，市场上涌现出了智能信报箱、信包箱、智能快递柜等多种储物存取装置。这些储物存取装置通常采用市电供电方式，在实际投放使用中，存在施工布线成本及用电成本较大等问题，并且线路本身日常维护巡检工作量较大，同时存在一定的安全隐患。上述储物存取装置的控制系统主要有以下形式：

(1)X86平台：其基于X86平台由计算机或工控机通过工业触控屏幕实现人机交互，由主控计算机或工控机通过与控制电路进行通讯实现物品的存取功能，此类系统整体功耗在100瓦左右，必须采用市电供电。

(2)Android、Linux平台：基于ARM构架采用Android、Linux为操作系统的工控机配合工业触模屏实现人机交互，由工控机与控制电路进行通讯实现物品存取功能，此类系统整机功耗在30瓦左右，也必须采用市电供电。

(3)单片机平台：主要应用于低端市场，基于8051或Cortex^TM-M0平台为核心，采用键盘配合12864液晶实现人机交互，单片机IO口直接控制驱动电路实现存取物品功能，该系统功能简单，人机交互感受差，功耗在5瓦左右，可不采用市电供电，但需要采用大功率电池组，并且电池更换周期较短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种低功耗快递柜存取控制系统，解决快递存取装置功耗高、人机交互感差以及由市电供电在运维过程中产生的高昂成本及安全隐患问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种低功耗快递柜存取控制系统，包括CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块、语音提示模块、唤醒按钮、RFID模块、电源模块、唤醒电路、驱动电路及电控锁；所述CPU模块与蓝牙模块相连接并与手机通信，完成快递操作命令的传递功能，CPU模块与NB-IOT模块相连接实现与后台终端的交互功能，CPU模块与RFID模块相连接实现扫码识别功能，CPU模块与语音模块相连接实现语音播放功能，CPU模块与唤醒按钮相连接进行系统唤醒并为系统供电，CPU模块与电源模块、唤醒电路相连接实现系统供电的切换控制功能，CPU模块通过驱动电路控制记忆合金电控锁的开关控制功能。

所述唤醒电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D21、二极管D22、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R55和电阻R56，所述CPU模块的一个IO端口连接电阻R55的一端和二极管D22的正极，电阻R55的另一端连接VCC3V3，二极管D22的负极连接5V电源接线端子和二极管D21的负极；CPU模块的另一个IO端口连接电阻R49、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接VCC3V3上，电阻R49的另一端连接电阻R50的一端和三极管Q1的栅极，电阻R50的另一端接5VGND，三极管Q1的发射极接5VGND，三极管Q1的集电极与二极管D21的正极及电阻R48的一端相连接，电阻R48的另一端与三极管Q2的栅极及电阻R47的一端相连接，电阻R47与三极管Q2的发射极相连接，三极管Q2的集电极与5V电源相连接。

所述CPU模块采用低功耗Cortex^TM-M3为内核的ARM芯片，所述蓝牙模块采用nRF51822为核心的BLE4.0模块。

电控锁采用由镍钛合金材料制作的记忆合金电控锁。

所述电源模块采用电池与太阳能电池板组合方式。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用低功耗Cortex^TM-M3为内核的ARM芯片，对低功耗蓝牙及CPU电源管理进行优化处理，更加合理运用CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块的全速运行、休眠、深度休眠功能，从而有效地降低了系统功耗。

2、本实用新型通过低功耗蓝牙与手机实现人机交互功能，避免采用工业触摸屏或液晶显示器导致的高功耗，合理地控制CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块的工作模式，从而降低主机功耗，同时，采用具有记忆合金丝电控锁，实现零功耗待机以及开锁低功耗。

3、本实用新型可通过NB-IOT模块可定时或特定条件等方式将系统运行状态相关运行数据上传至后端平台，保证快递系统的安全可靠运行。

4、本实用新型可采用锂电池、太阳能电池、碱性电池进行供电，更换电池成本低且易于采购，同时避免采用市电导致运维成本及安全问题。

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为本实用新型的唤醒电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。

一种低功耗快递柜存取控制系统，如图1所示，包括CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块、语音提示模块、唤醒按钮、RFID模块、电源模块、唤醒电路、驱动电路及电控锁。CPU模块与蓝牙模块、NB-IOT模块、语音提示模块、唤醒按钮、RFID模块、电源模块、唤醒电路和驱动电路相连接，该驱动电路与电控锁相连接。CPU模块与蓝牙模块相连接实现与手机的通信功能，完成快递操作命令的传递功能。CPU模块与NB-IOT模块相连接实现与后台终端的交互功能。CPU模块与RFID模块相连接实现扫码识别功能。CPU模块与语音模块相连接实现语音播放功能。CPU模块与唤醒按钮相连接进行系统唤醒并为系统供电。CPU模块与电源模块、唤醒电路相连接实现系统供电的切换控制功能。CPU模块通过驱动电路控制记忆合金电控锁的开关控制功能。

如图2所示，唤醒电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D21、二极管D22、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R55和电阻R56。CPU模块的一个IO端口(RB10)连接电阻R55的一端和二极管D22的正极，电阻R55的另一端连接VCC3V3，二极管D22的负极连接5V电源接线端子和二极管D21的负极；CPU模块的另一个IO端口(RB9)连接电阻R49、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接VCC3V3上，电阻R49的另一端连接电阻R50的一端和三极管Q1的栅极，电阻R50的另一端接5VGND，三极管Q1的发射极接5VGND，三极管Q1的集电极与二极管D21的正极及电阻R48的一端相连接，电阻R48的另一端与三极管Q2的栅极及电阻R47的一端相连接，电阻R47与三极管Q2的发射极相连接，三极管Q2的集电极与5V电源相连接。

在本实施例中，CPU模块采用低功耗Cortex^TM-M3为内核的ARM芯片，蓝牙模块采用nRF51822为核心的BLE4.0模块，NB-IOT模块采用BC95_B5模块，RFID模块采用市场上常用的无线射频识别芯片，语音提示模块可以采用扬声器或其他语音播放器，电源模块采用锂电池和/或太阳能电池组合供电方式。

在本实施例中，电控锁采用由镍钛合金材料制作的记忆合金电控锁，该类电控锁最大优点在于开启电压小同时对电路不会产生任何的干扰，因此，整个系统可以采用最低3V的供电电压，且不需要采用任何电源隔离措施，配合系统的低功耗和休眠技术可大幅度减小供电电池、太阳能电池板的体积(即节数)，同时增大的电池更换的周期。

本实用新型的工作原理为：系统工作时在无人使用的情况下处于休眠状态，休眠时功耗几乎为0，当需要使用时可通过按压唤醒按钮快速唤醒，如图2所示，当唤醒按钮被按下后三极管Q2导通为CPU供电，当CPU进行自检结束后，将RB9脚置高电平，此时即使松开唤醒按钮，三极管Q2仍然导通为整个系统供电。在系统被唤醒后，由语音提示模块提示设备已准备好。此时，用户可通过手机微信、APP扫描体统识别二维码与蓝牙模块模块(BLE4.0模块)进行通讯，由手机端与BLE模块进行人机交互，BLE模块将获得的操作命令发送至CPU模块，由CPU模块根据操作命令控制驱动电路及电控锁完成相应的存取功能。当系统RFID模块收到刷卡命令后，将用户ID发送至CPU模块，由CPU模块控制驱动电路及电控锁完成存取功能。当系统被唤醒后由CPU模块进行计时，在管理员设置的时间内对系统没有进行操作，CPU将通过操作系统(μC/OS-II)对CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块进行休眠设置，同时将其RB10脚置低电平，此时三极管Q2断开完成系统与电源完全断开连接，此时CPU及其操作系统仅有少部分功能在工作，主要是用于对系统电源、设备状态的检测，当系统出现异常时将快速启动NB-IOT将相关信息及数据上传至后端平台。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种低功耗快递柜存取控制系统，其特征在于：包括CPU模块、蓝牙模块、NB-IOT模块、语音提示模块、唤醒按钮、RFID模块、电源模块、唤醒电路、驱动电路及电控锁；所述CPU模块与蓝牙模块相连接并与手机通信，完成快递操作命令的传递功能，CPU模块与NB-IOT模块相连接实现与后台终端的交互功能，CPU模块与RFID模块相连接实现扫码识别功能，CPU模块与语音模块相连接实现语音播放功能，CPU模块与唤醒按钮相连接进行系统唤醒并为系统供电，CPU模块与电源模块、唤醒电路相连接实现系统供电的切换控制功能，CPU模块通过驱动电路控制记忆合金电控锁的开关控制功能。

2.根据权利要求1所述一种低功耗快递柜存取控制系统，其特征在于：所述唤醒电路包括三极管Q1、三极管Q2、二极管D21、二极管D22、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R55和电阻R56，所述CPU模块的一个IO端口连接电阻R55的一端和二极管D22的正极，电阻R55的另一端连接VCC3V3，二极管D22的负极连接5V电源接线端子和二极管D21的负极；CPU模块的另一个IO端口连接电阻R49、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接VCC3V3上，电阻R49的另一端连接电阻R50的一端和三极管Q1的栅极，电阻R50的另一端接5VGND，三极管Q1的发射极接5VGND，三极管Q1的集电极与二极管D21的正极及电阻R48的一端相连接，电阻R48的另一端与三极管Q2的栅极及电阻R47的一端相连接，电阻R47与三极管Q2的发射极相连接，三极管Q2的集电极与5V电源相连接。

3.根据权利要求1或2所述一种低功耗快递柜存取控制系统，其特征在于：所述CPU模块采用低功耗Cortex^TM-M3为内核的ARM芯片，所述蓝牙模块采用nRF51822为核心的BLE4.0模块。

4.根据权利要求1或2所述一种低功耗快递柜存取控制系统，其特征在于：电控锁采用由镍钛合金材料制作的记忆合金电控锁。

5.根据权利要求1或2所述一种低功耗快递柜存取控制系统，其特征在于：所述电源模块采用电池与太阳能电池板组合方式。

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