便于外卖公司监管的骑手智能头盔设计

李茂恩，张雨兰，唐 羽，刘佳金，刘康伟，韦 颖

（安徽三联学院电子电气工程学院，安徽 合肥 230601）

0 引言

随着互联网技术的飞速发展,移动支付的不断创新,线上消费的便捷化,人们的消费逐渐提高,加之懒人经济的盛行,外卖行业成了这两年的新兴产业,外卖骑手这个职业也逐渐走进大众视线。 很多配送公司包括其他外卖平台配送的监管系统也在慢慢形成。 一般的外卖骑手无论是接单或者是与商家、买家沟通都是通过手机实现的,有时在骑行中也会操作手机。 一方面,配送流程都需要骑手手动操作比较烦琐,不利于解放骑手和提高效率,后台的管理维护性也较差；另一方面,骑行过程的如果还要接单,骑手的安全没有保障。因此简化、集成骑手配送过程,实现整个流程的智能化、便利化是很有必要的。 本文提出了便于外卖公司监管的骑手智能头盔,来提高骑手配送途中的安全性以及实现配送流程的智能化和便利化［1］。

1 国内外骑手智能头盔成功案例分析

2020 年8 月4 日,在昌平交通支队开展的“一盔一带,安全守护”主题宣传活动中,由美团点评集团研发的智能头盔首次亮相。 通过蓝牙和手机相连的方式,可实现对骑手头盔佩戴情况的实施监督,有效提高了头盔佩戴率,增加了骑手配送过程的安全性。 这款智能头盔在普通安全头盔的基础上,加入了戴盔监测功能。 智能头盔内的感应器通过蓝牙与骑手App 连接,进而连接至外卖公司后台大数据系统,美团点评集团公司后台人员可实时查看骑手头盔佩戴情况。 骑手从接单开始至订单完成,期间头盔佩戴率为80%以上才算合格,而工作人员通过后台可实时查看骑手在配送过程中的头盔佩戴情况。 当骑手将头盔摘下后,骑手后台管理数据立即变成“未佩戴”3 个字。 为了保障骑手夜间骑行安全,公司在研发智能头盔时还加入了夜间警示灯功能,警示灯能够自动识别夜间工作模式并自动开启频闪,对后车进行提醒,防止后车追尾。

国外一家创新品牌Cross Helmet,设计了一款足够智能的头盔,更是使用了战斗飞行员的头盔外形,采用气泡是圆弧风镜使视野达到了最大化,打造了360°无死角的视觉角度。 这一切的实现都是因为这款头盔植入的AR 技术,使头盔的前端显示器能显示后置摄像头的图像。 摩托骑行中事故的发生,往往是因为在行进过程中,车手的视野大致只有60°左右,并会随着速度的加快逐渐缩小,而后方的170°就成为完全的不可视区域。这款骑行头盔就恰恰弥补了这种缺陷,使后方区域通过摄像头的映射,投影在前方的抬头显示器上,这样前方与后方完美配合,就能产生360°可视无死角的效果。让骑手的骑行不但安全,而且视野开阔。 它还可以通过蓝牙与手机App 进行连接,这样抬头显示器就能扩展更多的性能［2］。

针对以上两个案例,本文提出了一款新型智能头盔,它的功能种类较多,包含了语音功能、通信功能、自动报警功能、GPS 定位等,能够有效地帮助骑手在骑行过程中解决一些突发问题,也能够在骑手出现突发意外时快速定位到骑手位置,能够快速解决问题。

2 便于外卖公司监管的智能头盔的方案设计

2.1 系统设计

智能外卖头盔的前置摄像头记录骑手途中所遇交通情况,内嵌GPS 定位模块,通过物联网反馈至系统平台,便于管理；语音输入功能可实现自动接单,送餐途中时间上会进行提醒和系统引导。 利用单片机为处理中心,语音模块、显示装置、GPS 模块、蜂鸣器等模块搭建出一个完整的便于外卖公司监管的骑手头盔。 本系统可以实时显示骑手地理位置,可以设置自动完成固定接单操作,并且将路况进行传输,在公司平台以实现数据共享。 在软件方面则由频率计算、相位分析、显示程序、数据分析和数据传输和无线传输模块组成。 设计合理、简单易懂、价格低廉,使单片机在控制中得到充分应用,具有较大的实用价值。 另外,头盔采用碳纤材料轻便强度更大,外涂有反光材料,在夜间也可保障骑手安全。

图1 系统实现

2.2 硬件设计

头盔主控部分STM32 单片机,使用单片机将GPS、语音系统、蓝牙系统等主要模块进行连接。 本系统使用一块STM32F103C8T6,STM32F103C8 主芯片一片,贴片8M 晶振(通过芯片内部PLL 最高达72M）ST 官方标准参数,LM1117-3.3V 稳压芯片,最大提供800mA 电流,一路miniUSB 接口,可以给系统版供电,预留USB 通讯功能,标准JTAG 下载口一个,支持JLink,STLink,BOOT选择端口,IO 扩展排针20pin x 29、电源指示灯1 个。功能指示灯一个,用于验证IO 基本功能。

本文将语音模块通过单片机的IO 口进行连接,从而实现单片机为主体控制各功能模块。 针对GPS 系统,我们采用的是将GPS 的GND,VCC,TXD,RXD 分别与单片机的GND,VCC,RXD2,TXD2 连接,使GPS 定位能够正常运作。 蓝牙模块本文采用的是将蓝牙的SPI或串口与单片机通信,单片机只需要使用串口或SPI,根据模块提供的指令集进行通信即可。

在头盔顶部,我们采用太阳能板为头盔提供电量,而且头盔内部含有锂电池,在白天的时候可以利用太阳能进行充电。 若在阴天,无法使用太阳能充电时,可以使用头盔专配的充电器进行充电［3］。

2.3 软件设计

在软件设计方面,本文设计采用了云平台模式,分别为语音模块、通信模块、GPS 模块、显示模块、报警系统。 语音模块采用语音识别芯片和一些附属电路,方便主系统控制。 通信模块采用固定的编码器件例如PT2262/2272 等,直接连接,方便使用。 GPS 模块采用北斗卫星导航定位系统,即可导航,又能定位。 显示模块采用OLED 程序完成信息更新,定义核心控制器,完成OILED 的数据显示,保持数据的完整性。 报警系统采用蜂鸣器和通信系统组成,遇到意外直接报警。

2.4 软件描述

2.4.1 实时查询位置

头盔系统装有北斗定位模块及移动网络数据收发模块,开机后头盔系统会通过TCP 协议自动连接监控室内的服务器,连接完成后,头盔会通过北斗卫星获得的实时经纬度、速度及时间信息发送给服务器,服务器可调用地图显示,并转发给用户,用户便可以随时跟踪外卖的整个配送过程,获得可预期的配送服务。

2.4.2 实时语音导航系统

在骑手赶时间时,可以通过智能语音进行接单和路线导航,这样就可以避免骑手在骑车的同时去操控手机,导致自身安全受到危害,在骑手送单的过程中,智能语音还可以播报当前红绿灯情况,提醒骑手不能闯红灯,这样也就降低了骑手的交通事故发生率。

2.4.3 事故一键报警

头盔系统装有移动网络模块,按键及易断金属丝,移动网络模块用于发送短消息及拨打语音电话。 易断金属丝固定在头盔边缘,一般情况下不会发生断裂,但当头盔破裂时,金属丝会立即断裂。 当配送员因某些意外发生事故时,若事故严重,导致头盔破裂或配送员主动按下一键报警,主控芯片会立即检测到信号,并控制移动网络模块向亲属发送求救短信,并拨打“110”。

2.4.4 头盔材质

该头盔所使用的是碳纤材料,它不仅硬度大还轻便,在骑车和使用的时候都比较方便和舒适,并且我们还在外部涂上反光材料,在夜间骑车时,通过灯光反射,可以让汽车的驾驶员发现骑手,这样就可以避免夜间行车时,骑手出现安全问题。

3 结语

通过一系列的分析,我们发现此外卖智能头盔不仅能起到以往普通头盔的保护作用,更重要的是解决现有配送安全事故的问题,大大提高了配送人员的安全性。 当然此头盔还有一些不足之处:在使用时,需要通过一定的人为成本来确保配送人员的系统上线无误；模块的位置过于分散还需要专业的制作使全部模块集成化。 希望未来,我们能真正将外卖智能安全头盔投入市场,在提高外卖配送的效率的同时降低外卖配送的事故发生率,保障配送人员的安全。 尽管这款头盔现在仍然存有一些细节等待完善,但相信不远的将来,这款头盔或与其相似的产品必将得到广泛的推广。 等到那时外卖配送将不会再是高危职业,再也不会有等待外卖的焦虑,我们的生活也将更加方便。