CN109326038A - 一种基于物联网的智能储运系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于物联网的智能储运系统，包括壳体以及设置在所述壳体内的智能锁、嵌入式计算机定位模块、通讯模块、感应模块和交互模块；所述壳体在所述智能锁所在位置处设有开口；所述嵌入式计算机根据从所述定位模块和感应模块接收的信号控制所述智能锁的锁定和开锁；所述嵌入式计算机通过通讯模块将信号传送至远端服务器。本发在合理的成本范围内有效保障了货品在储运过程中，各个环节的安全性、可靠性、可回溯性以及可验真性。
Description
技术领域
本发明设计一种储运系统，尤其涉及一种基于物联网的智能储运系统及方法。由于成本限制等原因，本发明主要针对物流、快递、运输、仓储等储运过程中涉及的，可反复利用的智能包装装置。但也不排除可能用于货品单品的一次性独立包装等场合。
背景技术
随着物联网技术和智能系统的逐步普及，在产品的包装上加装条码、二维码、RFID等唯一标识，并以此为依据，为产品提供溯源和保真类的服务正越来越普及。
此类服务通常以上述二维码、RFID等附着于产品包装上的唯一标识信息为依据，以区块链或可信机构证明等形式，为用户提供关于该产品原料来源、生产过程，以及各个流转环节在内的，各方面回溯信息。并以这些权威信息为依据，为用户提供验真服务。
此类方案的一大问题在于：区块链等签名技术再权威，再不可更改，但是真正落地的时候实际上追踪的还是二维码或者RFID等位于包装上的标识，而不是商品本体。所以用这种‘权威的区块链技术’实际上溯源的是‘一个包装袋的奇幻漂流之旅’，而不是它里面装的产品本身。我们试想追踪溯源一包大米，上述过程中最多只能证明大米的包装袋是真的，无法感知和证明袋子里的大米是否已被掉包。
另一方面，一些货品对储运过程中的温度、湿度、压力、震动幅度、亮度、密封性、以及装卸倾斜角度等指标有严格要求。若储运过程中的某环节无法满足上述条件，轻则导致产品变质，重则产生起火、爆炸、有毒物质泄露等危险情况。很多大型灾难和事故即是由于未能及时发现上述指标异常而导致的。近年来，危险品储运事故层出不穷，不仅给生态环境造成了极大的损害，同时也对人们的生命财产造成了极大的损失。
除上述危险品之外，消费者对储存条件比较苛刻的普通商品也有强烈的监管需求。以生鲜产品为例，消费者有足够强烈的动机，希望了解其购买的野生大黄鱼、阿拉斯加帝王蟹、A5级和牛肉等生鲜类产品，是否在储运过程中，全程保持在适宜的温度和湿度等储存条件下。类似地，宠物托运时，主人也希望可实时获得包括温度、湿度、含氧量、音视频监控等爱宠当前各项状态。
发明内容
本发明的目的是：为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于物联网的智能储运系统及方法，有效防止了货品在储运过程中被未授权接触的情形。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于物联网的智能储运系统，包括壳体以及设置在所述壳体内的智能锁、嵌入式计算机定位模块、通讯模块、感应模块和交互模块；所述壳体在所述智能锁所在位置处设有开口；所述嵌入式计算机根据从所述定位模块和感应模块接收的信号控制所述智能锁的锁定和开锁；所述嵌入式计算机通过通讯模块将信号传送至远端服务器。
进一步的，若检测到所述壳体被破坏或所述定位模块检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块检测出的指标超出预设阈值，则所述交互模块发出声光报警，同时所述嵌入式计算机通过通讯模块将破坏信号传送至所述远端服务器。
进一步的，所述通讯模块实时或周期性地向所述远端服务器上报上述全部或部分数据，或接收所述远端服务器发来的指令。
一种基于物联网的智能储运方法，包括以下步骤：
步骤1，在装货点完成装货后，嵌入式计算机控制智能锁进入锁定状态，锁死壳体，通过交互模块与用户完成交互工作；
步骤2，在储运过程中，通过定位模块和感应模块收集并分析当前环境数据，并实时或定期将这些数据及其分析结果通过通信模块发送到远端服务器，通过交互模块与用户完成必要的交互工作；
步骤3，在通过定位模块确认已到达卸货地点后，嵌入式计算机向所述远端服务器上报该事件，并自动依照预先设置的储运计划或在获得由远端返回的授权后，开启鉴权所需的一种或多种所述感应模块组件，并在上述鉴权组件验证通过后，控制所述智能锁进入开锁状态，允许用户打开所述壳体，同时向所述远端服务器上报对应事件和数据，并通过所述交互模块与用户完成交互工作。
进一步的，所述步骤1中，所述智能锁采用电子铅封的方式锁死所述壳体。
进一步的，所述步骤2中，若检测到所述壳体被破坏或所述定位模块检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块检测出的指标超出预设阈值，则所述交互模块发出声光报警，同时所述嵌入式计算机通过通讯模块将破坏信号传送至所述远端服务器，同时所述嵌入式计算机将该事件及其相关数据写入本地日志记录系统。
本发明利基于如今以十分成熟的物联网和嵌入式计算技术，通过智能锁定和解锁、壳体异常入侵检测、储运轨迹和状态实时监控等手段，在合理的成本范围内有效保障了货品在储运过程中，各个环节的安全性、可靠性、可回溯性以及可验真性，补足了当前回溯、验真以及储运监管领域的一大短板。
附图说明
图1是本发明基于物联网的智能储运系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
一种基于物联网的智能储运系统，包括壳体1以及设置在所述壳体1内的智能锁2、嵌入式计算机3定位模块4、通讯模块5、感应模块6和交互模块7；所述壳体1在所述智能锁2所在位置处设有开口；所述嵌入式计算机3根据从所述定位模块4和感应模块6接收的信号控制所述智能锁2的锁定和开锁；所述嵌入式计算机3通过通讯模块5将信号传送至远端服务器。
优选的，壳体1可以是箱型、笼型、网型、袋型等不限形状的各类容器。其制造材料不限，可以是金属、木材、尼龙、塑料、棉麻等。壳体1作为装载货物的容器存在，主要作用是保护其内部的货物。其设计应尽量做到他人难以在不破坏壳体的前提下，接触(取出、放入、替换等)到其内部的货物。与此同时，壳体应该尽可能(在成本允许范围内)难以被伪造，其被破坏后的痕迹应当尽可能明显，并且其破坏痕迹难以被复原。例如：可通过在不透明的壳体内加装亮度感应器、在壳体开口处加装机械或磁性感应开关、在壳体内预埋网状金属丝、电阻丝等材料并通过所述感应模块6实时检测上述器件的读数或通断状态来实现壳体的开启和破坏感知；同时预埋了网状金属丝的ABS、PC、碳纤维等壳体材料也可保证其更难以伪造，同时在其被破坏后也更难以被完好复原。
在不透明的壳体内加装亮度感应器的原理是：在壳体未被破坏并处于封闭状态时，由于壳体使用了透光性较差的材料制作，因此其内部环境亮度可以保持在很低的水平。当用户开启或破坏壳体后，外部环境光将随着开口或破坏面进入壳体内部，此时亮度感应器即可实时捕捉到此亮度变化，进而触发报警。
在壳体开口处加装机械或磁性感应开关的原理是：在壳体盖子被盖上后，装在盖子和壳体封口部分之间的机械开关被压下并处于连通(或断开)状态，或安装在盖子和封口处的磁性开关被通过磁性吸附(或排斥)的原理连通(或断开)；相反，当盖子被掀开后，以处于连通(或断开)状态的机械或磁性开关被断开(或连通)。此状态变化可被安装于开关两端的数字输入(DI)、模拟输入(AI)、通用IO(GPIO)等感应设备实时感知，并触发相应报警。
在壳体内预埋网状金属丝、电阻丝等材料的破坏检测原理是：将金属丝等材料两端接入数字输入(DI)、模拟输入(AI)、通用IO(GPIO)等感应设备中，感应设备可实时感应金属丝的通断情况，若金属丝被割断则上报嵌入式计算机3，触发报警。与此同时，预埋在ABS、PC、碳纤维等壳体材料中的金属丝网，在遭到物理破坏后也比未埋入金属丝网之前更难以被仿造，也难以不被察觉地进行破坏后的复原。与此同时，金属丝材料制成的网络也可加强ABS等壳体本身的强度和韧性，使其更加经久耐用。
优选的，智能锁2可以工作在锁定和开锁两种状态中进行切换，锁定状态时壳体无法被正常打开。其锁定原理不限，可通过机械、电磁等任意形式实现锁定和开锁动作。
优选的，定位模块4负责判定壳体1的当前位置，其定位手段不限，可通过GPS、北斗导航、手机基站定位、LoRaWAN、地磁感应、电磁感应、磁轨、磁条、惯性感应、星图定位、特征物识别、二维码识别、RFID、AI判定等任意形式实现定位功能。
优选的，通信模块5负责与外界(云端服务器或边缘服务器)系统进行(准)实时通信，其通信手段不限，可通过NB-IoT、GPRS、3G、4G、LaRa、LoRaWAN、ZigBee、蓝牙、WIFI、NFC、电磁信号、光信号、声波信号、超声波信号等任意形式实现通信功能。
优选的，感应模块6负责感知壳体1以及其内部货物和外部环境的状态，感应模块6可根据实际需求包含光线/亮度感应器件、震动感应器件、声波/超声波感应器件、视频感应器件、条码扫描器件、二维码感应器件、重力感应器件、机械开关感应器件、电磁感应器件、电容或电阻式通断及触碰感应器件、温度感应器件、湿度感应器件、水位感应器件、气压感应器件、空气成分感应器件、惯性/加速度感应器件、指纹识别感应器件、脸部识别感应器件、虹膜识别感应器件、生物样本识别器件等在内的各类感知和测量器件。感应模块6可包含不限种类的感应器件。除上述列举的感应器件之外，还可根据实际需要任意加入其它感应器件。此外，感应模块中也可包含部分上述的通信组件，例如NFC、蓝牙、ZigBee、LoRa等等。
交互模块7用于与用户进行交互，可包含蜂鸣器、扬声器、LED灯、显示屏、触摸屏、投影设备、键盘、鼠标、按钮、开关、姿态识别、手势识别等各类交互设备。
优选的，若检测到所述壳体1被破坏(例如：可通过震动强度、壳体内光线强度、机械开关通断情况、壳体材料内预埋电阻丝通断情况、电磁感应开合情况等多种感应方式进行独立或综合智能判定)或所述定位模块4检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块6检测出的指标【例如：壳体姿态(倒置、侧翻、倾斜角度等)、壳体内外环境(震动、亮度、温度、湿度、气压等)、壳体受力(压力、拉力、承重)等等】超出预设阈值，则所述交互模块7发出声光报警，同时所述嵌入式计算机3通过通讯模块5将破坏信号传送至所述远端服务器(若失败则按照预设规则尝试重传)，同时将此事件及其对应的视频和音频资料存储在嵌入式计算机3内置的日志记录中，以备后续调查。
优选的，所述通讯模块5实时或周期性地向所述远端服务器上报上述全部或部分数据，或接收所述远端服务器发来的指令。
一种基于物联网的智能储运方法，包括以下步骤：
步骤1，在装货点完成装货后，嵌入式计算机3控制智能锁2进入锁定状态，锁死壳体1，并将此事件和数据通过通信模块5发送到远端服务器，同时将上述信息记录在嵌入式计算机3的本地日志系统内，并在此过程中，通过交互模块7与用户完成交互工作(如：蜂鸣器长鸣1声表示储运计划已确认，红灯闪烁表示壳体已锁死，进入电子铅封状态等)；
步骤2，在储运过程中，通过定位模块4和感应模块6收集并分析当前环境数据，并实时或定期将这些数据及其分析结果通过通信模块5发送到远端服务器，同时将上述信息记录在嵌入式计算机3的本地日志系统内，并在此过程中，通过交互模块7与用户完成必要的交互工作；
步骤3，在通过定位模块4确认已到达卸货地点后，嵌入式计算机3向所述远端服务器上报该事件，并自动依照预先设置的储运计划或在获得由远端返回的授权后，开启鉴权所需的一种或多种所述感应模块6(如：条码、二维码、蓝牙、NFC、指纹识别、脸部识别、虹膜识别、生物样本识别)组件，并在上述鉴权组件验证通过后，控制所述智能锁2进入开锁状态，允许用户打开所述壳体1，同时向所述远端服务器上报对应事件和数据，同时将上述信息记录在嵌入式计算机3的本地日志系统内，并在此过程中，通过所述交互模块7与用户完成交互工作(如：鉴权成功后绿灯闪烁，鉴权失败则红灯闪烁+蜂鸣器长鸣等)。
优选的，所述步骤1中，所述智能锁2采用电子铅封的方式锁死所述壳体1。
优选的，所述步骤2中，若检测到所述壳体1被破坏或所述定位模块4检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块6检测出的指标超出预设阈值，则所述交互模块7发出声光报警，同时所述嵌入式计算机3通过通讯模块5将破坏信号传送至所述远端服务器，同时将上述信息记录在嵌入式计算机3的本地日志系统内。
综上所述，本发在合理的成本范围内有效保障了货品在储运过程中，各个环节的安全性、可靠性、可回溯性以及可验真性，同时为货品输运提供了一种全程实时监管的有效手段。
Claims (10)
1.一种基于物联网的智能储运系统，其特征在于：包括壳体(1)以及设置在所述壳体(1)内的智能锁(2)、嵌入式计算机(3)定位模块(4)、和感应模块(6)；所述壳体(1)在所述智能锁(2)所在位置处设有开口；所述嵌入式计算机(3)根据从所述定位模块(4)和感应模块(6)接收的信号控制所述智能锁(2)的锁定和开锁。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：若检测到所述壳体(1)被破坏或未授权地开启，或所述定位模块(4)检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块(6)检测出的指标超出预设阈值，则将相关信息记录在所述嵌入式计算机(3)中的本地日志系统内。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：还可包含通讯模块(5)。所述嵌入式计算机(3)利用通讯模块(5)实时或周期性地向所述远端服务器上报各项数据，或接收所述远端服务器发来的指令。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：若检测到所述壳体(1)被破坏或未授权地开启，或所述定位模块(4)检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块(6)检测出的指标超出预设阈值，则将相关信息记录在所述嵌入式计算机(3)中的本地日志系统内，同时所述嵌入式计算机(3)通过通讯模块(5)将破坏信号传送至所述远端服务器。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：还可包含交互模块(7)与用户进行交互。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：若检测到所述壳体(1)被破坏或未授权地开启，或所述定位模块(4)检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块(6)检测出的指标超出预设阈值，则将相关信息记录在所述嵌入式计算机(3)中的本地日志系统内，同时所述交互模块(7)则可发出声光报警。
7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的基于物联网的智能储运系统，其特征在于：所述感应模块(6)实时或周期性地收集所述壳体(1)的定位信息、所述壳体(1)内外的温度、湿度、亮度、气压、重力、压力、拉力、音频、视频、所述壳体1的姿态、倾角等在内的各项环境信息，并对上述各项信息进行分析和/或存储。
8.一种基于物联网的智能储运方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，在装货点完成装货后，嵌入式计算机(3)控制智能锁(2)进入锁定状态，锁死壳体(1)，通过交互模块(7)与用户完成交互工作；
步骤2，在储运过程中，通过定位模块(4)和感应模块(6)收集并分析当前环境数据，并实时或定期将这些数据及其分析结果通过通信模块(5)发送到远端服务器，通过交互模块(7)与用户完成必要的交互工作；
步骤3，在通过定位模块(4)确认已到达卸货地点后，嵌入式计算机(3)向所述远端服务器上报该事件，并自动依照预先设置的储运计划或在获得由远端返回的授权后，开启鉴权所需的一种或多种所述感应模块(6)组件，并在上述鉴权组件验证通过后，控制所述智能锁(2)进入开锁状态，允许用户打开所述壳体(1)，同时向所述远端服务器上报对应事件和数据，并通过所述交互模块(7)与用户完成交互工作。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的智能储运方法，其特征在于：所述步骤1中，所述智能锁(2)采用电子铅封的方式锁死所述壳体(1)。
10.根据权利要求8所述的基于物联网的智能储运方法，其特征在于：所述步骤2中，若检测到所述壳体(1)被破坏或所述定位模块(4)检测到当前位置与预先规划的线路偏离程度超过指定的阈值或所述感应模块(6)检测出的指标超出预设阈值，则所述交互模块(7)发出声光报警，同时所述嵌入式计算机(3)通过通讯模块(5)将破坏信号传送至所述远端服务器。
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