摘要：文章針對列車上遺失東西的現(xiàn)象，設(shè)計了列車貨物防丟系統(tǒng)。該列車貨物防丟系統(tǒng)由硬件裝置和軟件平臺兩部分組成。硬件裝置針對體積大小不同的貨物設(shè)計了智能鎖和防丟器，包括低功耗藍牙無線傳輸模塊、蜂鳴報警模塊、NFC能量收集模塊等，具有物品防丟保護和定位查找功能。軟件平臺與硬件裝置相配合使用，通過無線互聯(lián)技術(shù)對硬件裝置來進行操作控制。研究表明，該列車貨物防丟系統(tǒng)有效的避免了列車上物品的丟失，為列車上的防丟設(shè)備提供技術(shù)支持。

　　關(guān)鍵詞：列車防丟;機械智能鎖;防丟器

　　引言

　　北京交通大學(xué)的王全新提出了基于RSSI防丟系統(tǒng)的設(shè)計[1]，海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院的姚剛等人設(shè)計了基于Android與單片機的軍用重要物資位置監(jiān)控系統(tǒng)[2]，浙江師范大學(xué)工學(xué)院的周崇秋等人將傳統(tǒng)的旅行箱與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計采用ARM系列內(nèi)核為Cortex-M3作為控制芯片，結(jié)合GPRS裝置、GPS定位裝置及無線藍牙技術(shù)等，依托了OneNET物聯(lián)網(wǎng)開放平臺開發(fā)了一種旅行箱智能防丟系統(tǒng)[3]。但是這些方法都沒有對列車上的貨物防丟系統(tǒng)進行研究分析，在鐵路網(wǎng)絡(luò)的不斷完善與高速發(fā)展的今天，選擇鐵路出行的人越來越多，但是列車上遺失東西的現(xiàn)象經(jīng)常在身邊發(fā)生，如行李箱、手提包之類的重要物品丟失，針對這些現(xiàn)象，列車貨物防丟系統(tǒng)由此產(chǎn)生。該列車貨物防丟系統(tǒng)由硬件和軟件裝置兩部分組成。

　　由于列車上貨物主要是在行李架上，并且行李架上大都是體積較大的物品，為此創(chuàng)新性的設(shè)計了智能鎖進行防丟保護。對于其他一些體積較小的個人物品則采用防丟器進行防丟保護。通過手機與智能鎖和防丟器進行連接，沿用了以前的發(fā)射抑制原理，無線電波由傳感器發(fā)出，手機端接收信號。手機端對智能鎖進行通斷控制。對于防丟器，如果手機端能接收到防丟器藍牙信號就不報警，但是如果它們之間的距離超過預(yù)定的距離時，移動手機就接收不到傳感器的信號，從而通過蜂鳴報警模塊發(fā)出報警，向使用者提出警告。其中防丟器采用低功耗藍牙技術(shù)[4](BluetoothLowEnergy)，即Bluetooth4.0或者BluetoothSmart，該技術(shù)是傳統(tǒng)藍牙技術(shù)、高速藍牙技術(shù)和低功耗藍牙技術(shù)的集合。綜上所述，該列車貨物防丟系統(tǒng)有效的防止了列車上物品的丟失，為列車上的防丟設(shè)備提供技術(shù)支持。

　　通信論文投稿刊物：《中國新通信》雜志是由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管，中國電子學(xué)會主辦。《中國數(shù)據(jù)通信》雜志社編輯出版的集權(quán)威性、實用性、技術(shù)性、普及性于一體的數(shù)據(jù)通信專業(yè)技術(shù)刊物。技術(shù)版為月刊。

　　1基本原理

　　該系統(tǒng)根據(jù)貨物體積大小分為機械智能鎖和便攜防丟器兩種硬件設(shè)備，以及在手機端的軟件控制平臺。其中智能鎖與防丟器上的傳感器向手機端發(fā)送信號，人們隨身攜帶的手機進行顯示狀態(tài)及操作控制。采用可折疊拉伸的機械智能鎖與手機移動APP相搭配實現(xiàn)鎖閉防丟功能，對于小件物品，如手提包、背包，采用BLE防丟器與手機移動APP搭配使用起到保護作用。

　　2關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1低功耗藍牙BLE技術(shù)

　　此系統(tǒng)的智能鎖與防丟器采用低功耗藍牙BLE技術(shù)，BLE是藍牙4.x核心規(guī)范的延展，多用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。與傳統(tǒng)藍牙相比，其物理層幾乎全新，僅有部分派生于傳統(tǒng)藍牙中的基本傳輸速率(BasicRateradio，BR)。BLE采取全新廣播機制，便于設(shè)備發(fā)現(xiàn)并建立連接。BLE延遲低、速度快，從開始建立連接到連接建立完成僅需3ms。新的通用屬性配置文件則簡化了硬件設(shè)備和應(yīng)用程序，提升了用戶體驗。BLE僅需紐扣電池供能，其峰值電流低、功耗小、工作周期短，非常適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。

　　2.2NFC

　　NFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)[5]，這種NFC模塊能夠允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸交換數(shù)據(jù)。本實施例采取它的另一種使用方式，用來給智能鎖系統(tǒng)供電。具體設(shè)計思路如下：測定NFC讀卡器端場強，采用匹配頻率合適的線圈進行一次采集，線圈位置置于車體上避免干擾，在NFC天線端經(jīng)過整流穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓值，與芯片電路板連接來對可充電電池進行充電。

　　2.3藍牙程序原理

　　連接程序由ARM公司提供，通過藍牙連接協(xié)議連接其他藍牙設(shè)備。通過檢測信號失真率檢測顯示。在信號過低或斷開連接時會驅(qū)動蜂鳴器進行報警。

　　2.4機械智能鎖

　　智能鎖示意圖以及智能鎖工作原理圖，使用時只需轉(zhuǎn)動折疊拉桿然后完成鎖頭連接即可。其中：1為伸縮杠，鎖頭位于伸縮杠尖端，伸縮杠可以沿著其軸線方向進行任意長度伸縮。在無乘客使用時為收縮狀態(tài)，有乘客取用時將其拉伸開，作為防丟裝置的保護橫梁，同時拉伸后可將卡簧送至鎖頭處，完成鎖閉。

　　2為通孔的卡簧，能延長至鎖處，實現(xiàn)鎖定。同時在卡簧處安裝有NFC能量收集線圈，當(dāng)每次使用者使用時，通過把鎖扣在車體上，卡簧上的線圈與車體上的線圈相互感應(yīng)產(chǎn)生能量進而給蓄電池反向充電，NFC能量收集技術(shù)的使用使得蓄電池的使用壽命得到大大延長。該蓄電池可作為電源直接給智能鎖供電同時也可以作為備用電源來給智能鎖進行續(xù)航。3為鎖頭，機構(gòu)簡單，實用性強;4為儲物倉，大小為1000*400mm，基本可以放下日常行李。

　　3軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計

　　此防丟系統(tǒng)的配套軟件的主要功能在配置、控制和關(guān)于軟件三方面進行設(shè)計，在技術(shù)上，結(jié)合BLE和NFC技術(shù)首先搭建物聯(lián)網(wǎng)，然后建立基站。

　　4結(jié)論

　　(1)可折疊式智能鎖在保證不占用空間優(yōu)化的同時，依靠無線互聯(lián)技術(shù)有效的實現(xiàn)了列車上物品的丟失。(2)NFC能量收集技術(shù)的使用大大延長了智能鎖系統(tǒng)的使用時間。(3)BLE防丟器在手機和防丟器藍牙之間建立連接，每15秒自動檢測一次連接狀態(tài)。將防丟器放在要防丟的小件物品上，一旦物品離開手機的距離超過一定范圍，防丟器蜂鳴報警，同時手機立即發(fā)出報警。(4)防丟器有兩種工作模式。一種普通模式，一種Beacon廣播模式。兩種模式功耗和功能都有不同。普通模式耗能少具有雙向?qū)の铮�以及防丟功能。Beacon廣播模式除了普通模式的功能外，還有定位和自定義廣播功能，功耗相對增加。

　　參考文獻：

　　[1]王全新，許仕旺.基于RSSI防丟系統(tǒng)設(shè)計與距離轉(zhuǎn)化算法優(yōu)化[J].中國新通信，2019，21：57-59.

　　[2]姚剛，孫濤，桑德一，等.基于Android與單片機的軍用重要物資位置監(jiān)控系統(tǒng)[J].軟件導(dǎo)刊，2019(10)：121-124.

　　[3]周崇秋，沈瑾佳，蔡其恩，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能旅行箱防丟系統(tǒng)[J].電腦編程技巧與維護，2019(01)：118-119+150.

　　作者：張金玉，劉波，宋炳松，王師偉，崔祥成