一种封记监管装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及封记监管技术领域，尤其是涉及一种封记监管装置及其使用方法。


背景技术：

2.目前，在一些特殊的领域，比如涉核场所，上级监管单位对下级单位的核材料容器运输监管过程如下：下级单位把材料装进容器(材料与容器一起被称为材料包)，下级在准备运输前会通知上级单位，然后上级单位会派专人过去，检查材料包没问题后，使用普通铁丝穿过容器锁孔，然后采用熔铅设备对铁丝末端进行铅封，并人工记录材料包信息和运输信息，完成对材料包的首次封记，待材料包被送达目标单位后，上级单位再派人过来，核对容器信息，检查铁丝及端口铅封处外观是否完好，确认没问题后才使用剪钳剪断，完成解封并交给目标单位使用。
3.然而，上述运输监管的方法虽然比较简单，但是容易被伪造，存在安全漏洞，监管人工成本高，且管理效率低，不可重复使用，同时，无法实时监测材料包的状态、打开记录、运输轨迹等。
4.因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可有效解决上述技术问题的封记监管装置及其使用方法。
6.为达到本发明之目的，采用如下技术方案：
7.一种封记监管装置，所述封记监管装置包括封记监管终端、与所述封记监管终端及北斗模块连接的封记监管主机、与所述北斗模块连接的封记管理软件系统。
8.优选地，所述封记监管终端包括用于检测材料包状态的光纤检测单元、与所述光纤检测单元连接的第一微控制器单元、与所述第一微控制器单元连接的第一无线传输单元，所述第一无线传输单元为lora无线模块。
9.优选地，所述封记监管主机包括与所述第一无线传输单元连接的第二无线传输单元、与所述第二无线传输单元连接的第二微控制器单元、与所述第二微控制器单元连接的北斗卫星传输单元，所述第二无线传输单元为lora无线模块。
10.优选地，所述北斗模块包括北斗卫星系统及北斗地面接收机，所述北斗卫星系统与所述北斗卫星传输单元连接。
11.优选地，所述封记管理软件系统与所述北斗地面接收机连接。
12.优选地，所述封记监管终端还包括第一储能单元及显示单元，所述第一储能单元与显示单元、第一微控制器单元、第一无线传输单元、光纤检测单元连接，所述显示单元与所述第一微控制器单元连接。
13.优选地，所述封记监管主机还包括第二储能单元，所述第二储能单元与所述第二微控制器单元、第二无线传输单元、北斗卫星传输单元连接。
14.一种使用上述任一项所述的封记监管装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：
15.步骤一：当材料包处于正常状态时，所述封记监管终端处于休眠状态，所述封记监管终端每隔第一预定时间唤醒一次且发送材料包的相关信息至所述封记监管主机；所述材料包处于异常状态时，所述封记监管终端处于唤醒状态，所述封记监管终端发送材料包的相关信息至所述封记监管主机；
16.步骤二：所述封记监管主机每隔第三预定时间从休眠状态转变为唤醒状态，当所述封记监管主机处于唤醒状态时，所述封记监管主机接收所述封记监管终端发送的数据并对其进行处理后进入休眠状态；
17.步骤三：所述第二微控制器单元每隔第五预定时间控制所述北斗卫星传输单元唤醒，所述北斗卫星传输单元回传给所述第二微控制器单元定位信息，所述第二微控制器单元以北斗短报文形式将材料包的相关信息通过北斗卫星系统传输至北斗地面接收机，所述北斗地面接收机将其接收的数据传输至封记管理软件系统，以显示材料包的运输轨迹和状态信息。
18.优选地，所述封记监管终端处于休眠状态，具体为：所述封记监管终端处于休眠状态时，所述显示单元、第一无线传输单元、光纤检测单元处于关闭状态，所述第一微控制器单元处于休眠状态。
19.优选地，所述第一无线传输单元及第二无线传输单元均为lora无线模块以实现低功耗信息的无线传输。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明封记监管装置及其使用方法可以实时监测材料包的状态及位置信息，当材料包在运输过程中被非法开启或者偏离预定的运输路线时，封记监管终端可以实时检测，并且通过封记监管主机、北斗模块传输至封记管理软件系统，以便监管者及时监管到异常情况，进而可以及时采取应对措施；同时，第一无线传输为lora无线模块，进而可以起到省电的目的；并且，封记监管终端及封记监管主机处于周期性的休眠及唤醒状态，进而可以进一步提高省电的效果，延长其续航时间；并且采用北斗短报文的形式发送数据，安全性更高，保密性更好；封记采用光纤方式，具备防伪造、防篡改功能。
附图说明
21.图1为本发明封记监管装置的结构示意图；
22.图2为本发明封记监管装置的封记监管终端的结构示意图；
23.图3为本艾玛封记监管张志的封记监管主机的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明封记监管装置及方法做出清楚完整的说明。
25.如图1所示，本发明封记监管装置封记监管终端、与所述封记监管终端连接及北斗模块连接的封记监管主机、与所述北斗模块连接的封记管理软件系统。
26.如图1所示，所述封记监管终端与所述封记监管主机连接，所述封记监管终端用于实时监管材料包的开启与关闭的状态，从而可以实时了解材料包的打开或关闭状态。所述封记监管终端将其获取的信息实时传输至封记监管主机。
27.所述封记监管终端包括第一微控制器单元、显示单元、光纤检测单元、第一储能单元、第一无线传输单元。所述第一微控制器单元为微控制器(mcu)，优选的，所述第一微控制器单元为国产低功耗带有实时时钟(rtc走时功能)的mcu，负责终端的控制、存储、无线通信操作、信息处理等。所述光纤检测单元为光纤收发器，所述光纤收发器设置于材料包开启或者关闭处，用于检测材料包是否开启或者关闭，通过检测材料包开启或者关闭状态下光通量的变化实现对其状态的监测，所述光纤检测单元与所述第一微控制器单元连接，所述第一微控制器单元用于控制光纤检测单元发出光线及接受光线，并且对接受的光线进行处理。所述第一储能单元与第一微控制器单元连接，用于对所述第一微控制器单元提供电能，所述第一储能单元亦与所述显示单元、光纤检测单元连接，为其提供电能，使其可以正常运行，所述第一储能单元优选为锂电池，该锂电池的容量优选为400mah，具有充电和电量检测功能。所述第一无线传输单元优选为远距离无线电模块(lora无线模块)，从而可以达到低功耗的目的，所述第一无线传输单元与所述第一微控制器单元连接，优选的，所述第一无线传输单元与所述第一微控制器单元通过串行外设接口(spi)通信，所述第一无线传输单元用于无线数据的发送和接收，并且用于与所述封记监管主机通讯。所述显示单元与所述第一微控制器单元连接，所述显示单元可以显示需要显示的信息，比如显示封记监管终端的状态信息、电池电量信息等，所述显示单元优选为墨水屏，从而在刷新显示时才耗电，进而可以延长封记监管终端的续航时间。
28.所述封记监管终端在工作时，第一微控制器单元控制光纤检测单元发光及接受光线，光纤检测单元将其获取的数据传输至第一微控制器单元，第一微控制器单元对其进行处理后可以通过第一无线传输单元传输至封记监管主机，所述第一储能单元为其提供电能，使其可以正常运行，所述显示单元可以显示封记监管终端的状态信息、电池电量信息等，方便使用者观看。
29.所述封记监管主机与北斗模块连接，所述封记监管主机在对其接收到的封记监管终端传输过来的数据进行处理后传输至北斗模块。
30.所述封记监管主机包括第二微控制器单元、第二储能单元、第二无线传输单元、北斗卫星传输单元。
31.所述第二微控制器单元为国产低功耗微控制器(mcu)，所述第二微控制器单元用于控制、存储、通信及信息处理等操作。所述北斗卫星传输单元与所述第二微控制器单元连接，所述北斗卫星传输单元优选通过rs232通信接口与所述第二微控制器单元连接通信，所述北斗卫星传输单元与北斗模块连接，所述北斗卫星传输单元用于实现将北斗短报文发送至北斗模块且从北斗模块获取北斗定位信息，所述第二微控制器单元把封记监管终端发送来的材料包的电子封记状态和位置信息一起打包以北斗短报文的形式通过北斗卫星传输单元传输至北斗模块。所述第二储能单元与所述第二微控制器单元连接，用于对所述第二微控制器单元提供电能，使其可以正常运行，所述第二储能单元优选为锂电池，该锂电池的容量优选为5000mah,第二储能单元具有充电和电量检测功能。所述第二无线传输单元与所述第二微控制器单元连接，用于将其从第一无线传输单元获取的数据传输至第二微控制器中进行处理，所述第二无线传输单元用于获取第一无线传输单元发送的数据。所述第二无线传输单元优选为远距离无线电模块(lora无线模块)，lora无线模块耗电量低，可以实现省电的目的。
32.所述封记监管主机在工作时，所述第二无线传输单元获取所述第一无线传输单元发送的数据，并且进行处理，所述第二无线传输单元将其处理后的数据通过北斗卫星传输单元传输至北斗模块。所述第二储能单元为其提供电能，使其可以正常运行。
33.所述北斗模块包括北斗卫星系统及北斗地面接收机。所述北斗卫星系统与所述北斗卫星传输单元无线连接，以便获取封记监管主机发送的数据。所述北斗卫星系统与所述北斗地面接收机连接，所述北斗地面接收机获取所述北斗卫星系统发送的数据。
34.所述封记管理软件系统与所述北斗地面接收机连接，用于获取从所述北斗地面接收机发送的信息，并进行显示。
35.上述结构的工作流程如下：北斗卫星传输单元被唤醒时开始搜索卫星，搜星成功后将其获取的材料包的位置信息发送至第二微控制器单元，然后第二微控制器单元将位置信息、材料包状态信息打包以北斗短报文的形式通过北斗卫星传输单元传输至北斗卫星系统，然后北斗卫星系统传输至北斗地面接收机，然后北斗地面接收机传输至封记管理软件系统，以显示材料包的状态信息及位置信息，方便监管者实时了解材料包的信息。
36.进一步的，本发明还揭露了一种封记监管装置的使用办法，该方法包括以下步骤：
37.步骤一：当材料包处于正常状态时，所述封记监管终端处于休眠状态，所述封记监管终端每隔第一预定时间唤醒一次且发送材料包的相关信息至所述封记监管主机；所述材料包处于异常状态时，所述封记监管终端处于唤醒状态，所述封记监管终端发送材料包的相关信息至所述封记监管主机。
38.具体的，所述材料包处于正常状态为材料包处于关闭状态且封记监管终端检测材料包处于关闭状态保持不变，此时封记监管终端仅需实时监测材料包的状态即可，并不需要进行复杂的运算及大量数据传输等，因此，保持封记监管终端周期性处于休眠状态及唤醒状态不仅可以实现数据的有效传输，还可以降低能耗，延长封记监管终端的使用时间。
39.所述封记监管终端处于休眠状态，具体为：所述封记监管终端处于休眠状态时，所述显示单元、第一无线传输单元、光纤检测单元处于关闭状态，所述第一微控制器单元处于休眠状态。
40.为了实现对材料包有效的监测，即使所述封记监管终端处于休眠状态，但是所述封记监管终端依然每隔第一预定时间唤醒一次，比如10分钟等，当所述封记监管终端处于唤醒状态时，其可以正常运行，所述光纤检测单元用于检测材料包的开启或者关闭状态，然后将其检测的数据传输至第一微控制器单元，经过第一微控制器单元处理后通过第一无线传输单元传输至封记监管主机，所述封记监管终端每次唤醒后工作时间为第二预定时间，比如100毫秒等。由于封记监管终端周期性的唤醒，使得其发送给封记监管主机的数据以心跳包的形式发送，所述封记监管终端在每次发送数据至所述封记监管主机后，直到其收到封记监管主机发送的应答数据后才停止发送，然后封记监管终端查看发送队列里面有没有新的数据，有新的数据就继续下一条信息的发送，没有新的数据就进入休眠状态，其中，封记监管终端发送超时时间通常设置为封记监管主机唤醒周期的若干倍，比如两倍等，从而确保封记监管主机在唤醒后一定能收到一次有效数据。
41.所述材料包处于异常状态时，即封记监管终端监测到材料包的状态发生变化时，比如材料包在运输途中被打开，则封记监管终端会被立即唤醒，然后发送其监测的材料包的相关信息至封记监管主机。
42.其中，材料包的相关信息包括但不限于材料包的状态、位置信息等。
43.步骤二：所述封记监管主机每隔第三预定时间从休眠状态转变为唤醒状态，当所述封记监管主机处于唤醒状态时，所述封记监管主机接收所述封记监管终端发送的数据并对其进行处理后进入休眠状态。
44.具体的，所述封记监管主机平时亦处于休眠状态，并且每隔第三预定时间从休眠状态转变成唤醒状态，所述第三预定时间优选为4秒，当所述封记监管主机处于唤醒状态时，所述第二微控制器单元控制第二无线传输单元处于接收模式，同时预留第四预定时间接收信息，所述第四预定时间优选为100毫秒，当所述第二微控制器对第二无线传输单元接收的数据进行处理后未发现有效数据，第二微控制器控制封记监管主机立马进入休眠状态；当所述第二微控制器单元对第二无线传输单元接收的数据进行处理后发现有效数据，所述第二微控制器单元控制北斗卫星传输单元转发处理，然后第二微控制器单元通过第二无线传输单元发送应答信息至封记监管终端，最后，第二微控制器控制封记监管主机进入休眠状态。
45.由于在材料包的整个运输周期，材料包的状态几乎不变，进而封记监管终端始终处于周期性的唤醒及休眠状态，使其自动上报心跳包信息，实际第一无线传输单元与第二无线传输单元之间的通信数据量很小，平常大部分时间都处于休眠状态，且只有在特殊情况下才会发送状态的变态，进而可以达到省电的目的，同时还可以通过调节自动上报心跳包间隔、封记监管主机唤醒间隔、封记监管主机接收窗口时间来平衡设备功耗和封记监管终端掉线延迟时间。
46.封记监管终端在发送心跳包的过程中，为了保证封记监管终端每次唤醒后只要发送很少次数的心跳数据，封记监管主机就能收到并作出应答，封记监管终端会统计每次唤醒心跳包的发送次数，如果发送次数小于等于一次，说明已经处在最佳状态，不需要调节，否则就以发送次数作为一个反馈调节变量，对心跳上报周期进行微量的调节，从而形成简单的变换控制调节，经过两三次调节后封记监管终端只需发送一次心跳信息，封记监管主机即可成功收到，这样可以进一步降低发送的功耗。
47.步骤三：所述第二微控制器单元每隔第五预定时间控制所述北斗卫星传输单元唤醒，所述北斗卫星传输单元回传给所述第二微控制器单元定位信息，所述第二微控制器单元以北斗短报文形式将材料包的相关信息通过北斗卫星系统传输至北斗地面接收机，所述北斗地面接收机将其接收的数据传输至封记管理软件系统，以显示材料包的运输轨迹和状态信息。
48.所述北斗卫星传输单元由于功耗大，在日常使用时处于休眠状态，并且为了使其唤醒，所述第二微控制器单元每隔第五预定时间收到封记监管终端自动上报的心跳包信息后，优选通过rs232接口想北斗卫星传输单元发送特定时间比如100毫秒的唤醒帧，北斗卫星传输单元接收到唤醒帧后立刻唤醒且开始搜索卫星，搜星成功后将材料包的定位信息比如经纬度信息发送至第二微控制器单元，第二微控制器单元再将其收到的定位信息后把材料包的状态信息、定位信息打包且以北斗短报文的形式通过北斗卫星传输单元、北斗卫星系统传输至上级单位的北斗地面接收机，最终在封记管理软件系统中显示材料包的状态信息及运输轨迹。
49.在上述信息传输完毕后，所述第二微控制器单元想北斗卫星传输单元发送休眠指
令，北斗卫星传输单元重新进入休眠状态，封记监管主机也重新进入休眠状态。
50.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。