專利名稱：現(xiàn)代物流業(yè)中箱柜的安全監(jiān)控方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物流安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及現(xiàn)代物流業(yè)中對集裝箱、 貨拒車等箱拒在運(yùn)輸過程中進(jìn)行防盜安全監(jiān)控的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著國際國內(nèi)貿(mào)易的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代物流業(yè)中，集裝箱和貨拒車運(yùn)輸 成為貨物運(yùn)輸?shù)闹饕侄?。由于集裝箱和貨拒車的箱拒在存儲和運(yùn)輸過程中 存在被非法開啟的可能，如何保障集裝箱和貨拒車運(yùn)輸?shù)陌踩呀?jīng)成為迫切 需要解決的問題。
目前，為了防止非法開啟，大部分集裝箱或貨車箱門使用傳統(tǒng)機(jī)械封條， 也有部分使用智能電子封條作為物流、信息流、安全流三位一體的物流管理 模式。在安全監(jiān)控方面，傳統(tǒng)機(jī)械封條依賴人工管理，智能電子封條以嵌入 式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和多源融合技術(shù)為核心，采用集裝箱電子標(biāo)簽技術(shù)、多傳感 技術(shù)(開關(guān)門、溫度、濕度、振動和光傳感等)進(jìn)行構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)電子監(jiān)控。
集裝箱運(yùn)輸具有運(yùn)輸成本低、流通范圍大且環(huán)節(jié)多，運(yùn)輸環(huán)境與操作條 件惡劣，操作人員素質(zhì)低等特點(diǎn)。受這些苛刻的條件限制，已有的方法和產(chǎn)
品不能很好解決防盜安全監(jiān)控問題
1、 傳統(tǒng)機(jī)械封條問題機(jī)械封條一旦被破壞無法二次利用；沒有記錄功 能，極易假冒，存在嚴(yán)重安全隱患；使用成本高，而且不環(huán)保。
2、 現(xiàn)有智能電子封條問題客戶端可以隨意讀取電子封條內(nèi)的數(shù)據(jù)，存 在安全隱患；封箱前和開箱前都需要客戶對設(shè)備進(jìn)行操作，給客戶帶來操作 上的煩瑣；現(xiàn)有系統(tǒng)大多采用無線傳輸方式，能耗高、才及易受到外界干擾， 出現(xiàn)誤操作的可能大；有的封條不具備記錄門開關(guān)時(shí)間及次數(shù)的功能，給事 后調(diào)查取證帶來不便。
因此，如何針對現(xiàn)代物流特點(diǎn)建立一套實(shí)用、有效、智能的運(yùn)輸箱柜防 盜監(jiān)控體系是本發(fā)明研究的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明從集裝箱和貨拒車等運(yùn)輸箱拒的工作環(huán)境、操作條件和人員素質(zhì) 等幾個(gè)方面綜合考慮提出一種適合于現(xiàn)代物流的箱拒防盜安全監(jiān)控方法及 裝置，其目的是要解決現(xiàn)有智能電子封條所存在的不足，充分體現(xiàn)其實(shí)用性、 有效性、智能性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明方法采用的技術(shù)方案是 一種現(xiàn)代物流業(yè)中箱拒的安全監(jiān)控方法，其內(nèi)容為
(1) 、在每個(gè)箱柜上設(shè)置一只黑匣子，用來自動記錄該箱拒在流轉(zhuǎn)過程 中的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息；
(2) 、黑匣子由安裝在箱門上的信號發(fā)生裝置和安裝在箱體上的主機(jī)兩 部分組成，其中，主機(jī)包含傳感器、信號處理電路、主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電 路、存儲器、電源電路、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和黑匣子開倉監(jiān)控電路；當(dāng)箱門每次 打開或關(guān)閉時(shí)，傳感器接收信號發(fā)生裝置的感應(yīng)信號，經(jīng)過信號處理電路處 理后送入主處理器，主處理器按照程序指令將每次開門的時(shí)間和關(guān)門的時(shí) 間，以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)；當(dāng)每次打開黑匣子殼體時(shí)，主處理器 按照程序指令將黑匣子的開倉時(shí)間以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)；
(3) 、在客戶對該箱拒內(nèi)貨物安全性存有疑問時(shí)，只要將黑匣子內(nèi)自動 記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，通過凝:據(jù)包解密后還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣 子的開倉信息，然后對照合法的開關(guān)門記錄和開倉記錄，就能確定是否有非 法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生；具體監(jiān)控模式選擇以下三種之一
① 、黑匣子、客戶端、服務(wù)端的三級模式
客戶從服務(wù)器端下載專用軟件授權(quán)，然后，客戶打開黑匣子殼體，采用 通用上位機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)通訊接口獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，再 把加密數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門 信息和黑匣子的開倉信息，再對照服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)合法的開關(guān)門記錄和黑匣 子的開倉記錄，給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生的答 案；
② 、黑匣子、客戶端的二級模式
客戶端經(jīng)授權(quán)掌握從黑匣子下載數(shù)據(jù)并解密的支持軟件及密碼，客戶打 開黑匣子殼體采用通用上位機(jī)直接獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù) 包，并通過解密和對照給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā) 生的答案；
③ 、黑匣子、服務(wù)端的二級模式
黑匣子除了自動記錄箱門的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息之外，通過 無線模塊以短信或無線上網(wǎng)方式及時(shí)將這些加密信息發(fā)送給服務(wù)器，如果黑 匣子發(fā)送信息時(shí)，無線模塊不能接入無線網(wǎng)絡(luò)，黑匣子則暫緩發(fā)送相關(guān)信息， 當(dāng)無線模塊接入無線網(wǎng)絡(luò)后，黑匣子將尚未發(fā)送的信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù) 器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息，并記錄在
服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，客戶從服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫查詢箱門的開關(guān)門信息記錄和 黑匣子的開倉信息記錄，對照合法的開關(guān)門記錄和黑匣子的開倉記錄，確定 某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生。
上述方案中，所述通用上位機(jī)包括PC機(jī)、筆記本電腦、PDA或類似的 讀寫工具。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明裝置采用的技術(shù)方案是 一種現(xiàn)代物流業(yè)中箱 拒的安全監(jiān)控裝置，該安全監(jiān)控裝置為一黑匣子，由信號發(fā)生裝置和主機(jī)兩 部分組成，其中，信號發(fā)生裝置為一組分別安裝在左門和右門上的7J^茲、壓 力或光電發(fā)生源；主機(jī)安裝在箱體上，主要由傳感器、信號處理電路、主處 理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口、黑匣子開倉監(jiān)控電路和電源電路 組成；傳感器在箱體上對應(yīng)左門和右門信號發(fā)生裝置的位置設(shè)置，接4討應(yīng) 箱門打開和關(guān)閉兩種不同感應(yīng)信號，傳感器的輸出信號經(jīng)過信號處理電路送 入主處理器；主處理器連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器，并以實(shí)時(shí)時(shí)鐘為時(shí)間基準(zhǔn)按 照程序指令將每次開門的時(shí)間和關(guān)門的時(shí)間，用數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器 內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)通訊接口與主處理器連接，用于提供針對通用上位機(jī)的在線程序下 載及數(shù)據(jù)獲??；黑匣子開倉監(jiān)控電路為 一對應(yīng)黑匣子倉門設(shè)置的開關(guān)觸發(fā)電 路，該開關(guān)觸發(fā)電路與主處理器連接，當(dāng)每次打開黑匣子倉門時(shí)，主處理器 接收開關(guān)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號，按照程序指令將黑匣子的開倉時(shí)間以數(shù)據(jù)加 密方式記載在存儲器內(nèi)。
上述方案中，所述電源電路由實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源和主電源電路兩個(gè) 獨(dú)立部分組成，其中，主電源電路主要由電源管理與掉電監(jiān)控電路、主電源、 緊急備用電源組成，主電源經(jīng)過電源管理與掉電監(jiān)控電路分別連接傳感器、 信號處理電路、主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，提供電源支 持，緊急備用電源與電源管理與掉電監(jiān)控電路連接，作為主電源的備用支持； 實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源與實(shí)時(shí)時(shí)鐘連接，提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘的掉電保護(hù)。
上述方案中，所述開關(guān)觸發(fā)電路由傳感元件和濾波電路組成，傳感元件 對應(yīng)黑匣子倉門設(shè)置，其輸出經(jīng)過濾波電路與主處理器連接；所述傳感元件 選擇壓力傳感器、光電傳感器、磁傳感器、彈簧開關(guān)或其兩者組合。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明從物流行業(yè)中箱柜的工作環(huán)境、操作條 件和人員素質(zhì)等幾個(gè)方面考慮，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果
1、針對集裝箱流通范圍大且環(huán)節(jié)多，我們采用標(biāo)準(zhǔn)通用上位機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)通 訊接口，用戶不必配備專門的讀寫設(shè)備，大大降低實(shí)施成本和市場推廣的門
檻。
2、 與傳統(tǒng)的機(jī)械封條相比具有可靠性高、z使用成本低廉、可長時(shí)間重復(fù)
使用等特點(diǎn)。
3、 由于集裝箱在外流轉(zhuǎn)周期較長，對系統(tǒng)電源及能耗要求比較高，本發(fā) 明采用大容量電池，保證長時(shí)間的供電能力，在設(shè)計(jì)電路時(shí)采用多功能芯片 方式盡量減少芯片數(shù)量，同時(shí)釆用被動式傳感器和有線傳輸方式，盡可能降 低系統(tǒng)的能耗，從而保證了系統(tǒng)可長時(shí)間使用而不用更換電池或充電。
4、 針對操作人員素質(zhì)相對較低，本發(fā)明在監(jiān)控過程中不需要任何人為干 預(yù)，對于集裝箱操作人員完全透明，這也降低了人為帶來的誤差。
5、 采用密封設(shè)計(jì)，以保證在高濕度環(huán)境下，在-40。C ~ +851:的溫度范 圍內(nèi)，設(shè)備仍然能保證正常、高可靠性地工作。
6、 針對集裝箱適用范圍廣，接觸人員復(fù)雜的情況，本發(fā)明采用數(shù)據(jù)存儲 加密及傳輸加密等一系列方法保證信息安全。未經(jīng)許可的人員無法讀取監(jiān)控 數(shù)據(jù)。
7、 為了降低集裝箱運(yùn)輸和操作時(shí)動作大、振動劇烈造成的影響和誤差， 本發(fā)明感應(yīng)部件采用組合工作^f莫式和防干擾算法，對動作進(jìn)行多次確認(rèn)，以 保證動作記錄的真實(shí)可靠。
8、 此外，本發(fā)明對黑匣子外殼的開倉設(shè)有專門的監(jiān)控，對異常開啟亦進(jìn) 行報(bào)警并記錄，防止黑匣子被非法開啟。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例集裝箱防盜監(jiān)控黑匣子電路原理框附圖2為本發(fā)明實(shí)施例主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及^^電存儲器、信號處理電 路的第一種方案電路原理附圖3為本發(fā)明實(shí)施例主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及4失電存儲器、信號處理電 路的第二種方案電路原理附圖4為本發(fā)明實(shí)施例軟件防抖原理附圖5為本發(fā)明實(shí)施例硬件防抖原理附圖6為本發(fā)明實(shí)施例黑匣子開倉監(jiān)控電路原理附圖7為本發(fā)明實(shí)施例低電4艮警程序流程附圖8為本發(fā)明掉電記錄程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例 一種現(xiàn)代物流中貨運(yùn)集裝箱的防盜安全監(jiān)控方法及其裝置 一、防盜安全監(jiān)控方法
1、 在每個(gè)集裝箱上設(shè)置一只黑匣子，用來自動記錄該集裝箱在流轉(zhuǎn)過程 中的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息。
2、 黑匣子由分別安裝在集裝箱左門及右門上的信號發(fā)生裝置和安裝在箱 體門框中部上的主機(jī)兩部分組成。其中，主機(jī)包含傳感器、信號處理電路、 主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、存儲器、電源電路、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和黑匣子開倉 監(jiān)控電路。當(dāng)箱門每次打開或關(guān)閉時(shí)，傳感器接收信號發(fā)生裝置的感應(yīng)信號， 經(jīng)過信號處理電路處理后送入主處理器，主處理器按照程序指令將每次開門 的時(shí)間和關(guān)門的時(shí)間，以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)。當(dāng)每次打開黑匣子 殼體時(shí)，主處理器按照程序指令將黑匣子的開倉時(shí)間以數(shù)據(jù)加密方式記載在 存儲器內(nèi)。
3、 在客戶對該集裝箱內(nèi)貨物安全性存有疑問時(shí)，只要將黑匣子內(nèi)自動記 錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)包解密后還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子 的開倉信息，然后對照合法的開關(guān)門記錄和開倉記錄，就能確定是否有非法 開關(guān)門和開倉事件發(fā)生。具體監(jiān)控模式選擇以下三種之一
(1) 、黑匣子、客戶端、服務(wù)端的三級模式 客戶從服務(wù)器端下載專用軟件授權(quán)，然后，客戶打開黑匣子殼體采用通
用上位機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)通訊接口獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)椐包，再把 加密數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門信 息和黑匣子的開倉信息，再對照服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)合法的開關(guān)門記錄和黑匣子 的開倉記錄，給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生的答 案。所述通用上位機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)的通用性讀寫設(shè)備，包括PC機(jī)、筆記本電 腦、PDA以及類似讀寫工具。
(2) 、黑匣子、客戶端的二級模式
客戶端經(jīng)授權(quán)掌握從黑匣子下載數(shù)據(jù)并解密的支持軟件及密碼，客戶打 開黑匣子殼體采用通用上位機(jī)直接獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù) 包，并通過解密和對照給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā) 生的答案。這種模式中客戶可直接在客戶端察看開箱記錄。
(3) 、黑匣子、服務(wù)端的二級模式
黑匣子除了自動記錄箱門的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息之外，通過 無線模塊以短信或無線上網(wǎng)方式(如GSM或CDMA等移動網(wǎng)絡(luò))及時(shí)將這
些加密信息發(fā)送給服務(wù)器。如果黑匣子發(fā)送信息時(shí)，無線模塊不能接入無線 網(wǎng)絡(luò)，黑匣子則暫緩發(fā)送相關(guān)信息，當(dāng)無線模塊接入無線網(wǎng)絡(luò)后，黑匣子將 尚未發(fā)送的信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門 信息和黑匣子的開倉信息，并記錄在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，客戶從服務(wù)器端的 數(shù)據(jù)庫查詢箱門的開關(guān)門信息記錄和黑匣子的開倉信息記錄，對照合法的開 關(guān)門記錄和黑匣子的開倉記錄，確定某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開 倉事件發(fā)生。
二、防盜安全監(jiān)控裝置
如圖1所示，防盜安全監(jiān)控裝置實(shí)際為一只黑匣子，該黑匣子由信號發(fā)
生裝置10和主機(jī)兩部分組成，其中，信號發(fā)生裝置10為一組分別安裝在集 裝箱左門和右門上的^c^、壓力或光電發(fā)生源。主機(jī)安裝在集裝箱箱體門框 中部上，由傳感器9、信號處理電路8、主處理器l、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器 2、實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源3、電源管理與掉電監(jiān)控電路4、主電源5、緊急 備用電源6、充電及保護(hù)電路7、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 11和黑匣子開倉監(jiān)控電路12 組成。
傳感器9采用高靈敏度的感應(yīng)器件實(shí)現(xiàn)，具有成本低、效果好等特點(diǎn)。 傳感器9在箱體上對應(yīng)左門和右門信號發(fā)生裝置10的位置設(shè)置(信號發(fā)生 裝置10為永》茲、壓力或光電發(fā)生源和傳感器9為對應(yīng)的傳感器件)，接收對 應(yīng)箱門打開和關(guān)閉兩種不同感應(yīng)信號，傳感器9的輸出信號經(jīng)過信號處理電 路8送入主處理器1。
主處理器1采用基于ARM7TDMI的32位ARM CPU，型號為LPC2131, 它集成了內(nèi)部FLASH和SRAM，大大筒化了系統(tǒng)的外圍設(shè)計(jì)，其較小的封 裝和很低的功耗使主處理器1特別適用于基于電池長時(shí)間連續(xù)供電的小型設(shè) 備，此外，它還具備了多種接口，功能十分強(qiáng)大。主處理器LPC2131主要 負(fù)責(zé)對各類事件的響應(yīng)和處理，并將加密后的開關(guān)門時(shí)間信息及其它需記錄
的信息存入到實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器2 (FM3130)中的鐵電存儲器中。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器2 (即實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器)采用了比以往芯片集成 度更高的器件(FM3130)。該器件將實(shí)時(shí)時(shí)鐘與鐵電存儲器整合在了一起， 同時(shí)自帶主電源/備用電源切換電路，大大筒化了外圍電路，降低了元器件開 銷。主處理器1 (LPC2131)連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器2，并以實(shí)時(shí)時(shí)鐘 為時(shí)間基準(zhǔn)按照程序指令將每次開門的時(shí)間及時(shí)長和每次關(guān)門的時(shí)間及時(shí) 長，用數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的事件發(fā)生
時(shí)刻，存儲器用于記錄各類信息，包括開、閉門時(shí)刻等。
標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 11與主處理器1 (LPC2131)連接，用于提供針對通用上 位機(jī)的在線程序下載及數(shù)據(jù)獲取。該接口采用省電模式設(shè)計(jì)，以降低系統(tǒng)功 耗，延長設(shè)備主電源使用壽命。
黑匣子開倉監(jiān)控電路12由傳感元件和濾波電路組成，傳感元件對應(yīng)黑匣 子倉門設(shè)置，其輸出經(jīng)過濾波電路與主處理器l連接。傳感元件選擇壓力傳 感器、光電傳感器、》茲傳感器、彈簧開關(guān)或其兩者組合。當(dāng)每次打開黑匣子 倉門時(shí)，主處理器l接收到一個(gè)觸發(fā)信號，按照程序指令將黑匣子的開倉時(shí) 間以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)。
電源管理與掉電監(jiān)控4采用了高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片SP6651A,將主 電源的高電壓(7V 3V)轉(zhuǎn)換為傳感器9、信號處理電路8、主處理器l、實(shí) 時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器2、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 ll等工作所需的驅(qū)動電壓(3.3V), 其轉(zhuǎn)換效率最大可達(dá)到98%，特別適合低功耗的設(shè)備設(shè)計(jì)使用。此外，該芯 片還帶有掉電/低電報(bào)警信號，當(dāng)輸入電壓與輸出電壓之差小于300mV時(shí)， 芯片的掉電報(bào)警引腳即輸出低電平報(bào)警信號，提醒系統(tǒng)做緊急處理。
主電源5經(jīng)過電源管理與掉電監(jiān)控電路4分別連接傳感器9、信號處理電 路8、主處理器1、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鐵電存儲器2、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口 11，提供電源 支持。緊急備用電源6 (主要為法拉電容或后備電池)與電源管理與掉電監(jiān) 控電路4連接，作為主電源5的備用支持。主電源5由電池或太陽能電池?fù)?dān) 當(dāng)，在正常狀態(tài)下給整個(gè)系統(tǒng)提供電源，同時(shí)通過充電及保護(hù)電路7 (組合 電路)給緊急備用電源6充電。當(dāng)主電源5無法提供系統(tǒng)工作所需電源時(shí)， 由緊急備用電源6給系統(tǒng)提供短時(shí)供電，以保證數(shù)據(jù)的完整性與可靠性。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源3與實(shí)時(shí)時(shí)鐘連接，提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘的掉電保護(hù)。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源3由電池或法拉電容提供，實(shí)時(shí)時(shí)鐘的電源切換為 FM3130自帶的功能，能在主電源無法正常供電的情況下，自動切換到掉電 保護(hù)電源供電。
下面針對黑匣子中的各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)作進(jìn)一步說明
1、 標(biāo)準(zhǔn)通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，如串口，并口， USB, IRDA等。
2、 標(biāo)準(zhǔn)上位機(jī)筆記本，PDA, PC機(jī)等。與前人采用特殊接口和專用 設(shè)備的方案相比，我們采用標(biāo)準(zhǔn)接口與標(biāo)準(zhǔn)上位機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本更低，用 戶4吏用更方{更。
3、 單芯為了降低功耗和增加可靠性，設(shè)計(jì)模塊時(shí)將傳統(tǒng)的兩個(gè)獨(dú)立模 塊時(shí)鐘和存儲合二為一，采用的芯片F(xiàn)M3130包含了時(shí)鐘和存儲器(如圖2 )， 這樣還減少了芯片數(shù)量，間接降低了成本。另一種可選方案是把MCU、 時(shí)鐘、存儲器和信號處理電路集成在一塊專用芯片上，這樣功耗更低，可靠 性更高，如圖3專用處理芯片示意圖。
4、 軟件防抖考慮到集裝箱的運(yùn)輸環(huán)境^A員開關(guān)箱門的影響，為了達(dá) 到產(chǎn)品記錄數(shù)據(jù)的可靠及有效性，需要采用軟件防抖處理。具體方法如下
如圖4所示，當(dāng)主處理器接收到傳感器感應(yīng)的門開關(guān)動作的信號后，啟 動軟件防4牛才幾制。系統(tǒng)在隨后的一萃殳時(shí)間內(nèi)，以一定的時(shí)間間隔主動讀取門 傳感器的狀態(tài)，如果每次讀取的狀態(tài)都正確，則認(rèn)為發(fā)生了一次有效的門開 關(guān)動作，否則認(rèn)為是抖動，不予以處理。
5、 硬件防抖如圖5所示，考慮到集裝箱的運(yùn)輸環(huán)境^A員開關(guān)箱門的 過程中，可能存在使傳感器工作在臨界狀態(tài)，造成頻率較高的信號輸出狀態(tài) 連續(xù)變換，使系統(tǒng)出現(xiàn)對動作的誤判。針對這一情況，在電路設(shè)計(jì)中，在傳 感器與主處理器之間加入了濾波電路，用以濾除由于上述原因造成的誤觸 發(fā)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
6、 封裝主電路釆用環(huán)氧樹脂灌膠進(jìn)行封閉，這樣可以起到防水防腐蝕 的作用，還可以防止外人直接接觸到監(jiān)控主電路，起到安全防護(hù)和保護(hù)數(shù)據(jù) 可靠性的作用。主電路外部用金屬外殼或工程塑料外殼進(jìn)行外封(即黑匣子 的外殼)，這樣可以有效降低電磁干擾，還起到防撞擊的作用。
7、 黑匣子開倉為了記錄黑匣子在運(yùn)營過程中在經(jīng)授權(quán)許可或未經(jīng)授權(quán) 許可情況下的開倉情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了黑匣子開倉監(jiān)控記錄功能。當(dāng)黑匣子外 殼被開封并打開后，系統(tǒng)會記錄該事件發(fā)生的相關(guān)信息。設(shè)計(jì)中，傳感元件 的輸出信號經(jīng)過硬件防抖處理后，送入主處理器進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如圖6 所示。傳感元件可以是壓力傳感器、光電傳感器、》茲傳感器、彈簧開關(guān)及其 組合等。
8、 低電報(bào)警功能當(dāng)本裝置的電源電壓降低到一定程度時(shí)(如3v)，系 統(tǒng)可以自動檢測到電壓信息，在集裝箱門打開的時(shí)候，通過各種人可以感知 的方式進(jìn)行報(bào)警。以上的報(bào)警方式可以是LED、 LCD、蜂鳴器等。
工作原理當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)通過電源管理與掉電監(jiān)控模塊 (如圖1中)實(shí)現(xiàn)對電源電壓等參數(shù)的監(jiān)控，當(dāng)電源電壓降低到一定程度時(shí)， 向核心控制模塊產(chǎn)生低壓警報(bào)信號，控制模塊響應(yīng)該信號，在內(nèi)存中記錄電
源低壓報(bào)警，當(dāng)集裝箱門打開時(shí)，控制模塊向相關(guān)工作人員報(bào)警。圖7是該 模塊功能工作的軟件流程圖。
9、 掉電記錄、處理當(dāng)系統(tǒng)電源不能維持系統(tǒng)工作電壓時(shí)，本系統(tǒng)進(jìn)行 掉電處理，向存儲模塊記錄掉電信息。
工作原理電源管理與掉電監(jiān)控模塊檢測到電壓嚴(yán)重不足(斷電情況)， 向控制模塊發(fā)出斷電事件信息，控制模塊在緊急備用電源供給電路的電源供 應(yīng)下，將斷電信息寫入存儲模塊。圖8是掉電記錄模塊工作的軟件流程圖。 緊急備用電源用以保證在主電源非正常斷電情況下，給系統(tǒng)提供短時(shí)電源供 應(yīng)，以保證正在進(jìn)行的操作能正常完成。緊急備用電源可以是法拉電容、可 充電電池、不可充電電池等。
10、 傳感器組合為了保證系統(tǒng)箱門傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，可采用 多個(gè)同類型傳感器或多個(gè)不同類型傳感器組合應(yīng)用。可選的傳感器包括》茲傳 感器、壓力傳感器、光電傳感器、彈簧開關(guān)及其組合等。
11、 休眠模式出于節(jié)電的考慮，系統(tǒng)在通常情況下處于休眠模式，在 該模式下，整個(gè)系統(tǒng)的功耗很低，當(dāng)發(fā)生了特定事件時(shí)，系統(tǒng)被喚醒。此類 特定事件包括
(1) 箱門的開啟或關(guān)閉。
(2) 黑匣子的外殼被打開。
(3) 系統(tǒng)電源不足。
(4) 接收到上位機(jī)通訊訊號。
以上的每個(gè)事件都有相對應(yīng)的芯片管腳相連接。當(dāng)主處理器檢測到對應(yīng) 事件發(fā)生時(shí)，從休眠狀態(tài)恢復(fù)。對相應(yīng)事件處理記錄后，系統(tǒng)再次進(jìn)入休眠 狀態(tài)。
12、 接口通訊使能控制為了達(dá)到低功耗的目的，在主機(jī)工作時(shí)，可通 過主處理器使能？I腳對系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)中部分不常用的功能會^皮關(guān)閉， 比如標(biāo)準(zhǔn)通訊接口一般情況下很少使用，通常是被關(guān)閉的。
13、 被動傳感器在設(shè)計(jì)中，考慮到盡可能降低系統(tǒng)的功耗，延長其單 次使用時(shí)間，因此考慮采用被動傳感器來降低功耗。
14、 通訊數(shù)據(jù)加密加密技術(shù)是一種主動安全防御策略，用很小的代價(jià) 即可為該系統(tǒng)記錄的各種信息提供相當(dāng)大的安全保護(hù)。防止非授4XA員對于 關(guān)鍵信息進(jìn)行讀取、分析及修改。
本系統(tǒng)的加密分為通信部分加密和數(shù)據(jù)加密。在黑匣子-客戶端二級才莫式
或黑匣子-客戶-服務(wù)器端三級模式中，黑匣子終端與客戶端通用上位機(jī)的通 信采用私有密鑰加密。
黑匣子終端或客戶機(jī)終端通過GSM、 GPRS、 CDMA等公網(wǎng)方式與服務(wù) 器端進(jìn)行通信時(shí)可采用各種加密安全措施，比如(1)利用無線網(wǎng)服務(wù)提供 商的現(xiàn)有加密安全技術(shù)，如跳頻技術(shù)。(2)利用終端與服務(wù)器軟件的加密協(xié) 議，即端到端加密，進(jìn)行通信數(shù)據(jù)加密。
15、 存儲數(shù)據(jù)加密對于終端每次記錄的信息如開關(guān)門信息、斷電信息 等，在每次存儲時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密保護(hù)，與通信加密結(jié)合，雙重保護(hù)重要的數(shù) 據(jù)信息。實(shí)施方法包括采用私有密鑰方式，用加密算法(如DES)對數(shù)據(jù) 進(jìn)行加密。
16、 密鑰隨機(jī)產(chǎn)生采取隨機(jī)方式動態(tài)選取加密方式和加密密鑰，以提 高系統(tǒng)的安全性。
實(shí)施方式對于加密端，通過一定的算法機(jī)制，選取加密的密鑰和加密 算法。解密端根據(jù)數(shù)據(jù)中攜帶的加密相關(guān)信息，選取對應(yīng)的解密算法和密鑰， 對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。
17、 客服通訊加密對于客戶端與服務(wù)器端通信，為了提供更多的服務(wù) 應(yīng)用，當(dāng)用戶的上位機(jī)與服務(wù)提供商的服務(wù)器進(jìn)行通信時(shí)，將用戶端已經(jīng)獲 得的數(shù)據(jù)傳給服務(wù)商時(shí)采用會話加密手段，保證數(shù)據(jù)安全。
實(shí)施方式(1)由于采用互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)，可以利用這些網(wǎng)絡(luò)的原有 鏈路加密技術(shù)等加密技術(shù)平臺，保證通信安全。(2 )采用會話方式進(jìn)行通信， 具體加密算法與密鑰可以約定，可以采用私有密鑰算法如DES或者7>有密 鑰算法如RAS,對于密鑰的有效性可以控制。
18、 監(jiān)控過程對操作人員透明由于集裝箱搬運(yùn)的操作工人素質(zhì)相對較 低，因此本產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少相關(guān)人員的操作以及技能培訓(xùn)，采用有線傳 輸模式以及自動監(jiān)控功能，不需人為操作，既減少了操作流程，避免了一系 列的麻煩，又增強(qiáng)了安全和可靠性，減少人為因素帶來的誤操作和無效記錄。 同時(shí)，減少了客戶鎖門的手持設(shè)備，大大降低了運(yùn)營成本，也有利于推廣應(yīng) 用，避免額外附加經(jīng)費(fèi)。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng) 技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種現(xiàn)代物流業(yè)中箱柜的安全監(jiān)控方法，其特征在于(1)、在每個(gè)箱柜上設(shè)置一只黑匣子，用來自動記錄該箱柜在流轉(zhuǎn)過程中的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息；(2)、黑匣子由安裝在箱門上的信號發(fā)生裝置和安裝在箱體上的主機(jī)兩部分組成，其中，主機(jī)包含傳感器、信號處理電路、主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、存儲器、電源電路、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和黑匣子開倉監(jiān)控電路；當(dāng)箱門每次打開或關(guān)閉時(shí)，傳感器接收信號發(fā)生裝置的感應(yīng)信號，經(jīng)過信號處理電路處理后送入主處理器，主處理器按照程序指令將每次開門的時(shí)間和關(guān)門的時(shí)間，以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)；當(dāng)每次打開黑匣子殼體時(shí)，主處理器按照程序指令將黑匣子的開倉時(shí)間以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)；(3)、在客戶對該箱柜內(nèi)貨物安全性存有疑問時(shí)，只要將黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)包解密后還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息，然后對照合法的開關(guān)門記錄和開倉記錄，就能確定是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生；具體監(jiān)控模式選擇以下三種之一①、黑匣子、客戶端、服務(wù)端的三級模式客戶從服務(wù)器端下載專用軟件授權(quán)，然后，客戶打開黑匣子殼體，采用通用上位機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)通訊接口獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，再把加密數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息，再對照服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)合法的開關(guān)門記錄和黑匣子的開倉記錄，給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生的答案；②、黑匣子、客戶端的二級模式客戶端經(jīng)授權(quán)掌握從黑匣子下載數(shù)據(jù)并解密的支持軟件及密碼，客戶打開黑匣子殼體采用通用上位機(jī)直接獲取黑匣子內(nèi)自動記錄的相關(guān)加密數(shù)據(jù)包，并通過解密和對照給出某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生的答案；③、黑匣子、服務(wù)端的二級模式黑匣子除了自動記錄箱門的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息之外，通過無線模塊以短信或無線上網(wǎng)方式及時(shí)將這些加密信息發(fā)送給服務(wù)器，如果黑匣子發(fā)送信息時(shí)，無線模塊不能接入無線網(wǎng)絡(luò)，黑匣子則暫緩發(fā)送相關(guān)信息，當(dāng)無線模塊接入無線網(wǎng)絡(luò)后，黑匣子將尚未發(fā)送的信息發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器端把數(shù)據(jù)包解密還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息，并記錄在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，客戶從服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫查詢箱門的開關(guān)門信息記錄和黑匣子的開倉信息記錄，對照合法的開關(guān)門記錄和黑匣子的開倉記錄，確定某設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的安全監(jiān)控方法，其特征在于所述通用上位機(jī)包 括PC機(jī)、筆記本電腦、PDA或類似的讀寫工具。
3、 一種現(xiàn)代物流業(yè)中箱拒的安全監(jiān)控裝置，其特征在于該安全監(jiān)控裝置 為一黑匣子，由信號發(fā)生裝置和主機(jī)兩部分組成，其中，信號發(fā)生裝置為一組 分別安裝在左門和右門上的4U茲、壓力或光電發(fā)生源；主機(jī)安裝在箱體上，主 要由傳感器、信號處理電路、主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口、 黑匣子開倉監(jiān)控電路和電源電路組成；傳感器在箱體上對應(yīng)左門和右門信號發(fā) 生裝置的位置設(shè)置，接收對應(yīng)箱門打開和關(guān)閉兩種不同感應(yīng)信號，傳感器的輸 出信號經(jīng)過信號處理電路送入主處理器；主處理器連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存儲器，并 以實(shí)時(shí)時(shí)鐘為時(shí)間基準(zhǔn)按照程序指令將每次開門的時(shí)間及時(shí)長和每次關(guān)門的 時(shí)間及時(shí)長，用數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)通訊接口與主處理器連接， 用于提供針對通用上位機(jī)的在線程序下載及數(shù)據(jù)獲?。缓谙蛔娱_倉監(jiān)控電路為 一對應(yīng)黑匣子倉門設(shè)置的開關(guān)觸發(fā)電路，該開關(guān)觸發(fā)電路與主處理器連接，當(dāng) 每次打開黑匣子倉門時(shí)，主處理器接收開關(guān)觸發(fā)電路的觸發(fā)信號，按照程序指 令將黑匣子的開倉時(shí)間及時(shí)長以數(shù)據(jù)加密方式記載在存儲器內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述電源電路由實(shí) 時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源和主電源電路兩個(gè)獨(dú)立部分組成，其中，主電源電路主要 由電源管理與掉電監(jiān)控電路、主電源、緊急備用電源組成，主電源經(jīng)過電源管 理與掉電監(jiān)控電路分別連接傳感器、信號處理電路、主處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘與存 儲器、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，提供電源支持，緊急備用電源與電源管理與掉電監(jiān)控電 路連接，作為主電源的備用支持；實(shí)時(shí)時(shí)鐘掉電保護(hù)電源與實(shí)時(shí)時(shí)鐘連接，提 供實(shí)時(shí)時(shí)鐘的掉電保護(hù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的安全監(jiān)控裝置，其特征在于所述開關(guān)觸發(fā)電路 由傳感元件和濾波電路組成，傳感元件對應(yīng)黑匣子倉門設(shè)置，其輸出經(jīng)過濾波 電路與主處理器連接；所述傳感元件選擇壓力傳感器、光電傳感器、磁傳感器、 彈簧開關(guān)或其兩者組合。
全文摘要
一種現(xiàn)代物流中箱柜的安全監(jiān)控方法及其裝置，其內(nèi)容是(1)在每個(gè)箱柜上設(shè)置一只黑匣子，用來自動記錄該箱柜在流轉(zhuǎn)過程中的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息；(2)黑匣子由安裝在箱門上的信號發(fā)生裝置和安裝在箱體上的主機(jī)兩部分組成；(3)在客戶對箱內(nèi)貨物安全性存有疑問時(shí)，只要將黑匣子內(nèi)自動記錄的信息，通過數(shù)據(jù)包解密后還原為原始的開關(guān)門信息和黑匣子的開倉信息，然后對照合法的開關(guān)門記錄和開倉記錄，就能確定是否有非法開關(guān)門和開倉事件發(fā)生；監(jiān)控模式①黑匣子、客戶端、服務(wù)端的三級模式；②黑匣子、客戶端的二級模式；③黑匣子、服務(wù)端的二級模式。本發(fā)明自動記錄開關(guān)門等安全信息，對集裝箱操作人員完全透明，客戶可以采用通用上位機(jī)獲得記錄數(shù)據(jù)，其工作安全可靠，能耗低，特別適合貨運(yùn)集裝箱流轉(zhuǎn)作業(yè)。
文檔編號B65D90/48GK101105867SQ20071002272
公開日2008年1月16日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
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