CN105909085B - 一种基于物联网信息化管理的物流锁及物流锁监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网信息化管理的物流锁及物流锁监控方法，主控模块分别与锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块相连接；电机驱动模块与电机相连接。电子锁包含锁杆、插销、滑片。物流锁在开锁过程中，电机驱动模块驱动电机正转，电机带动滑片正向运行，滑片从锁杆的卡位处拔出，锁杆与插销自动脱离。物流锁在上锁过程中，将锁杆推至上锁处，电机驱动模块驱动电机反转，电机带动滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住。该物流锁通过GSM通讯模块与远程平台实现信息交互，实现了对物流锁的远程控制与检测，有效提高了物流管理。

Description

一种基于物联网信息化管理的物流锁及物流锁监控方法
技术领域
本发明涉及物流锁领域，尤其涉及基于物联网信息化管理的物流锁以及物流锁监控方法。
背景技术
目前物流行业，在运输过程中采用传统的机械锁对运送快件进行封锁。物流管理中采用传统的机械锁对于快件的安全性不能做到有效管控，时常会发生快件丢失或包装损坏等现象；且无法实时监控快件所在的位置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于物联网信息化管理的物流锁及物流锁监控方法，旨在解决现有的物流锁无法实现对快件的安全性不能做到有效管控的问题。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种基于物联网信息化管理的物流锁，包括主控模块、锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、电机、电子锁。
所述主控模块分别与所述锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、面板指示灯相连接；所述电机驱动模块与电机相连接。所述电子锁包含锁杆、插销、滑片。所述物流锁在开锁过程中，所述电机驱动模块驱动所述电机正转，所述电机带动所述滑片正向运行，滑片从锁杆的卡位处拔出，锁杆与插销自动脱离。所述物流锁在上锁过程中，将锁杆推至上锁处，所述电机驱动模块驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住。所述GSM通讯模块用于主控模块与远程平台进行通讯。所述GPS定位模块用于使远程平台获取物流锁的位置信息。所述锁杆检测模块用于判断电子锁是否上锁。所述防拆检测模块用于判断电子锁在运输过程中是否被打开。所述震动检测模块用于对电子锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。
进一步地，所述震动检测模块包含三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元。所述三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。
进一步地，GSM通讯模块包含射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、数字接口、RTC单元、电源管理单元、供电单元。电源管理单元分别与射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、RTC单元相连接；模拟基带单元、数字基带单元分别与射频接口、数字接口相连接；供电单元与电源管理单元相连接。
进一步地，所述三轴加速度传感器包含依次连接的G-Cell传感单元、容压变换器。所述G-Cell传感单元感应三个相互垂直方向上的加速度，并将三个方向上的加速度转化为电容值。所述容压变换器将所述电容值转化为电压值。
进一步地，所述信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。
一种基于物联网信息化管理的物流锁监控方法：驱动物流锁的电机正转，带动滑片正向运行，所述滑片从锁杆的卡位处拔出，所述锁杆与插销自动脱离，物流锁完成开锁；将所述锁杆推至上锁处，驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住，物流锁完成上锁；远程平台与物流锁通过GSM通讯装置进行通讯；远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息；判断物流锁是否上锁，并将物流锁状态上报给远程平台；判断物流锁在运输过程中是否被打开；对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。
进一步地，所述对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测包含：步骤(A1)感应物流锁三个相互垂直方向上的加速度；步骤(A2)将所述加速度的信息转化为模拟电信号；步骤(A3)将所述模拟电信号进行放大、滤波、温度补偿处理；步骤(A4)将处理后的模拟电信号转化为数字信号；步骤(A5)对所述数字信号进行处理和分析，得出物流锁运输路况及运行速度，并将处理和分析后的结果发送给远程平台。
进一步地，所述远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息包含：步骤(B1)计算处物流锁与若干个卫星的伪距离；步骤(B2)采用距离交会法求出物流锁的经度、纬度、高度和时间修正量的定位信息；步骤(B3)采用NMEA格式不断输出的定位信息及辅助信息给远程平台。
进一步地，所述距离交会法以两个已知控制点为中心，分别以目标点与两已知控制点的距离为半径划圆，所得交会点即为要求的目标点。
进一步地，判断物流锁在运输过程中是否被打开包含：步骤(C1)接收物流锁上锁信号。步骤(C2)通过GPS系统定位物流锁上锁时所处的位置，并将该位置设为物流锁的起始位置。步骤(C3)设定物流锁的目的地。步骤(C4)实时更新物流锁所处的位置。步骤(C5)判断物流锁是否被开锁；若判断为是，则进行步骤(C6)；若判断为否，则返回步骤(C4)。步骤(C6)判断物流锁此时所处的位置是否为目的地；若判断为是，则结束对物流锁监控；若判断为否，则发出物流锁异常开锁提示，并请求物流人员排查原因，并执行步骤(C7)。步骤(C7)发送上锁指令，远程控制物流锁重新上锁。步骤(C8)判断物流锁重新上锁是否成功；若判断为是，则提示重新上锁成功，并返回步骤(C4)；若判断为否，则提示重新上锁失败，并结束对物流锁监控。
本发明的有益效果：
该物流锁通过GSM通讯模块与远程平台实现信息交互；远程平台可以通过锁杆检测模块可以检测物流锁开闭状态，并通过GPS定位模块检测物流锁的定位信息，通过震动检测模块检测货物的运输状况；实现了对物流锁的远程控制与检测，有效提高了物流管理。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
图2为图1中电子锁的原理图。
图3为图1中震动检测模块的原理方框图。
图4为图1中GSM通讯模块的原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种基于物联网信息化管理的物流锁，包括主控模块、锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、电子锁、面板指示灯、电源模块。
主控模块分别与锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、面板指示灯相连接。电机驱动模块与电子锁相连接。
电源模块给整个主板供电，提供提供各个模块所需的电源电压，保证各模块正常供电。锁杆检测模块用于块判断电子锁是否上锁。防拆检测模块用于检测电子锁在运输过程中被打开。震动检测模块用于远程平台对电子锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。GSM通讯模块用于主控模块与远程平台进行通讯。GPS定位模块用于使远程平台获取物流锁的位置信息。电机驱动模块用于驱动电子锁的开或关。面板指示灯用于显示GSM通讯模块、GPS定位模块的状态信息；并指示物流锁当前的电量信息，以便供电不足时及时充电。主控模块用于对震动检测模块、锁杆检测模块、防拆检测模块得到的数据进行分析与处理，并通过GSM通讯模块与远程平台进行通信。蓝牙模块用于实现物流车之间物物互联、相互通讯，并且实现手持遥控终端对物流锁的控制。
如图2所示，电子锁包含电机、锁杆、插销、滑片。
开锁时，所述电机驱动模块驱动所述电机正转，所述电机带动所述滑片正向运行，滑片从锁杆的卡位处拔出，锁杆与插销自动脱离，完成开锁；上锁时，将锁杆推至上锁处，所述电机驱动模块驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住，完成上锁。
如图3所示，震动检测模块包含三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元。三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。
三轴加速度传感器包含依次连接的G-Cell传感单元、容压变换器。信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。 X、Y、Z 三个相互垂直方向上的加速度由三轴加速度传感器内部的G-Cell传感单元感知，加速度转化为电容值，电容值经过容压变换器转换为电压值，经过信号处理单元内的增益放大器、前级滤波器和温度补偿器处理后以电压的形式作为输出信号，经过后级放大滤波器处理，将所需模拟信号调整至一个合适的范围，再由A/D采样单元转换为数字信号送数据处理单元进行处理。数据处理单元处理后的数字信号发送给主控模块进行分析。
震动检测模块基于三轴加速度的传感器，集成了三轴加速度检测技术，可以测量智能车的惯性大小，选取最佳重心位置，并能准确定位智能车处于直线、弯道、坡道和漂移等运行状态；利用三轴加速度传感器能够提前预测路径，并判断何时刹车效果最佳。事实证明：物流锁结合三轴加速度传感器具有很强的抗干扰性，提取角度信息更准确，确保了智能车在直道上能够以较高的速度行驶，在弯道则能基本不失速平滑地过弯。
如图4所示，GSM通讯模块包含射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、数字接口、RTC单元、电源管理单元、供电单元。
电源管理单元分别与射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、RTC单元相连接；模拟基带单元、数字基带单元分别与射频接口、数字接口相连接；供电单元与电源管理单元相连接。数字接口包含GPIOs接口、DE_BUG接口、SIM接口、UART接口、UART接口。
射频接口用于无线信号的收发；数字接口用于数字信号的传输；RTC单元用于提供时钟信号；模拟基带单元、数字基带单元用于模拟基带信号与数字基带信号之间的转化及传送。
GPS定位模块包含CPU单元、GPS基带单元、RF射频单元。CPU单元、GPS基带单元、RF射频单元依次连接。
GPS定位模块像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中心频率为1575.42MHz。GPS定位模块并不播发信号，属于被动定位。通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出物流锁的经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是点位速度快。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算，称为3D定位，3颗卫星即可实现2D定位。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，供远程平台选择应用。GPS导航具有高灵敏度、低功耗、小型化的特点，导航模块的极高追踪灵敏度大大扩大了其定位的覆盖面，在普通导航不能定位的地方，如狭窄都市天空下、密集的丛林环境， 导航模块都能高精度定位。
蓝牙模块包含射频单元、基带单元、蓝牙协议层、高级应用层。蓝牙协议单元分别与射频单元、基带单元相连接；蓝牙协议单元并且与应用单元相连接。
基带单元采用查询和寻呼方式，使跳频时钟及跳频频率同步，为数据分组提供对称连接和非对称连接，并完成数据包的定义、前向纠错、循环冗余校验、逻辑通道选择、信号噪化、鉴权、加密、编码和解码等功能。它采用混合电路交换和分组交换方式，既适合语音传送，也适合一般的数据传送。
射频单元将基带单元的数据包通过无线电信号以一定的功率和跳频频率发送出去，实现物流锁的无线连接。
蓝牙协议层包括链路管理协议、链路控制与应用协议、串行电缆仿真协议和服务发现协议。
高端应用层：根据不同需要，可以在企业间建立蓝牙组网，企业无线网络由多个匹克网（Pico net）构成，而不同匹克网之间的通信应该只在办公网络内部进行路由，而不应通过局域网，这就需要建立一种特殊的路由机制，使得各匹克网之间的通讯能够进行正确的路由，达到方便快捷的通信、拓宽通信范围、减轻网络负载的母的。用于办公网络内部的蓝牙移动终端通过无线方式访问局域网及Internet，跟踪、定位办公网络内的所有蓝牙设备，在两个属于不同匹克网的蓝牙设备之间建立路由连接，并在设备之间交换路由信息。对于物流锁的应用也是同样的道理，它可以使所有在一定区域内的物流锁之间建立连接并交换信息。
蓝牙技术是一种短距离无线通信的技术规范，它的特点可归纳为以下几点：a)全球范围适用：蓝牙技术工作在2.4GHz的ISM频段；b)采用时分双工通信，蓝牙规范1.0B支持的数据传输速率为1Mbit/s；c)同时可传输语音和数据，当采用非对称信道传输数据时，单向最大传输速率为721kbps，反向为57.6kbp/s；当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbp/s；d)具有很好的抗干扰能力，蓝牙采用了跳频技术来扩展频谱，将2.402-2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625us。建立连接时频率改变则是3200次/秒；e)蓝牙模块体积很小，低功耗，可以方便的集成到各种设备中。
本发明可以实现远程平台对物流锁的检测和控制。主控模块通过锁杆检测模块检测电子锁是否上锁，并将电子锁的状态通过GSM通讯模块传送给远程平台；并且主控模块通过GPS定位模块为远程平台提供电子锁的定位信息；这样，管理人员可以通过远程平台观察物流锁在何时何地被打开过。通过震动检测模块，远程平台对电子锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测，当检测到车速太快或路况太差，超过预设定的安全值时，远程平台会发出提示，避免车速太快或路况太差导致货物受损或发生车祸。一般地，货物被封装好在未运送到目的地之前不需要再打开。为了防止货物在运输过程中物流锁被打开，设置了防拆检测模块。物流锁上锁后，在运输途中，有被打开时，远程平台将接收到信号并发出报警信息，避免货物在途中物流锁被破坏打开，发生盗窃事件。
此外，本发明基于上述的硬件还提出了一种基于物联网信息化管理的物流锁监控方法：驱动物流锁的电机正转，带动滑片正向运行，所述滑片从锁杆的卡位处拔出，所述锁杆与插销自动脱离，物流锁完成开锁。将所述锁杆推至上锁处，驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住，物流锁完成上锁。远程平台与物流锁通过GSM通讯装置进行通讯。远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息。判断物流锁是否上锁，并将物流锁状态上报给远程平台。判断物流锁在运输过程中是否被打开：如果判断为是，通过GSM通讯装置向远程平台发送物流锁异常信号，远程平台发出报警信息。对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。
所述对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测包含：步骤(A1)感应物流锁三个相互垂直方向上的加速度；步骤(A2)将所述加速度的信息转化为模拟电信号；步骤(A3)将所述模拟电信号进行放大、滤波、温度补偿处理；步骤(A4)将处理后的模拟电信号转化为数字信号；步骤(A5)对所述数字信号进行处理和分析，得出物流锁运输路况及运行速度，并将处理和分析后的结果发送给远程平台。
所述远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息包含：步骤(B1)计算处物流锁与若干个卫星的伪距离；步骤(B2)采用距离交会法求出物流锁的经度、纬度、高度和时间修正量的定位信息；步骤(B3)采用NMEA格式输出的定位信息及辅助信息给远程平台。
物流锁完成上锁后，在运输过程中，远程平台对物流锁的具体监控过程为：步骤(C1)接收物流锁上锁信号。步骤(C2)通过GPS系统定位物流锁上锁时所处的位置，并将该位置设为物流锁的起始位置。步骤(C3)设定物流锁的目的地。步骤(C4)实时更新物流锁所处的位置。步骤(C5)判断物流锁是否被开锁；若判断为是，则进行步骤(C6)；若判断为否，则返回步骤(C4)。步骤(C6)判断物流锁此时所处的位置是否为目的地；若判断为是，则结束对物流锁监控；若判断为否，则发出物流锁异常开锁提示，并请求物流人员排查原因，并执行步骤(C7)。步骤(C7)发送上锁指令，远程控制物流锁重新上锁。步骤(C8)判断物流锁重新上锁是否成功；若判断为是，则提示重新上锁成功，并返回步骤(C4)；若判断为否，则提示重新上锁失败，并结束对物流锁监控。
距离交会法是以两个已知控制点为中心，分别以目标点与两已知控制点的距离为半径划圆，交会点即为要求目标点。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网信息化管理的物流锁，其特征在于：
包括主控模块、锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、电机、电子锁；
所述主控模块分别与所述锁杆检测模块、防拆检测模块、震动检测模块、电机驱动模块、蓝牙模块、GSM通讯模块、GPS定位模块、面板指示灯相连接；所述电机驱动模块与电机相连接；
所述电子锁包含锁杆、插销、滑片；
所述物流锁在开锁过程中，所述电机驱动模块驱动所述电机正转，所述电机带动所述滑片正向运行，滑片从锁杆的卡位处拔出，锁杆与插销自动脱离；
所述物流锁在上锁过程中，将锁杆推至上锁处，所述电机驱动模块驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住；
所述GSM通讯模块用于主控模块与远程平台进行通讯；
所述GPS定位模块用于使远程平台获取物流锁的位置信息；
所述锁杆检测模块用于判断电子锁是否上锁；
所述防拆检测模块用于判断电子锁在运输过程中是否被打开；
所述震动检测模块用于对电子锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。
2.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的物流锁，其特征在于：
所述震动检测模块包含三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元；所述三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的物流锁，其特征在于：
所述GSM通讯模块包含射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、数字接口、RTC单元、电源管理单元、供电单元；
电源管理单元分别与射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、RTC单元相连接；模拟基带单元、数字基带单元分别与射频接口、数字接口相连接；供电单元与电源管理单元相连接。
4.根据权利要求2所述的基于物联网信息化管理的物流锁，其特征在于：
所述三轴加速度传感器包含依次连接的G-Cell传感单元、容压变换器；
所述G-Cell传感单元感应三个相互垂直方向上的加速度，并将三个方向上的加速度转化为电容值；
所述容压变换器将所述电容值转化为电压值。
5.根据权利要求2所述的基于物联网信息化管理的物流锁，其特征在于：
所述信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。
6.一种基于物联网信息化管理的物流锁监控方法，其特征在于：
驱动物流锁的电机正转，带动滑片正向运行，所述滑片从锁杆的卡位处拔出，所述锁杆与插销自动脱离，物流锁完成开锁；
将所述锁杆推至上锁处，驱动所述电机反转，所述电机带动所述滑片反向运行，滑片卡在锁杆的卡位处，使得锁杆与插销锁住，物流锁完成上锁；
远程平台与物流锁通过GSM通讯装置进行通讯；
远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息；
判断物流锁是否上锁，并将物流锁状态上报给远程平台；
判断物流锁在运输过程中是否被打开；
对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测。
7.根据权利要求6基于物联网信息化管理的物流锁监控方法，其特征在于：
所述对物流锁在运输过程中的路况及运行速度进行检测包含：
步骤(A1)感应物流锁三个相互垂直方向上的加速度；
步骤(A2)将所述加速度的信息转化为模拟电信号；
步骤(A3)将所述模拟电信号进行放大、滤波、温度补偿处理；
步骤(A4)将处理后的模拟电信号转化为数字信号；
步骤(A5)对所述数字信号进行处理和分析，得出物流锁运输路况及运行速度，并将处理和分析后的结果发送给远程平台。
8.根据权利要求6基于物联网信息化管理的物流锁监控方法，其特征在于：
所述远程平台通过GPS定位装置获取物流锁的位置信息包含：
步骤(B1)计算处物流锁与若干个卫星的伪距离；
步骤(B2)采用距离交会法求出物流锁的经度、纬度、高度和时间修正量的定位信息；
步骤(B3)采用NMEA格式输出的定位信息及辅助信息给远程平台。
9.根据权利要求8基于物联网信息化管理的物流锁监控方法，其特征在于：
所述距离交会法以两个已知控制点为中心，分别以目标点与两已知控制点的距离为半径划圆，所得交会点即为要求的目标点。
10.根据权利要求6基于物联网信息化管理的物流锁监控方法，其特征在于：
所述判断物流锁在运输过程中是否被打开包含：
步骤(C1)接收物流锁上锁信号；
步骤(C2)通过GPS系统定位物流锁上锁时所处的位置，并将该位置设为物流锁的起始位置；
步骤(C3)设定物流锁的目的地；
步骤(C4)实时更新物流锁所处的位置；
步骤(C5)判断物流锁是否被开锁；若判断为是，则进行步骤(C6)；若判断为否，则返回步骤(C4)；
步骤(C6)判断物流锁此时所处的位置是否为目的地；若判断为是，则结束对物流锁监控；若判断为否，则发出物流锁异常开锁提示，并请求物流人员排查原因，并执行步骤(C7)；
步骤(C7)发送上锁指令，远程控制物流锁重新上锁；
步骤(C8)判断物流锁重新上锁是否成功；若判断为是，则提示重新上锁成功，并返回步骤(C4)；若判断为否，则提示重新上锁失败，并结束对物流锁监控。
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