專利名稱：集裝箱電子機械鎖的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于物體或物料貯存或運輸的大型容器，例如集裝箱，特別是涉及一種用于集裝箱上在其運輸和貯存過程中監測及保證貨運安全的電子機械鎖。
背景技術：
眾所周知，集裝箱是一種多式聯運的國際通用的標準運輸工具，它能夠層疊堆放，有利于存儲和運輸，從而降低運輸和存儲費用，提高效率。
但是，集裝箱貨物運輸經常會發生運輸過程中的貨物丟失、調包等事件，給貨主帶來極大的損失。集裝箱運輸整個物流鏈涉及到諸多環節，如發貨方、承運方、收貨方等。
現有的集裝箱貨運安全基本是通過機械關封的完好性來判斷，但機械關封很容易偽造，通過從機械關封外表的完整性判斷并不能確保貨物運輸過程中沒有發生風險事件。
為了解決集裝箱運輸的安全，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，貨物運輸到指定目的地以后才通過電話方式將密碼告訴授權開鎖人。但是，這種密碼通過遠程電話交互的方式依然存在高風險，同時這種模式只適合一些非常封閉的環境，必須確保電話通話雙方的可信。
如何確保貨物運輸的安全，如何確定貨物運輸過程中的發生風險事件后的責任承擔者，如何通過管理的配合來降低貨運安全的風險，這些問題都有待有效地解決。
發明內容
本發明的目的是提供一種通過機械、電子相結合的方式，采用密碼開啟箱門，且對密碼進行安全控制，來實現集裝箱貨運過程的安全，提升集裝箱貨物運輸的安全性，避免運輸過程中的貨物運輸風險的集裝箱電子機械鎖。
為了達到上述的目的，本發明的技術方案如下一種集裝箱電子機械鎖，至少包括鎖合機械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發送，接收真實密碼經校驗后控制鎖合機械部件進行開鎖動作。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的電子機械鎖安裝在集裝箱箱門內側所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的電子機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械部件連接控制其動作，該微處理器進行對隨機密碼進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，進行隨機密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；一數據存取單元，與該微處理器連接，存取數據；一無線收發單元，與該微處理器連接，進行信號發送和接收的操作，其包括一天線，與無線收發單元連接并伸出裝設在集裝箱外側；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械鎖，其中，所述的鎖合機械部件包括連接并連動的磁吸合開關和鎖舌部件，該控制電路還包括一開關控制單元，該開關控制單元分別與微處理器和磁吸合開關連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關動作。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的微處理器、加密解密單元、數據存取單元和開關控制單元集成為一芯片。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的集成芯片采用單片機。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的電子機械鎖還包括一報警元件，該報警元件裝設在集裝箱外部，與該控制電路的微處理器連接受其控制發出報警信號，該微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發出報警信號。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的控制電路還包括一數字式實時時鐘單元，與該微處理器連接。
所述的集裝箱電子機械鎖，其中，所述的控制電路還包括一復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械鎖，其中，所述的電子機械鎖中的控制電路根據隨機開鎖密碼、集裝箱及電子機械鎖的編號生成密碼偽碼。
由于采用上述的方案，本發明所述的集裝箱電子機械鎖，通過產生異常后狀態不可恢復的報警元件、密碼隨機生成、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制，確保集裝箱開啟的合法性，充分實現集裝箱貨運過程的高安全，有效規避集裝箱貨運運輸過程中的風險，確保集裝箱貨運過程中發生的異常事件后的責任明確。
下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。
圖1為本發明的集裝箱貨運安全系統的原理框圖；圖2為本發明的電子機械鎖在集裝箱箱門內側的安裝示意圖；圖3為本發明的集裝箱貨運安全系統中的密碼傳遞流程圖。
具體實施例方式
為更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
本發明的電子機械鎖配合外部異地設置或同地設置的終端，由終端執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械鎖的集裝箱同地配合使用的手持終端和異地或同地設置的密碼數據服務器。
如圖1至圖2所示，集裝箱安全貨運系統包括電子機械鎖、手持終端和密碼數據服務器。
電子機械鎖1安裝在集裝箱箱門內側，包括鎖合機械部件和控制電路2。
鎖合機械部件包括連接并連動的磁吸合開關和鎖舌部件(如門銷11)。
控制電路2包括微處理器、加密解密單元、復位與看門狗電路單元、數據存取單元、開關控制單元、無線收發單元、天線、報警元件、數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械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發送，接收真實密碼經校驗后控制鎖合機械部件進行開鎖動作；微處理器進行對隨機密碼進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，進行隨機密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；復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裝置，當控制電路運行發生錯誤時，看門狗電路可使控制電路復位到初始狀態；數據存取單元與微處理器連接，可采用芯片DS2432，用于存取數據，包括隨機密碼偽碼、集裝箱ID、電子機械鎖ID、加密操作者資料，收、發、承運方資料、電子機械鎖開合時間等；開關控制單元分別與微處理器和磁吸合開關連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關動作；微處理器、加密解密單元、數據存取單元和開關控制單元可集成為一芯片，采用單片機芯片P89C52RD1；無線收發單元與微處理器連接，采用芯片nRF905，進行信號發送和接收的操作；天線21與無線收發單元連接并伸出裝設在集裝箱外側；報警元件22裝設在集裝箱外部可視，與微處理器連接受其控制發出報警信號，微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發出報警信號；報警元件可以為蜂鳴器、指示燈或信號發射裝置等，直接在本地進行警告以及向異地發出警告信號；當偵測到集裝箱存在非法開門時，強行開門動作會觸發報警模塊，報警模塊并不是本發明的特征所在，此處并不論述，微處理器在得到報警信號后，生成一強電流或高電壓給報警元件，在強電流或高電壓下，報警元件會從正常狀態轉換為不可恢復的異常狀態，當報警元件從正常狀態變化到不可恢復的異常狀態時，報警元件接口的電壓從低電平轉換為高電平，該高電平必須在通過手持終端對電子機械鎖解密后才能由微處理器控制轉換恢復到低電平，在異常狀態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人為恢復為正常狀態，從而避免了人為對集裝箱安全狀態進行偽裝與欺騙；數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行可用容量指示。
手持終端與該電子機械鎖之間為無線電信號連接，向該控制電路發送合鎖指令，接收該電子機械鎖中的控制電路發出的密碼偽碼并向外發送，輸入真實密碼后可向該電子機械鎖中的控制電路發送真實密碼。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單元、數據存取單元、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；授權的用戶通過手持終端可以從電子機械鎖的數據存取單元中讀取到整個運輸過程中的集裝箱門開關事件歷史記錄，包括可能的非法開門的報警事件歷史記錄等。
密碼數據服務器與該手持終端之間為無線或有線電信號連接，接收該手持終端轉發來的密碼偽碼并進行解密生成真實密碼；密碼數據服務器對密碼偽碼和相關數據進行管理，密碼偽碼數據上傳時，將根據集裝箱運輸的具體情況，上傳到相對應的數據庫中，在集裝箱到達收貨方，收貨方授權人員可登錄到密碼數據服務器，輸入集裝箱ID和增強型電子機械鎖ID，密碼數據服務器中密碼偽碼解碼算法對與之匹配的隨機密碼偽碼進行解碼生成真實密碼。
電子機械鎖位于集裝箱內部，集裝箱門關閉后通過手持終端發送合鎖和加密指令，電子機械鎖的控制電路將鎖自動鎖上并生成隨機開鎖密碼，并把隨機開鎖密碼、集裝箱箱號、電子機械鎖ID號等唯一特征信息作為輸入，形成密碼偽碼發送給手持終端。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。電子機械鎖上鎖成功后，報警元件顯示集裝箱處于正常狀態，與該集裝箱匹配的開鎖密碼偽碼以及相關信息(如集裝箱ID、電子機械鎖ID、加密操作者資料，收、發、承運方資料、電子機械鎖開合時間等)將存儲在手持終端內部形成一條數據集。手持終端通過有線或無線的方式將該數據集上傳到密碼數據服務器。只有授權開箱者才可以從密碼數據服務器中通過身份驗證后，輸入集裝箱ID和電子機械鎖ID，密碼數據服務器上的密碼解碼算法基于偽碼和集裝箱相關唯一特征信息對偽碼進行解碼，得到電子機械鎖開鎖真實密碼，對授權用戶可讀。授權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送給電子機械鎖，電子機械鎖對密碼校驗通過后，電子機械鎖自動打開。只有在電子機械鎖自動打開后，開箱操作者才能繼續其它開箱動作。
如圖2所示，在集裝箱左、右門的內側位置安裝電子機械鎖1。集裝箱內貨物裝入完畢后，集裝箱門關閉，當操作者通過手持終端對集裝箱電子機械鎖執行上鎖操作后，電子機械鎖將自動上鎖，把集裝箱門從內部鎖上。上鎖操作完成后，開鎖隨機密碼將自動生成，報警元件處于正常狀態。上鎖后的電子機械鎖必須在手持終端輸入正確的密碼，經控制電路驗證后才能自動打開。如發生破壞性或非法開鎖，電子機械鎖的微處理器上面的報警元件產生報警，狀態從正常轉換為異常。而且，在輸入正確密碼通過電子機械鎖驗證前，報警元件的異常狀態不可恢復，從而避免對集裝箱安全狀態進行的偽裝與欺騙。
由于集裝箱運輸的惡劣環境，集裝箱內部的電子機械鎖1的配合門銷11由于配合精度要求相對較高，配合門銷11可通過加強的耦合剛片保護。集裝箱門處于關閉位置時，先將集裝箱右門32上的耦合剛片通過機械方式插入左門31的插槽中，該剛片的強度高，可以形成對電子機械鎖配合門銷的有效保護，并保證電子機械鎖的有效動作。
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，在電子機械鎖中生成隨機密碼，經編碼后形成偽碼發送給手持終端，手持終端將偽碼上傳給密碼數據服務器，授權用戶在密碼數據服務器中得到經偽碼解碼后的密碼，在手持終端中輸入密碼，在電子機械鎖控制器中對密碼進行校驗。
本發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。
由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特征的實施方案來實現。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。所有在本發明范圍內或在等同于本發明的范圍內的改變均被本發明包含。
權利要求
1.一種集裝箱電子機械鎖，其特征在于至少包括鎖合機械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發送，接收真實密碼經校驗后控制鎖合機械部件進行開鎖動作。
2.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的電子機械鎖安裝在集裝箱箱門內側。
3.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的電子機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械部件連接控制其動作，該微處理器進行對隨機密碼進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，進行隨機密碼的生成和真實密碼的校驗等操作；一數據存取單元，與該微處理器連接，存取數據；一無線收發單元，與該微處理器連接，進行信號發送和接收的操作，其包括一天線，與無線收發單元連接并伸出裝設在集裝箱外側；以及一電源，為微處理器及各單元供電。
4.根據權利要求3所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的鎖合機械部件包括連接并連動的磁吸合開關和鎖舌部件，該控制電路還包括一開關控制單元，該開關控制單元分別與微處理器和磁吸合開關連接，接收微處理器的指令控制磁吸合開關動作。
5.根據權利要求4所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的微處理器、加密解密單元、數據存取單元和開關控制單元集成為一芯片。
6.根據權利要求5所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的集成芯片采用單片機。
7.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的電子機械鎖還包括一報警元件，該報警元件裝設在集裝箱外部，與該控制電路的微處理器連接受其控制發出報警信號，該微處理器接收到真實密碼控制該報警元件停止發出報警信號。
8.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的控制電路還包括一數字式實時時鐘單元，與該微處理器連接。
9.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的控制電路還包括一復位與看門狗電路單元，與該加密解密單元連接。
10.根據權利要求1所述的集裝箱電子機械鎖，其特征在于，所述的電子機械鎖中的控制電路根據隨機開鎖密碼、集裝箱及電子機械鎖的編號生成密碼偽碼。
全文摘要
一種集裝箱電子機械鎖，至少包括鎖合機械部件；以及控制電路，該控制電路接收合鎖指令并控制鎖合機械部件的動作并隨其合鎖動作生成隨機開鎖密碼并加密形成密碼偽碼向外發送，接收真實密碼經校驗后控制鎖合機械部件進行開鎖動作。本發明所述的集裝箱電子機械鎖，通過產生異常后狀態不可恢復的報警元件、密碼隨機生成、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制，確保集裝箱開啟的合法性，充分實現集裝箱貨運過程的高安全，有效規避集裝箱貨運運輸過程中的風險，確保集裝箱貨運過程中發生的異常事件后的責任明確。
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 優先權日2005年6月10日
發明者周受欽, 董玖豐, 王石生, 劉春鋒, 周遠大, 周浩, 胡亮 申請人:中國國際海運集裝箱(集團)股份有限公司