專利名稱：集裝箱電子機(jī)械鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于物體或物料貯存或運(yùn)輸?shù)拇笮腿萜?，例如集裝箱，特別是涉及一種用于集裝箱上在其運(yùn)輸和貯存過程中監(jiān)測及保證貨運(yùn)安全的電子機(jī)械鎖。
背景技術(shù)：
眾所周知，集裝箱是一種多式聯(lián)運(yùn)的國際通用的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸工具，它能夠?qū)盈B堆放，有利于存儲和運(yùn)輸，從而降低運(yùn)輸和存儲費(fèi)用，提高效率。
但是，集裝箱貨物運(yùn)輸經(jīng)常會發(fā)生運(yùn)輸過程中的貨物丟失、調(diào)包等事件，給貨主帶來極大的損失。集裝箱運(yùn)輸整個物流鏈涉及到諸多環(huán)節(jié)，如發(fā)貨方、承運(yùn)方、收貨方等。
現(xiàn)有的集裝箱貨運(yùn)安全基本是通過機(jī)械關(guān)封的完好性來判斷，但機(jī)械關(guān)封很容易偽造，通過從機(jī)械關(guān)封外表的完整性判斷并不能確保貨物運(yùn)輸過程中沒有發(fā)生風(fēng)險事件。
為了解決集裝箱運(yùn)輸?shù)陌踩?，目前也開始采用電子鎖，通過輸入密碼的方式才能將鎖打開。貨物裝填完成后電子鎖將自動生成密碼，貨物運(yùn)輸?shù)街付康牡匾院蟛磐ㄟ^電話方式將密碼告訴授權(quán)開鎖人。但是，這種密碼通過遠(yuǎn)程電話交互的方式依然存在高風(fēng)險，同時這種模式只適合一些非常封閉的環(huán)境，必須確保電話通話雙方的可信。
如何確保貨物運(yùn)輸?shù)陌踩绾未_定貨物運(yùn)輸過程中的發(fā)生風(fēng)險事件后的責(zé)任承擔(dān)者，如何通過管理的配合來降低貨運(yùn)安全的風(fēng)險，這些問題都有待有效地解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過機(jī)械、電子相結(jié)合的方式，采用密碼開啟箱門，且對密碼進(jìn)行安全控制，來實現(xiàn)集裝箱貨運(yùn)過程的安全，提升集裝箱貨物運(yùn)輸?shù)陌踩?，避免運(yùn)輸過程中的貨物運(yùn)輸風(fēng)險的集裝箱電子機(jī)械鎖。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種集裝箱電子機(jī)械鎖，至少包括鎖合機(jī)械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機(jī)械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機(jī)開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發(fā)送，接收真實密碼經(jīng)校驗后控制鎖合機(jī)械部件進(jìn)行開鎖動作。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的電子機(jī)械鎖安裝在集裝箱箱門內(nèi)側(cè)所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的電子機(jī)械鎖中的控制電路至少包括一微處理器，該微處理器與該鎖合機(jī)械部件連接控制其動作，該微處理器進(jìn)行對隨機(jī)密碼進(jìn)行編碼生成密碼偽碼的操作；一加密解密單元，與該微處理器連接，進(jìn)行隨機(jī)密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；一數(shù)據(jù)存取單元，與該微處理器連接，存取數(shù)據(jù)；一無線收發(fā)單元，與該微處理器連接，進(jìn)行信號發(fā)送和接收的操作，其包括一天線，與無線收發(fā)單元連接并伸出裝設(shè)在集裝箱外側(cè)；以及一電源，為微處理器及各單元供電。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的鎖合機(jī)械部件包括連接并連動的磁吸合開關(guān)和鎖舌部件，該控制電路還包括一開關(guān)控制單元，該開關(guān)控制單元分別與微處理器和磁吸合開關(guān)連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關(guān)動作。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的微處理器、加密解密單元、數(shù)據(jù)存取單元和開關(guān)控制單元集成為一芯片。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的集成芯片采用單片機(jī)。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的電子機(jī)械鎖還包括一報警元件，該報警元件裝設(shè)在集裝箱外部，與該控制電路的微處理器連接受其控制發(fā)出報警信號，該微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發(fā)出報警信號。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的控制電路還包括一數(shù)字式實時時鐘單元，與該微處理器連接。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的控制電路還包括一復(fù)位與看門狗電路單元，與該加密解密單元連接。
所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其中，所述的電子機(jī)械鎖中的控制電路根據(jù)隨機(jī)開鎖密碼、集裝箱及電子機(jī)械鎖的編號生成密碼偽碼。
由于采用上述的方案，本發(fā)明所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，通過產(chǎn)生異常后狀態(tài)不可恢復(fù)的報警元件、密碼隨機(jī)生成、密碼編碼形成偽碼、密碼校驗、鎖開合動作歷史記錄可查等核心機(jī)制，確保集裝箱開啟的合法性，充分實現(xiàn)集裝箱貨運(yùn)過程的高安全，有效規(guī)避集裝箱貨運(yùn)運(yùn)輸過程中的風(fēng)險，確保集裝箱貨運(yùn)過程中發(fā)生的異常事件后的責(zé)任明確。


下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。
圖1為本發(fā)明的集裝箱貨運(yùn)安全系統(tǒng)的原理框圖；圖2為本發(fā)明的電子機(jī)械鎖在集裝箱箱門內(nèi)側(cè)的安裝示意圖；圖3為本發(fā)明的集裝箱貨運(yùn)安全系統(tǒng)中的密碼傳遞流程圖。
具體實施例方式
為更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
本發(fā)明的電子機(jī)械鎖配合外部異地設(shè)置或同地設(shè)置的終端，由終端執(zhí)行密碼的解碼和傳遞，下述實施例中，舉例說明了與安裝了電子機(jī)械鎖的集裝箱同地配合使用的手持終端和異地或同地設(shè)置的密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器。
如圖1至圖2所示，集裝箱安全貨運(yùn)系統(tǒng)包括電子機(jī)械鎖、手持終端和密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器。
電子機(jī)械鎖1安裝在集裝箱箱門內(nèi)側(cè)，包括鎖合機(jī)械部件和控制電路2。
鎖合機(jī)械部件包括連接并連動的磁吸合開關(guān)和鎖舌部件(如門銷11)。
控制電路2包括微處理器、加密解密單元、復(fù)位與看門狗電路單元、數(shù)據(jù)存取單元、開關(guān)控制單元、無線收發(fā)單元、天線、報警元件、數(shù)字式實時時鐘單元和電源管理單元；控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機(jī)械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機(jī)開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發(fā)送，接收真實密碼經(jīng)校驗后控制鎖合機(jī)械部件進(jìn)行開鎖動作；微處理器進(jìn)行對隨機(jī)密碼進(jìn)行編碼生成密碼偽碼的操作以及對其它單元的控制；加密解密單元與該微處理器連接，進(jìn)行隨機(jī)密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；復(fù)位與看門狗電路單元與加密解密單元連接，作為控制電路的看護(hù)裝置，當(dāng)控制電路運(yùn)行發(fā)生錯誤時，看門狗電路可使控制電路復(fù)位到初始狀態(tài)；數(shù)據(jù)存取單元與微處理器連接，可采用芯片DS2432，用于存取數(shù)據(jù)，包括隨機(jī)密碼偽碼、集裝箱ID、電子機(jī)械鎖ID、加密操作者資料，收、發(fā)、承運(yùn)方資料、電子機(jī)械鎖開合時間等；開關(guān)控制單元分別與微處理器和磁吸合開關(guān)連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關(guān)動作；微處理器、加密解密單元、數(shù)據(jù)存取單元和開關(guān)控制單元可集成為一芯片，采用單片機(jī)芯片P89C52RD1；無線收發(fā)單元與微處理器連接，采用芯片nRF905，進(jìn)行信號發(fā)送和接收的操作；天線21與無線收發(fā)單元連接并伸出裝設(shè)在集裝箱外側(cè)；報警元件22裝設(shè)在集裝箱外部可視，與微處理器連接受其控制發(fā)出報警信號，微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發(fā)出報警信號；報警元件可以為蜂鳴器、指示燈或信號發(fā)射裝置等，直接在本地進(jìn)行警告以及向異地發(fā)出警告信號；當(dāng)偵測到集裝箱存在非法開門時，強(qiáng)行開門動作會觸發(fā)報警模塊，報警模塊并不是本發(fā)明的特征所在，此處并不論述，微處理器在得到報警信號后，生成一強(qiáng)電流或高電壓給報警元件，在強(qiáng)電流或高電壓下，報警元件會從正常狀態(tài)轉(zhuǎn)換為不可恢復(fù)的異常狀態(tài)，當(dāng)報警元件從正常狀態(tài)變化到不可恢復(fù)的異常狀態(tài)時，報警元件接口的電壓從低電平轉(zhuǎn)換為高電平，該高電平必須在通過手持終端對電子機(jī)械鎖解密后才能由微處理器控制轉(zhuǎn)換恢復(fù)到低電平，在異常狀態(tài)下報警元件端口的高電平可以確保無法將報警元件從異常狀態(tài)人為恢復(fù)為正常狀態(tài)，從而避免了人為對集裝箱安全狀態(tài)進(jìn)行偽裝與欺騙；數(shù)字式實時時鐘單元與微處理器連接，采用DS2404芯片，保證在電子機(jī)械鎖動作時會生成歷史事件的時間記錄；電源管理單元微處理器及各單元供電，受微處理器控制和進(jìn)行可用容量指示。
手持終端與該電子機(jī)械鎖之間為無線電信號連接，向該控制電路發(fā)送合鎖指令，接收該電子機(jī)械鎖中的控制電路發(fā)出的密碼偽碼并向外發(fā)送，輸入真實密碼后可向該電子機(jī)械鎖中的控制電路發(fā)送真實密碼。手持終端包括微處理器以及分別與微處理器連接的無線收發(fā)單元、數(shù)據(jù)存取單元、接口單元和電源。接口單元可以為RS232接口、USB接口、TCP/IP接口或WLAN接口；授權(quán)的用戶通過手持終端可以從電子機(jī)械鎖的數(shù)據(jù)存取單元中讀取到整個運(yùn)輸過程中的集裝箱門開關(guān)事件歷史記錄，包括可能的非法開門的報警事件歷史記錄等。
密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器與該手持終端之間為無線或有線電信號連接，接收該手持終端轉(zhuǎn)發(fā)來的密碼偽碼并進(jìn)行解密生成真實密碼；密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器對密碼偽碼和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，密碼偽碼數(shù)據(jù)上傳時，將根據(jù)集裝箱運(yùn)輸?shù)木唧w情況，上傳到相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，在集裝箱到達(dá)收貨方，收貨方授權(quán)人員可登錄到密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器，輸入集裝箱ID和增強(qiáng)型電子機(jī)械鎖ID，密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器中密碼偽碼解碼算法對與之匹配的隨機(jī)密碼偽碼進(jìn)行解碼生成真實密碼。
電子機(jī)械鎖位于集裝箱內(nèi)部，集裝箱門關(guān)閉后通過手持終端發(fā)送合鎖和加密指令，電子機(jī)械鎖的控制電路將鎖自動鎖上并生成隨機(jī)開鎖密碼，并把隨機(jī)開鎖密碼、集裝箱箱號、電子機(jī)械鎖ID號等唯一特征信息作為輸入，形成密碼偽碼發(fā)送給手持終端。持有手持終端的集裝箱封箱和加密操作者通過此偽碼不能再次打開集裝箱。電子機(jī)械鎖上鎖成功后，報警元件顯示集裝箱處于正常狀態(tài)，與該集裝箱匹配的開鎖密碼偽碼以及相關(guān)信息(如集裝箱ID、電子機(jī)械鎖ID、加密操作者資料，收、發(fā)、承運(yùn)方資料、電子機(jī)械鎖開合時間等)將存儲在手持終端內(nèi)部形成一條數(shù)據(jù)集。手持終端通過有線或無線的方式將該數(shù)據(jù)集上傳到密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器。只有授權(quán)開箱者才可以從密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器中通過身份驗證后，輸入集裝箱ID和電子機(jī)械鎖ID，密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器上的密碼解碼算法基于偽碼和集裝箱相關(guān)唯一特征信息對偽碼進(jìn)行解碼，得到電子機(jī)械鎖開鎖真實密碼，對授權(quán)用戶可讀。授權(quán)用戶從手持終端輸入真實密碼后，開鎖真實密碼通過手持終端發(fā)送給電子機(jī)械鎖，電子機(jī)械鎖對密碼校驗通過后，電子機(jī)械鎖自動打開。只有在電子機(jī)械鎖自動打開后，開箱操作者才能繼續(xù)其它開箱動作。
如圖2所示，在集裝箱左、右門的內(nèi)側(cè)位置安裝電子機(jī)械鎖1。集裝箱內(nèi)貨物裝入完畢后，集裝箱門關(guān)閉，當(dāng)操作者通過手持終端對集裝箱電子機(jī)械鎖執(zhí)行上鎖操作后，電子機(jī)械鎖將自動上鎖，把集裝箱門從內(nèi)部鎖上。上鎖操作完成后，開鎖隨機(jī)密碼將自動生成，報警元件處于正常狀態(tài)。上鎖后的電子機(jī)械鎖必須在手持終端輸入正確的密碼，經(jīng)控制電路驗證后才能自動打開。如發(fā)生破壞性或非法開鎖，電子機(jī)械鎖的微處理器上面的報警元件產(chǎn)生報警，狀態(tài)從正常轉(zhuǎn)換為異常。而且，在輸入正確密碼通過電子機(jī)械鎖驗證前，報警元件的異常狀態(tài)不可恢復(fù)，從而避免對集裝箱安全狀態(tài)進(jìn)行的偽裝與欺騙。
由于集裝箱運(yùn)輸?shù)膼毫迎h(huán)境，集裝箱內(nèi)部的電子機(jī)械鎖1的配合門銷11由于配合精度要求相對較高，配合門銷11可通過加強(qiáng)的耦合剛片保護(hù)。集裝箱門處于關(guān)閉位置時，先將集裝箱右門32上的耦合剛片通過機(jī)械方式插入左門31的插槽中，該剛片的強(qiáng)度高，可以形成對電子機(jī)械鎖配合門銷的有效保護(hù)，并保證電子機(jī)械鎖的有效動作。
密碼安全控制流程如圖3，密碼在使用全過程均得到安全控制，在電子機(jī)械鎖中生成隨機(jī)密碼，經(jīng)編碼后形成偽碼發(fā)送給手持終端，手持終端將偽碼上傳給密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器，授權(quán)用戶在密碼數(shù)據(jù)服務(wù)器中得到經(jīng)偽碼解碼后的密碼，在手持終端中輸入密碼，在電子機(jī)械鎖控制器中對密碼進(jìn)行校驗。
本發(fā)明并不僅限于使用在集裝箱上，還可使用在其它車載箱等大型容器上。
由技術(shù)常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
權(quán)利要求
1.一種集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于至少包括鎖合機(jī)械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機(jī)械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機(jī)開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發(fā)送，接收真實密碼經(jīng)校驗后控制鎖合機(jī)械部件進(jìn)行開鎖動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的電子機(jī)械鎖安裝在集裝箱箱門內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的電子機(jī)械鎖中的控制電路至少包括一微處理器，該微處理器與該鎖合機(jī)械部件連接控制其動作，該微處理器進(jìn)行對隨機(jī)密碼進(jìn)行編碼生成密碼偽碼的操作；一加密解密單元，與該微處理器連接，進(jìn)行隨機(jī)密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；一數(shù)據(jù)存取單元，與該微處理器連接，存取數(shù)據(jù)；一無線收發(fā)單元，與該微處理器連接，進(jìn)行信號發(fā)送和接收的操作，其包括一天線，與無線收發(fā)單元連接并伸出裝設(shè)在集裝箱外側(cè)；以及一電源，為微處理器及各單元供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的鎖合機(jī)械部件包括連接并連動的磁吸合開關(guān)和鎖舌部件，該控制電路還包括一開關(guān)控制單元，該開關(guān)控制單元分別與微處理器和磁吸合開關(guān)連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關(guān)動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的微處理器、加密解密單元、數(shù)據(jù)存取單元和開關(guān)控制單元集成為一芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的集成芯片采用單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的電子機(jī)械鎖還包括一報警元件，該報警元件裝設(shè)在集裝箱外部，與該控制電路的微處理器連接受其控制發(fā)出報警信號，該微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發(fā)出報警信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的控制電路還包括一數(shù)字式實時時鐘單元，與該微處理器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的控制電路還包括一復(fù)位與看門狗電路單元，與該加密解密單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，其特征在于，所述的電子機(jī)械鎖中的控制電路根據(jù)隨機(jī)開鎖密碼、集裝箱及電子機(jī)械鎖的編號生成密碼偽碼。
全文摘要
一種集裝箱電子機(jī)械鎖，至少包括鎖合機(jī)械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機(jī)械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機(jī)開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發(fā)送，接收真實密碼經(jīng)校驗后控制鎖合機(jī)械部件進(jìn)行開鎖動作。本發(fā)明所述的集裝箱電子機(jī)械鎖，通過產(chǎn)生異常后狀態(tài)不可恢復(fù)的報警元件、密碼隨機(jī)生成、密碼編碼形成偽碼、密碼校驗、鎖開合動作歷史記錄可查等核心機(jī)制，確保集裝箱開啟的合法性，充分實現(xiàn)集裝箱貨運(yùn)過程的高安全，有效規(guī)避集裝箱貨運(yùn)運(yùn)輸過程中的風(fēng)險，確保集裝箱貨運(yùn)過程中發(fā)生的異常事件后的責(zé)任明確。
文檔編號E05B65/52GK1877061SQ200510078439
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者周受欽, 董玖豐, 王石生, 劉春鋒, 周遠(yuǎn)大, 周浩, 胡亮 申請人:中國國際海運(yùn)集裝箱(集團(tuán))股份有限公司