專利名稱：電子數(shù)碼鎖和電子數(shù)碼鎖管理控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有無線通訊和監(jiān)控功能電子數(shù)碼鎖，并涉及一種與此 種電子數(shù)碼鎖配套使用的帶無線通訊和定位的電子數(shù)碼鎖管理控制器，特別適應(yīng) 海關(guān)集裝箱和貨柜車監(jiān)管運(yùn)輸中的特殊環(huán)境下的集裝箱和貨柜車。(可實(shí)時(shí)跟蹤 每一集裝箱和貨柜車)。
背景技術(shù)：
進(jìn)出口貿(mào)易上，有大量的集裝箱和貨柜車運(yùn)輸。比如中國，每年有集裝箱的進(jìn)口量已突破6000萬箱，需在海關(guān)監(jiān)管下轉(zhuǎn)關(guān)的則高達(dá)數(shù)百萬箱，在粵港經(jīng) 濟(jì)區(qū)也大量的使用貨柜車輛。而這些轉(zhuǎn)關(guān)集裝箱和貨柜車在長途的運(yùn)輸中有可 能被非正常的改變運(yùn)輸路線或被非正常途徑的開啟。在現(xiàn)在使用的技術(shù)中，采 用的機(jī)械掛鎖、 一次性使用的"封簽"或-一般的電子數(shù)碼鎖等已不能有效地阻 止此類事件的發(fā)生，所以如何提高海關(guān)監(jiān)管力度，防止類似事件發(fā)生，是目前 海關(guān)工作中的一項(xiàng)重要任務(wù)。在現(xiàn)代物流管理中，物品的運(yùn)輸安全也是十分重 要的，但現(xiàn)在的管理方面也存在著技術(shù)落后，管理不利的局面有待與新技術(shù)的 采用，提高物流管理的能力。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服目前采用的機(jī)械掛鎖、 一次性使用的"封簽"， 或一般的電子數(shù)碼鎖等在先技術(shù)中的不足，提供一種特別適用于集裝箱和貨柜車 的電子數(shù)碼鎖，并提供一種與該種電子數(shù)碼鎖配套使用的電子數(shù)碼鎖管理控制 器。本實(shí)用新型提供的電子數(shù)碼鎖和電子數(shù)碼鎖管理控制器，通過先進(jìn)的ZIGBEE 無線通訊技術(shù)、GPS定位技術(shù)，遠(yuǎn)程無線通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，組成一個完 整的物流監(jiān)控體系，以增加物體在運(yùn)輸中的安全性。由于采用了上述技術(shù)，使得整個新的系統(tǒng)更符合現(xiàn)代物流管理的需求，是原由系統(tǒng)不具備的。 本實(shí)用新型提供的電子數(shù)碼鎖的技術(shù)方案是
一種電子數(shù)碼鎖，包括電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K、電源管理模塊，還
包括內(nèi)置天線、ZIGBEE通訊及控制模塊，所述ZIGBEE通訊及控制模塊與內(nèi)置天 線、電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K分別相連。
上述技術(shù)方案中，所述ZIGBEE通訊及控制模塊最好由一種ZIGBEE通訊處理 器構(gòu)成；也可以由一種微處理器及與其相連的ZIGBEE通訊芯片構(gòu)成。
本實(shí)用新型提供的與上述的電子數(shù)碼鎖配套使用的電子數(shù)碼鎖管理控制器 的技術(shù)方案如下
一種電子數(shù)碼鎖管理控制器，含有電源管理模塊，還包括GPS內(nèi)置天.線，GPS 衛(wèi)星定位模塊，ZIGBEE通訊模塊、ZIGBEE內(nèi)置天線、帶有GSM通訊接口的主控制 ?！姥耄珿SM內(nèi)置天線，GPS內(nèi)置天線與GPS衛(wèi)星定位模塊相連，GPS衛(wèi)星定位模塊 的定位信息輸入至帶有GSM通訊接口的主控制模塊，ZIGBEE內(nèi)置天線通過 ZIGBEE通訊模塊與主控制器模塊相連，GSM內(nèi)置天線與主控制模塊相連。
本實(shí)用新型提供的電子數(shù)碼鎖管理控制器，其中的主控制模塊一般是由一種 微處理器及其外圍器件構(gòu)成。
將本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖和數(shù)碼鎖管理控制器置于集裝箱和貨柜車上， 當(dāng)海關(guān)和物流監(jiān)管部門需要監(jiān)控運(yùn)輸過程中的含有本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖的集 裝箱和貨柜車時(shí)，根據(jù)所需監(jiān)控的集裝箱和貨柜車上電子數(shù)碼鎖信息，利用建 立的互聯(lián)網(wǎng)處理平臺，通過GSM移動通訊技術(shù)的方式獲取鎖的位置和其狀態(tài)信 息，確保運(yùn)輸過程中物品的安全性。ZIGBEE電子數(shù)碼鎖和管理控制器具有工作 時(shí)間長，定位精度高，體積小，安全性強(qiáng)等特點(diǎn)。利用這一管理平臺，管理者 除了可以了解鎖的狀態(tài)信息外，還能夠向鎖發(fā)出開/閉命令,控制鎖的開啟授權(quán)。 同時(shí)也可以通過這一網(wǎng)絡(luò)修改數(shù)碼鎖的密鑰。本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖和電子 數(shù)碼鎖管理控制器的技術(shù)效益是顯著的
1. 本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖能夠遠(yuǎn)程無線監(jiān)控，遠(yuǎn)程無線控制開關(guān)鎖 具。它自帶電源，能夠長時(shí)間地工作，平時(shí)利用ZIGBEE技術(shù)特點(diǎn)在低功耗狀態(tài) 下工作，所以，本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖的待機(jī)時(shí)間長，可達(dá)到工作待機(jī)l年以上的時(shí)間。
2. 本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖管理控制器利用GPS技術(shù)特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度
定位定位。同時(shí)，本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖管理控制器還具有GSM機(jī)站定位功能。 在GPS定位不能成功的特定情況下，利用移動系統(tǒng)的機(jī)站定位技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)定 位功能。
3. 本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖的體積小，重量輕，安全可靠，除本數(shù)碼鎖的 特殊功能外，具有一般鎖的所有功能。因此本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖使用和安 裝方便，不易遭到破壞，成本低，是一種理想的集裝箱和貨柜車監(jiān)控設(shè)備。本 實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖具有防水和抗高溫的功能。其溫度范圍可在+80"C -45 。C之間。
4. 本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖的電子數(shù)碼鑰匙可變，電子數(shù)碼鑰匙的密碼 可通過移動由電子數(shù)碼鎖的管理系統(tǒng)集中控制。開閉鎖具無需實(shí)物傳遞鑰匙， 只要通過移動通訊網(wǎng)絡(luò)，就可以開啟鎖具。而且每次使用鎖具可在電子標(biāo)簽?zāi)?塊上任意設(shè)置電子數(shù)碼鑰匙，可在使用時(shí)多次更改電子數(shù)碼鑰匙而無需人員接 觸鎖具。


圖l是本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖管理控制器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型采用了ZIGBEE無線技術(shù)、GSM移動通訊技術(shù)、GPS衛(wèi)星定位技術(shù) 和電子數(shù)碼鎖技術(shù)，其主要包括兩部分組成 一部分是帶有GSM移動通訊功能、 GPS衛(wèi)星定位功能、ZIGBEE無線數(shù)據(jù)傳輸功能，安裝在運(yùn)輸車輛上的數(shù)碼鎖管理 控制器，另一部分是帶有ZIGBEE無線數(shù)據(jù)傳輸功能、數(shù)碼鎖功能，鎖在集裝箱 或貨柜車后部的電子數(shù)碼鎖。
下面首先結(jié)合圖l，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖的結(jié)構(gòu)。 如圖1所示，本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖主要含有電源控制模塊，ZIGBEE通訊及控制模塊、內(nèi)置天線、與ZIGBEE模塊相聯(lián)接的電子鎖具模塊和電子標(biāo)簽?zāi)K。 所說的ZIGBEE通訊及控制模塊可以是具有處理功能的低功耗的ZIGBEE通 訊處理器(客戶最好能提供一種型號)，也可以是一種通用的微處理器，該通用 的微處理器通過ZIGBEE通訊接口芯片與內(nèi)置天線相連，實(shí)現(xiàn)ZIGBE〖E無線通訊。 ZIGBEE通訊及控制模塊能夠完成電源控制模塊、電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K 的功能設(shè)置；完成信息交流；與網(wǎng)絡(luò)的同步；鎖狀態(tài)的確定以及自恢復(fù)處理。 同時(shí)還可以根據(jù)用戶的需求預(yù)先設(shè)置開啟限定和秘鑰參數(shù)等。本實(shí)施例中，選 用低功耗的ZIGBEE處理器功耗待機(jī)時(shí)為50 100IM，工作時(shí)為2:mA。(根據(jù)實(shí) 測填寫)本模塊采用的通訊協(xié)議符合國際電聯(lián)發(fā)布的IEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。使 用的是直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)頻段，2.4GHz(全球)、915Mfc(美國) 和868 MHz(歐洲)。開放頻段。
所說的電子鎖具模塊如一般的電子數(shù)碼鎖的結(jié)構(gòu)相同。含有金屬件制成的 鎖體和鎖閂，但其開關(guān)由ZIGBEE控制模塊控制，并與其他模塊集成在一個腔體 內(nèi)。當(dāng)掛置在國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱和貨柜車的門上，不需改變集裝箱和貨柜車上的 任何構(gòu)件。用戶可通過無線移動網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程命令電子鎖具模塊的控制器開啟和鎖 住電子鎖具。
所說的電子標(biāo)簽?zāi)K與一般電子數(shù)碼鎖電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)相同，含有內(nèi)置可 讀寫數(shù)據(jù)和密碼的"電子指紋密碼鑰匙芯片"(可由電腦系統(tǒng)產(chǎn)生密碼)。 一個 電子指紋密碼鑰匙芯片相對應(yīng)于一個鎖。也就是說， 一個電子標(biāo)簽?zāi)K只適用 于一個電子鎖具模塊。在密碼鑰匙芯片內(nèi)，可記錄電子數(shù)碼鎖的編號、數(shù)碼鑰 匙編號、置于的集裝箱和貨柜車編號、車輛號、貨物號、時(shí)間、合法及非法開 鎖等信息。具有限時(shí)、限次功能。開鎖時(shí)僅需密碼吻合即完成開鎖和信息交換 的全過程。電子標(biāo)簽?zāi)K可通過ZIGBEE通訊及控制模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無線設(shè)置，即 通過控制模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程無線修定密鑰數(shù)碼。
所說的內(nèi)置天線是高增益天線，該天線提供給ZIGBEE通訊及控制模塊使用。
所說的電源控制模塊含有高效、小型化鋰電池以及電源控制和告警芯片。 用戶可通過命令監(jiān)控電源狀態(tài)。下面結(jié)合圖2，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖管理控制器的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖管理控制器主要含有GPS內(nèi)置天線， GPS衛(wèi)星定位模塊，ZIGBEE通訊模塊、ZIGBEE內(nèi)置天線、帶有GSM通訊接口的主 控制模塊，GSM內(nèi)置天線，電源控制管理模塊。
所說的GPS內(nèi)置天線，是帶有高增益的有源GPS天線，該天線將接收到的衛(wèi) 星定位信號放大后傳送給GPS衛(wèi)星定位模塊進(jìn)行處理。
所說的GPS衛(wèi)星定位模塊，處理來自天線模塊的衛(wèi)星信號，經(jīng)過運(yùn)算得出相 應(yīng)位置的經(jīng)緯度，傳送給帶有GSM通訊接口的主控制模塊，進(jìn)一步處理。
所說的ZIGBEE通訊模塊是一種具有通訊功能的ZIGBEE控制模塊，可以采用 與電子數(shù)碼鎖的ZIGBEE通訊及控制模塊相同的硬件，也可以僅僅是一利3ZIGBEE 通訊接口芯片，它與ZIGBEE內(nèi)置天線一起，完成管理控制器與數(shù)碼鎖的逍訊連 接，負(fù)責(zé)管理控制器開啟/關(guān)閉命令的下達(dá)和數(shù)碼鎖狀態(tài)信息的接收，它與帶有 GSM通訊接口的主控制模塊連接。
所說的帶有GSM通訊接口的主控制模塊，是管理控制器的核心，其主要部件 是微處理器芯片，微處理器芯片的輸入輸出口與GSM通訊接口相連，并通過GSM 通訊接口與GSM內(nèi)置天線相連。它負(fù)責(zé)將鎖的數(shù)據(jù)，GPS的位置數(shù)據(jù)整理后，通 過GSM內(nèi)置天線和移動通訊公司的網(wǎng)絡(luò)傳送給系統(tǒng)的處理中心:.同時(shí)也把中心的 命令接收處理后通過ZIGBEE無線方式傳送給數(shù)碼鎖。由于該模塊具有處理能力， 它還要根據(jù)用戶的需求執(zhí)行用戶有關(guān)，定位、定時(shí)、秘鑰修改、告警、等命令。
所說的電源控制模塊是為管理控制器提供一組高可靠的供電。它可以根據(jù) 車輛供電系統(tǒng)的不同自動的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，適用范圍為5伏-36伏。本供電控制模塊 還帶有1000毫安的可充電電池，在汽車供電停止后仍可正常工作5天以上。
本實(shí)用新型的帶ZIGBEE無線通訊技術(shù)的電子數(shù)碼鎖通常工作在低功耗狀 態(tài)下，實(shí)時(shí)的與安裝在車輛上的數(shù)碼鎖定位管理控制器進(jìn)行通訊，報(bào)告鎖的現(xiàn) 行狀態(tài)，同時(shí)也受理管理控制器端發(fā)送的開/閉所指令。利用ZIGBEE技術(shù)特點(diǎn)， 本實(shí)用新型電子數(shù)碼鎖待機(jī)時(shí)間可以很長(長達(dá)--年以上)。安裝在車輛上的數(shù) 碼鎖定位管理控制器，在處理數(shù)碼鎖發(fā)回的狀態(tài)信息外，同時(shí)通過內(nèi)置的GPS 模塊獲取位置信息，并將這些位置信息連同鎖的狀態(tài)信息一起，通過控制器內(nèi)置的GSM模塊經(jīng)移動通訊公司的網(wǎng)絡(luò)定時(shí)的傳回給管理中心。同樣，管理中心也
可以通過相同的傳輸途徑，將開/閉鎖的命令發(fā)給數(shù)碼鎖。值得一提的是，,Zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，密鑰長度128bit， 同時(shí)可以靈活確定其安全屬性。其提供三種安全模式，包括無安全設(shè)定、使用 接入控制清單(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128)的對 稱密碼。每一層(MAC層，網(wǎng)絡(luò)層或應(yīng)用層)都能被保護(hù)，為了降低存儲要求， 它們可以共享安全密鑰。以上技術(shù)確保了鎖與控制器之間的通訊安全，不會被 壞人利用。由于ZIGBEE通訊技術(shù)特點(diǎn)，它的傳輸距離為70米左右，保證了控制 器與鎖之間的傳輸保證。當(dāng)鎖管理控制器由于某種原因與數(shù)碼鎖失去連接時(shí)， 控制器會及時(shí)的向中心報(bào)告，同時(shí)數(shù)碼鎖也失去了開啟的功能。
本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖和管理控制器最突出的使用是將本實(shí)用新型的 電子數(shù)碼鎖裝在集裝箱和貨柜車上，通過ZIGBEE的技術(shù)與安裝在車上的管理控 制器進(jìn)行連接，裝在車上的管理控制器再通過移動的GSM網(wǎng)絡(luò)與連接在互聯(lián)網(wǎng)上 的管理中心進(jìn)行連接，以此來實(shí)現(xiàn)管理者在任何地方都可對監(jiān)管物品和車輛進(jìn) 行定位跟蹤，對數(shù)碼鎖的開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制。同時(shí)也能了解到鎖的狀態(tài)。對 非法開啟和破壞進(jìn)行報(bào)警，在互聯(lián)網(wǎng)上可以査尋到鎖的所以使用記錄，以利于 責(zé)任的認(rèn)定。
裝于集裝箱和貨柜車上的本實(shí)用新型的電子數(shù)碼鎖用無線的方式，通過無 線通訊技術(shù)將數(shù)碼鎖體、安裝在車內(nèi)的管理控制起、建立在互聯(lián)網(wǎng)上的管理中 心有效的連接在一起，實(shí)現(xiàn)了對移動物體，監(jiān)管車輛、數(shù)碼鎖的控制管理。用 戶可通過無線遠(yuǎn)程監(jiān)控獲得該鎖具的開關(guān)狀態(tài)和物理位置。用戶可通過無線遠(yuǎn) 程開閉鎖具或通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳遞鎖具的電子密碼供遠(yuǎn)程用戶開閉鎖具。每個鎖 具包含永不重復(fù)的電子身份。通過電子身份和可變的電子密碼保證鎖具的電子 安全?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)傳遞鎖具的電子密碼可由網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議再次加密傳遞保證。
權(quán)利要求1、一種電子數(shù)碼鎖，包括電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K、電源管理模塊，其特征在于，還包括內(nèi)置天線、ZIGBEE通訊及控制模塊，所述ZIGBEE通訊及控制模塊與內(nèi)置天線、電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K分別相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子數(shù)碼鎖，其特征在于，所述ZIGBEE通訊及控 制模塊由 一種Z IGBEE通訊處理器構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子數(shù)碼鎖，其特征在于，所述ZIGBEE通訊及控 制模塊由一種微處理器及與其相連的ZIGBEE通訊芯片構(gòu)成。
4、 一種與權(quán)利要求l所述的電子數(shù)碼鎖配套使用的電子數(shù)碼鎖管理控制 器，含有電源管理模塊，其特征在于，還包括GPS內(nèi)置天線，GPS衛(wèi)星 定位模塊，ZIGBEE通訊模塊、ZIGBEE內(nèi)置天線、帶有GSM通訊接口的主 控制模塊，GSM內(nèi)置天線，GPS內(nèi)置天線與GPS衛(wèi)星定位模塊相連，GPS 衛(wèi)星定位模塊的定位信息輸入至帶有GSM通訊接口的主控制模塊， ZIGBEE內(nèi)置天線通過ZIGBEE通訊模塊與主控制器模塊相連，GSM內(nèi)置天 線與主控制模塊相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子數(shù)碼鎖管理控制器，其特征在于，所述主控 制模塊由 一種微處理器及其外圍器件構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶有無線通訊和監(jiān)控功能電子數(shù)碼鎖，包括電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K、電源管理模塊，還包括內(nèi)置天線、ZIGBEE通訊及控制模塊，所述ZIGBEE通訊及控制模塊與內(nèi)置天線、電子鎖具模塊、電子標(biāo)簽?zāi)K分別相連。本實(shí)用新型同時(shí)涉及一種與此種電子數(shù)碼鎖配套使用的帶無線通訊和定位的電子數(shù)碼鎖管理控制器，本實(shí)用新型提供的電子數(shù)碼鎖和電子數(shù)碼鎖管理控制器，基于無線ZIGBEE技術(shù)，移動GSM通訊技術(shù)、GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、無線監(jiān)控技術(shù)、電子標(biāo)簽技術(shù)、數(shù)碼鎖技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對流動物體、運(yùn)輸車輛、數(shù)碼鎖的實(shí)時(shí)監(jiān)控，特別適用于海關(guān)和大型物流企業(yè)跟蹤監(jiān)管運(yùn)輸中的集裝箱和貨柜車。
文檔編號G09F3/02GK201144558SQ20072017060
公開日2008年11月5日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者朱起島, 俠 邱, 邵旭昂 申請人:邱 俠;朱起島;邵旭昂