基于人脸识别的空间可变智能云储物柜

本项目采用空间可变的结构来提高空间利用率和通用性，采用人脸识别的身份凭证方式解决易丢失、易遗忘的问题，进而解决传统储物柜所存在的问题。本项目采用了微信小程序及网页的形式作为客户端后台监控中心，使得用户可以通过手机就能便携地进行注册并绑定个人信息、人脸信息，从而可以使用本项目人脸识别的方式进行取件并且管理员可以通过电脑网页对各地储物柜运营状态进行监控和分析。储物柜能实时与后台服务交互数据，能够在服务端更加快速和安全地保存、处理数据。

1 人脸识别智能储物柜介绍

在目前社会高速发展的时代大背景下，很多场合都对储物柜有着巨大的需求，商场需要储物柜来给顾客提供临时寄存，快递公司需要储物柜来给园区居民提供快递寄放，除此之外游泳馆、体育馆、洗浴中心等公众场合都离不开对储物柜的需求。然而目前市面上大部分所使用的储物柜中，多采用固定空间结构形式，用户身份凭证则多采用条码、IC卡、指纹或密码输入等方式。固定空间结构显然不能很好地提高空间利用率，并且不同使用场合需要定制不同规格的储物柜，这大大降低了储物柜的通用性；而用户身份凭证方面，传统的这些方式均解决不了易丢失、易遗忘、携带不方便等问题。

为了解决以上所述的这些问题，我们构思出一套全新的解决方案。本项目采用空间可变的结构来提高空间利用率和通用性，人脸识别准确率可以达到97.8%以上（卢虹竹.基于深度学习算法的人脸识别管理系统[J].信息技术,2019），所以我们采用人脸识别的身份凭证方式解决易丢失、易遗忘的问题。通过这次项目，对目前市面上的储物柜方案进行更深入的研究和了解，设计并制造出新的储物柜解决方案，解决人民日常生活中的实际问题。

2 系统总体设计

如图1所示，整个作品由四部分系统构成，分别为控制系统、核心系统、服务端和客户端。

其中核心系统和控制系统主要与硬件进行交互，部署在储物柜上。控制系统我们考虑到STCC52引脚不够（周建寅,谢超,姜婷婷.基于STM32步进电机控制器的设计研究[J].现代商贸工业,2019,40(35):215-216），所以最终我们决定使用I/O口较多的STM32芯片。核心系统上的人机交互界面程序采用Qt图形编程框架，涵盖存件、取件及管理等主要功能。核心系统搭载一个10英寸的触摸显示屏、摄像头模块以及尺寸识别模块电路，通过显示屏可实时向用户反馈界面信息并接受用户的操作指令，通过摄像头可以捕获用户的人脸图像进而识别用户身份，通过尺寸识别模块可以识别所要存储物品的尺寸大小进而自动分配出合理的空间大小。服务端则部署在云端，采用x86架构的Linux主机，可在Linux上安装OpenCV（陈超,黄佳.基于深度学习的树莓派人脸与表情识别系统研究与设计[J].网络安全技术与应用,2019）进行深度的人脸辨识，后端程序主要采用Python编程语言，负责对上传的人脸图像进行识别与处理，以及其他的一些服务程序逻辑处理，数据库采用关系型的MySQL数据库，主要储存人脸图像信息及用户身份信息。客户端则是用户在手机上开启的微

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信小程序，用于用户信息采集及信息展示等。

3 硬件设计

韶关3.1 控制系统

学控制系统采用STM32作为主控部院基分，联合电子门锁、步进电机对储物柜 的门和隔间进行控制。采用意法半导体陈于恩

公司的STM32F103ZET6芯片，主控芯典人片可以把从核心部分获取到的数据进行 分析处理，同时获取从核心系统传来的王脸指令，然后对指令进行相应的事件动作丽琴

识处理，再将处理结果反馈到电子门锁和步进电机的驱动，实现对储物柜硬件上林

别的控制。核心系统与控制系统之间通过家串口协议进行通讯，核心系统向控制系俊

的统发送控制指令，而控制系统则对电机朱

空组和电子锁进行控制和检测，从而控制灿隔板移动分配空间，以及控制门锁的开维

间关，控制系统的硬件组件如图2所示。张

可3.2 空间变更部分

惠空间变更通过步进电机操控连杆从烽

变而对储物柜隔间位置进行更改，进而改 智变储物间的空间。步进电机受控制系统丁

的操控，控制系统从核心系统接收到待 能凡

存物品的大小后，进行一系列的分析计云算，得出需要的储物间大小。在控制系储统的操纵下，带动储物间隔板运动，从而可以任意扩大和缩小空间。相较于固物定空间大小的储物柜，本项目储物柜空柜间利用率得到质的提升，最大可将空间

图1 系统总体架设框图

图2 控制系统硬件组成框图ELECTRONICS WORLD󰉾技术交流利用率提高到300%，总体更加经济适用，同时存件步骤也简便。信小程序和云服务器实现用户的便捷操作以及智能储物柜数据的快速传输、存储与更新（王传杰,孙玉昕,饶茜雅,廖楚媛.利用微信小程序的智能储物柜[J].福建电脑,2019）。用户可以按照指引，在客户端上进行帐号注册，绑定个人信息，并利用手机摄像头采集个人人脸。通过与服务端联网通信，交互数据。同时网页形式地后台监视平台可供储物柜管理员实时查看投放至各地的储物柜状态信息以及统计数据，以便对储物柜的升级改造及相关服务进行更好地完善。4 软件设计

4.1 人脸识别部分

本项目的人脸识别部分是在核心部分和云端相互协作上实现，核心系统和云端均为Linux操作系统，核心系统上通过Eigenfaces（特征脸）算法进行简单的人脸捕获及分析，然后在云端系统上结合腾讯云人脸识别API接口进行深度的人脸身份辨认（张梦翔.基于云服务的嵌入式人脸识别系统设计与实现[J].苏州大学,2017）。腾讯云人脸识别服务具有静态活体检测、人脸识别、人员搜索等一系列功能，并且精准识别、稳定可靠、实时响应等优点，人脸比对在2017年的LFW测评准确度高达99.80%，人脸搜索在MegaFace竞赛百万规模中首选识别率83.29%排名第一，服务可用性超过99.9%。4.2 服务端部分

此部分使用国内领先的云计算提供商阿里云的服务器作为服务端系统。服务端以暴露API接口的形式接收来自核心系统的业务逻辑请求，并建立数据库存储本项目各部分系统的运转情况以及客户信息、储物柜信息。线下储物柜在收到相应的指令后，与服务端通信。服务端接收到请求后，给快件对应的用户发送取件通知，从而为核心系统服务。服务端也能对线下储物柜的状态信息进行实行状态监控，存储快递柜货物存放信息等，从而保证线下储物柜能够安全正常地工作。同时，该服务端也为客户端的微信小程序提供接口，方便客户端进行各种请求操作以及查阅用户的历史存取记录情况，增加更良好的用户体验以及系统的协调性、稳定性。4.3 客户端部分

此部分采用微信小程序和网页的形式为载体，与用户进行交互，利用微5 总结

随着物联网和人工智能等技术的发展，未来智能快递技术瓶颈将不断被突破，本项目的储物柜不需要消耗打印耗材，全程无人管理，不需要专人维护，可实现真正意义上的“无人管理”、“自主运营”，而储物柜存储空间的可变性可根据情况需求自由分配空间，极大程度上提升了空间利用率和场景通用性。与此同时，随着结构的升级，智能储物柜材料的改进、储物能力将会进一步提升，人们对储物空间的需求越来越大，未来智能储物柜的使用场景也将进一步扩大。

基金项目：韶关市科技计划项目（项目编号：2019sn056）。作者简介：丁凡（1982—），男，湖北云梦人，博士，副教授，主要研究方向：嵌入式系统和无线通信系统。

电磁辐射是无线电通信中不可避免的问题，会对周边居民健康造成危害，对电子设施造成电磁干扰。基于此，本文将中短波天线的电磁辐射为研究对象，从电磁辐射原理与特性入手，结合工作实践，阐述中短波天线电磁辐射干扰的有效控制策略，为无线电通信的推广应用提供帮助。

短波天线是指工作频率在3MHz-30MHz的广播，通过电离层对无线电的反射作用，实现信号传播；中波天线是指工作频率在300kHz-3MHz的广播，通过垂直铁塔天线实现信号传播。在中短波天线的传播中，电磁辐射需遵循《电磁辐射防护规定》与《环境电磁波卫生标准》，将辐射强度控制在规范内，防止电磁污染。

线电能量产生影响。在天线发射或接收信号的过程中，可利用高频电流在周边区域形成电磁场，这一电磁场处于动态变化状态，会在天线周边区域产生位移电流，位移电流也会形成电磁场，通过变化电磁场的相互循环作用，形成电磁辐射。在电磁场的场强固定时，波源的频率与电流呈正相关，电流与电磁辐射能量呈正相关，产生的电磁能量越多，电磁辐射的影响范围越广。

（1）短波天线电磁辐射分析：在短波天线辐射中，短波天线周边区域的电场强度与天线的水平距离呈负相关，强度分布受短波天线工作频率与工作模式的影响。在短波天线的近场区，场强值越大，电场强度的降低数量越快。同时，短波天线的电磁辐射方向为波源→空中，所以短波天线在地面传播的电磁波极易衰减，电磁辐射的影响远小于中波天线。（2）中波天线电磁辐射分析：中波天线辐射分为单塔天线辐射与双频共塔天线辐射，单塔天线辐射的场强为不同电流辐射场强的矢量和，在

国家广播电视总局602 1 中短波天线电磁辐射分析

相关研究表明，在日常工作生活中，电磁辐射会影响周边区域的动植物生长，还会危害人的人体健康。相关研究表明，电磁辐射会影响人的身体系统，如神经系统、视觉系统等，表现出注意力难以集中、视力下降、头晕等症状，严重时会引发癌症。同时，电磁辐射也会影响电子设施的通信信号，引发通信障碍。在电视台信号广播塔等发射台，以中短波天线系统为主，易产生电磁辐射，需受到发射台与周边居民重视。

在中短波广播电台的发射系统中，天线负责发射、接收广播信号。中短波天线会对发射系统的电磁波传播方式、无

中短波天台

线云

旦电穷

达磁辐射分析

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