摘要：文章針對列車上遺失東西的現象，設計了列車貨物防丟系統。該列車貨物防丟系統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，通過無線互聯技術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有效的避免了列車上物品的丟失，為列車上的防丟設備提供技術支持。

　　關鍵詞：列車防丟;機械智能鎖;防丟器

　　引言

　　北京交通大學的王全新提出了基于RSSI防丟系統的設計[1]，海軍航空大學岸防兵學院的姚剛等人設計了基于Android與單片機的軍用重要物資位置監控系統[2]，浙江師范大學工學院的周崇秋等人將傳統的旅行箱與物聯網技術相結合，設計采用ARM系列內核為Cortex-M3作為控制芯片，結合GPRS裝置、GPS定位裝置及無線藍牙技術等，依托了OneNET物聯網開放平臺開發了一種旅行箱智能防丟系統[3]。但是這些方法都沒有對列車上的貨物防丟系統進行研究分析，在鐵路網絡的不斷完善與高速發展的今天，選擇鐵路出行的人越來越多，但是列車上遺失東西的現象經常在身邊發生，如行李箱、手提包之類的重要物品丟失，針對這些現象，列車貨物防丟系統由此產生。該列車貨物防丟系統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，為此創新性的設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，沿用了以前的發射抑制原理，無線電波由傳感器發出，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[4](BluetoothLowEnergy)，即Bluetooth4.0或者BluetoothSmart，該技術是傳統藍牙技術、高速藍牙技術和低功耗藍牙技術的集合。綜上所述，該列車貨物防丟系統有效的防止了列車上物品的丟失，為列車上的防丟設備提供技術支持。

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　　1基本原理

　　該系統根據貨物體積大小分為機械智能鎖和便攜防丟器兩種硬件設備，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送信號，人們隨身攜帶的手機進行顯示狀態及操作控制。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關鍵技術

　　2.1低功耗藍牙BLE技術

　　此系統的智能鎖與防丟器采用低功耗藍牙BLE技術，BLE是藍牙4.x核心規范的延展，多用于物聯網技術。與傳統藍牙相比，其物理層幾乎全新，僅有部分派生于傳統藍牙中的基本傳輸速率(BasicRateradio，BR)。BLE采取全新廣播機制，便于設備發現并建立連接。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備和應用程序，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，非常適用于物聯網應用場景。

　　2.2NFC

　　NFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術[5]，這種NFC模塊能夠允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸交換數據。本實施例采取它的另一種使用方式，用來給智能鎖系統供電。具體設計思路如下：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天線端經過整流穩壓電路穩定電壓值，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，通過藍牙連接協議連接其他藍牙設備。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，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，實現鎖定。同時在卡簧處安裝有NFC能量收集線圈，當每次使用者使用時，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產生能量進而給蓄電池反向充電，NFC能量收集技術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航。3為鎖頭，機構簡單，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軟件系統的整體設計

　　此防丟系統的配套軟件的主要功能在配置、控制和關于軟件三方面進行設計，在技術上，結合BLE和NFC技術首先搭建物聯網，然后建立基站。

　　4結論

　　(1)可折疊式智能鎖在保證不占用空間優化的同時，依靠無線互聯技術有效的實現了列車上物品的丟失。(2)NFC能量收集技術的使用大大延長了智能鎖系統的使用時間。(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。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尋物，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防丟系統設計與距離轉化算法優化[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控系統[J].軟件導刊，2019(10)：121-124.

　　[3]周崇秋，沈瑾佳，蔡其恩，等.基于物聯網技術的智能旅行箱防丟系統[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