利用物联网技术的新型防盗行李箱的研究＊

朱鹏洲，吕志华，李双斌

（山东华宇工学院，山东 德州 253034）

0 引言

随着经济的快速发展，现代人们的生活节奏也变得越来越快，人们外出旅行的频率也变得越来越高[1]。行李箱作为人们外出旅行必备的工具之一，具有非常重要的作用，但是目前市面上的行李箱安全系数普遍较低，常常出现被小偷偷走或被其他旅客错拿的情况，特别是独自旅行的时候，旅行者行李物品的安全性更加没有保证，如遇到突然想去洗手间或去商店购物等需要暂时离开行李箱的情况，旅行者的行李物品安全便很难得到有效的保证，更无须说在火车站、汽车站等人流量大的地方。为了保证自己行李物品的安全，旅行者需要时时刻刻拖着行李箱，不敢离开寸步，大大约束了旅行者的行动自由，令旅行者劳心费神，增加了旅行者的心理负担。

物联网的发展是时代的必然趋势，人们逐渐进入万物互联的时代。本课题小组将传统的行李箱与物联网相结合而开发出来的，可从根本上解决行李物品被盗的问题，令小偷偷不走也不敢偷。极大地保障了使用者的财产安全，牢牢抓住了消费者的需求点，旨在为使用者提供更为方便、高效、安全、人性化的使用体验。

1 国内外研究现状和发展动态

传统的行李箱在防盗性能上并没有多少突破，基本上都是通过升级行李箱的锁具，让小偷不能打开行李箱，但却不能从根本上防止行李箱被盗走。传统行李箱安全性低，只有一个密码锁，容易被破解或损坏，并且放在公共场合中极易被盗窃者拖走，防盗性能差，同时辨识度低，易被拿错，容易丢失财物。

国内外对于防盗行李箱有初步的研究，研究者的开发方向基本上都是依靠定位的方式以达到防盗目的，主要有GPS定位、蓝牙三角定位等方法，其缺点是使用蓝牙三角定位对使用场地有严格要求，在实际生活中不可行，而GPS定位误差大，不适用于行李箱这种室内丢失的情形。

2 整体设计

本研究的物联网新型防盗行李箱以STM32F103ZET6单片机为核心处理器，由GSM 通信模块、GPS 定位模块、蓝牙模块、空间位置检测模块、报警提示装置、制动脚轮等组成。

物联网防盗行李箱的大致工作流程为：使用者的手机与行李箱连接，使用手机控制行李箱的若干功能，当使用者通过手机下达防盗命令后，行李箱底部特殊设计的制动车轮自锁，使得行李箱不能被移动，将行李箱固定在原地。同时，内部设置的空间位置检测传感器开始不间断监测行李箱的空间位置，一旦检测到行李箱的异常移动，行李箱将发出警报声，利用GPS功能获取当前行李箱所在的位置，通过GSM模块将位置信息以短信的形式发送到使用者的手机[2]，使用者可通过持续不断的短信获取行李箱的实时位置，从而快速找回自己的行李箱。系统设计如图1所示。

图1 系统设计

3 系统总体需求

1）提升行李箱防盗效果，让旅行者可以放心地暂时离开自己的行李物品，不再因害怕丢失财物而劳心费神寸步不离，能够让旅行者去做需要做的事情。

2）提高行李箱安全性，从根源上提高行李箱的防盗性能，让企图偷窃的小偷无从下手。

3）一旦行李箱丢失，行李箱将发出警报，同时用户手机会收到警报信息，利用GSM 功能持续地把位置信息发到使用者的手机上，用户可马上得知行李箱的位置并及时找回[3]，避免在茫茫人海中到处寻找自己的行李物品的窘况。

4）可将行李箱固定于原地，防止被人恶意移动，能够让使用者即使在无人监管的情况下也能安心地暂时离开自己的行李物品。

4 硬件设计

4.1 无线通信

本研究的物联网新型防盗定位行李箱需要一种信息传输稳定且较经济的无线通信方式，在通信方式选择的时候，考虑到如果仅仅使用GSM进行通信，对用户来说并不经济。利用这种方法虽然可以实现行李箱与使用者之间的双向通信且信息传输距离较远，信息传递稳定，但是需要用户租用服务器，或者每次都要使用短信发送指令，收费较多，对用户并不友好。于是研究者想到了使用手机蓝牙与行李箱通信，使用蓝牙通信虽然经济效果较好，但是由于蓝牙传输仅适用于短距离的信息传输，信息传输可靠度不高。因此，物联网新型防盗定位行李箱采用特殊的通信方法，按照通信距离的长短，使用两种不同的通信方法：当行李箱未处于防盗模式时，使用者与行李箱距离较近，使用者可通过手机蓝牙与行李箱连接，通过手机蓝牙给行李箱下达进入防盗模式的指令；当行李箱进入防盗模式后，使用者可暂时离开行李箱，考虑到此时使用者可能与行李箱距离较远，蓝牙不能满足通信需求，所以此时行李箱通过GSM 与使用者手机进行连接。这样便满足了物联网新型防盗定位行李箱所需要的稳定且经济的通信。

4.2 制动脚轮的设计

为了进一步提高行李箱的防盗性能，将车轮进行特殊设计，使得行李箱可通过制动车轮固定在原地。制动车轮包括脚轮架以及转动连接在脚轮架内的滚动轮，滚动轮的外圆面沿周向方向开设有多个锁止槽，脚轮架上部开设有连通滚动轮的开口，开口上设置有锁止组件，所述锁止组件包括制动插销以及驱动制动插销的驱动装置，制动插销可在驱动装置的作用下插设在锁止槽内将滚动轮锁止固定。驱动装置驱动制动插销向下移动插设在锁止槽内，驱动装置停止驱动并锁定，将滚动轮锁止固定；驱动装置带动制动插销上移，远离锁止槽，滚动轮正常滚动使用。以此来实现行李箱的制动功能。有了制动轮的制动功能，行李箱便可以固定在某处，极大地避免了行李箱被人恶意拖走或意外滑走的情况。制动脚轮设计如图2所示。

图2 制动脚轮设计

4.3 位置移动的监测

使用MPU6050 收集当行李箱被人拖走时的数据变化值，并以此值作为数据变化的最大变化范围。在实际使用当中，当行李箱进入防盗模式后，通过制动车轮将行李箱固定在原地，MPU6050 记录此时行李箱的空间位置数据，并作为行李箱的初始位置数据，MPU6050 不断地采集行李箱的实时位置信息[4]，当行李箱发生位置移动时，行李箱的空间位置数据便会发生改变，此时的位置数据与初始位置信息之差超过设置上限时，系统便会认定行李箱被人拖走，触发警报。MPU6050模块如图3所示。

图3 MPU6050 模块

5 软件设计

物联网新型防盗定位行李箱以STM32F103芯片作为主控芯片，用MDK5 软件进行程序编辑。在其上集成一系列传感器，并利用GSM 和蓝牙与使用者的手机进行连接。利用行李箱内部装载的空间位置传感器对行李箱所处的位置信息进行实时的监测，通过空间位置传感器采集到的位置信息来分析行李箱是否发生了位置的改变，使用者可以通过手机获知自己的行李箱是否被他人恶意移动。在保证安全的前提下，行李箱也具有一定的娱乐功能。当行李箱触发警报时，行李箱播放默认的警报音频；但在行李箱没有进入警报模式时，用户可以利用手机控制行李箱播放自己喜爱的歌曲，使得旅行者身心得到放松。

6 结论

实践证明，物联网新型防盗定位行李箱可有效保证旅行者的行李物品安全，令使用者放心地离开自己的行李物品，去做自己想要的事情，让旅行者得到身心的解放，减轻旅行中的痛苦。利用多种传感器实现了丢失报警、行李箱制动、手机控制、安全信息反馈等功能，为行李箱防盗提供了一种新的设计思路。本课题小组设计的物联网新型防盗定位行李箱，在防盗方面上性能表现较好，具有良好的应用前景。