一种基于物联网的循环包装箱的制作方法

本实用新型涉及一种基于物联网的循环包装箱，属于物流包装箱技术领域。

背景技术：

目前用于特殊货物的仓储、运送的rfid电子闭锁的最大应用是在海关。美国早在80年代就开始采用电子闭锁来监控物流过程。美国海关出于反恐的需要，鼓励对美货物输出国采用新型集装箱监管措施，并同各国海关合作，推荐使用美国公司生产的电子闭锁设备，实现电子申报、电子监管和电子放行的全流程自动化。

国内的电子锁最主要的应用是在海关，主要是主动式电子闭锁系统。电子闭锁系统由监控中心服务器、道口监控机、射频读写器(包括道口读写器和手持读写器)、电子闭锁四部分组成。但由于海关的电子闭锁体积巨大，只能应用于集装箱、货车等大型货品的管理与追踪，并不能适用于小型的物流包装箱。

国家一直在致力于推动循环使用物流包装箱应用，例如，在电商的物流中转、配送上已经开始使用可多次循环的塑料包装箱，以解决电商物流大量使用纸箱及过度包装的问题。

但目前电商绝大部分使用的仍然是一次性纸箱，这是因为循环使用的塑料包装箱存在如下问题：1)采用一次性物理签封进行包装箱封签，无法有效防范周转途中包装箱被非授权用户开箱；2)内置物品记录、盘点手工完成，配送途中会出现偏差、错误及及时性不够的问题；3)“共享快递盒”无法由用户授权开箱，带来用户隐私权保护的担心。

随着rfid技术的日趋成熟和应用网络的完善，电子化物流包装箱发展成为必然趋势，电商中转物流、用户配送采用安全、高效、环保的循环物流包装箱是必然趋势，但目前还未出现开发比较完善的循环物流包装箱。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于物联网的循环包装箱。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于物联网的循环包装箱，包括包括箱体、箱盖、以及设置在箱盖或箱体内部的电子签封；所述电子签封包括射频模块、与所述射频模块连接的天线、无源电子锁和储能模块；其中，所述储能模块与所述天线连接，并且，所述储能模块在所述射频模块被扫描时从所述天线获取能量并存储，所述储能模块用于给所述无源电子锁供电。

其中较优地，所述储能模块是与所述天线连接的具有充放电功能的储能电路。

其中较优地，所述射频模块包括存储单元、验证单元及控制单元；所述存储单元存储有射频模块的唯一识别号，并用于存储解锁密码和解锁识别号；所述验证单元用于对开锁时输入的解锁密码进行验证；所述控制单元用于向所述无源电子锁发送指令。

其中较优地，所述射频模块可以与具有nfc通信功能的终端设备进行数据交互。

其中较优地，所述电子签封还包括电子墨水屏，所述电子墨水屏采用nfc动态标签模组作为可擦写标签，nfc动态标签模组支持iso14443a通信与无线供电；所述电子墨水屏包括驱动组件和显示屏，所述电子墨水屏模块用于显示所述无源电子锁的开闭锁状态及订单信息。

其中较优地，所述箱体和所述箱盖上设置有对应的锁扣结构；

所述无源电子锁包括电机控制与驱动单元和锁具单元；所述电机控制与驱动单元用于根据指令驱动所述锁具单元锁止或解锁所述锁扣结构。

其中较优地，所述锁扣结构包括设置在所述箱体的侧壁上的成对插孔，还包括可以从所述电子签封的两侧伸出的锁舌，在所述电子签封中设置有锁止旋钮，通过旋转所述锁止旋钮驱动所述锁舌伸入所述插孔或退出所述插孔。

其中较优地，所述无源电子锁的锁具单元用于对所述锁止旋钮或所述锁舌进行锁定。

其中较优地，所述电子签封被扣压到所述箱盖或所述箱体的预留位置进行组装。

其中较优地，所述箱盖上设置有对应于电子墨水屏的镂空部分和对应于锁止旋钮的镂空部分；在所述箱盖对应于所述射频模块的扫描位置还设置有扫描标志。

本实用新型所提供的基于物联网的循环包装箱，在电子签封中设置有射频模块和无源电子锁。其中，通过对射频模块的天线进行改进，使其与储能模块连接，从而在扫描射频模块的过程中，使储能模块从天线处获取激发能量并储存，然后供无源电子锁使用，解决了无源电子锁的供电问题，彻底消除了物流仓储过程中使用电源或电池时的安全隐患；另一方面，通过使用电子墨水屏取代纸质标签，在配送物品时，通过对电子墨水屏中的信息进行同步擦写，使得循环包装箱可以无限循环使用，有效减少了快递、物流配送一次性包装及一次性标签的使用，达到环保节能的目的，并且在配送完成后可对电子墨水屏进行即时擦除，保护用户隐私。

附图说明

图1是本实用新型所提供的循环包装箱的分解结构示意图；

图2是本实用新型所提供的循环包装箱的立体结构示意图；

图3是循环包装箱中电子签封的结构示意图；

图4是循环包装箱中箱盖和电子签封组装后的结构示意图；

图5是循环包装箱中的电子签封中各模块的连接示意图；

图6是循环包装箱的上锁流程图；

图7是循环包装箱的开锁流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行进一步地详细描述。

本实用新型所提供的基于物联网的循环包装箱，采用物联网技术和无源电子锁技术实现通用型物流包装箱的循环流转。其中，使用无源电子锁，以保证循环包装箱用于物流环节的仓储、运输安全。并且，在该循环包装箱中使用电子墨水屏取代纸质标签对订单信息等进行显示，在物流结束后可进行即时擦除，保护用户隐私。

如图1所示，本实用新型所提供的基于物联网的循环包装箱，包括箱体1、箱盖2和嵌设在箱盖2内部的电子签封3，电子签封3也可以设置在箱体1内部。其中，在箱体1和箱盖2上设置有对应的锁扣结构，电子签封3中设置有无源电子锁32，无源电子锁32用于对锁扣结构进行锁止。

如图1至图4所示，锁扣结构包括设置在箱体1的侧壁上的成对插孔11(参见图1)，还包括可以从电子签封3的两侧伸出的锁舌39(参见图3)，在电子签封3中设置有锁止旋钮38，通过旋转锁止旋钮38驱动锁舌39伸入插孔11或退出插孔11。在该循环包装箱中，箱体1和箱盖2使用特殊设计的斜入式锁扣结构，达到循环包装箱物流运输中抗摔、抗跌落等效果。

电子签封3安装在箱盖2(也可以安装在箱体1)内部，通过设置在电子签封3中的无源电子锁32的闭锁与开锁来控制循环包装箱的锁止和打开。无源电子锁32的锁具单元用于对锁止旋钮38进行锁定，或者直接对锁舌39进行锁定。当无源电子锁32上锁后，锁止旋钮38无法旋转，锁舌39无法缩回并退出插孔11，锁舌39伸出起到保障包装箱箱盖2的锁扣锁死不滑出，从而实现箱体1和箱盖2的扣合锁止。当无源电子锁32开锁后，锁止旋钮38可以自由旋转，解除箱体1和箱盖2的锁止。

下面结合图3至图5对设置在电子签封3中的无源电子锁32及其他功能模块进行介绍。

电子签封3是循环包装箱的核心，机电一体化控制的电子签封3主要由无源电子锁32和射频模块34两部分组成。电子签封3可以通过射频模块34实现解锁密码的存储和验证，通过无源电子锁32实现箱体1和箱盖2的锁止和开锁。

具体来说，电子签封3包括射频模块(rfid)34、与射频模块34连接的天线33、无源电子锁32和储能模块35。其中，射频模块34通过天线33与具有nfc通信功能的终端设备进行数据交互；例如，收件人可以使用具有nfc功能的手机通过运行在手机中的应用程序(简称app)与射频模块34进行数据交互。

射频模块34包括存储单元、验证单元及控制单元，存储单元存储有射频模块34的唯一识别号，并且，存储单元用于存储终端设备发送的解锁密码和解锁识别号，验证单元用于对开锁时输入的解锁密码进行验证，控制单元用于向无源电子锁32(具体为无源电子锁32的电机控制与驱动单元)发送指令。

无源电子锁32包括电机控制与驱动单元和锁具单元。电机控制与驱动单元可以接收射频模块34的指令，并且电机控制与驱动单元可以根据指令驱动锁具单元闭锁和开锁，从而实现对锁扣结构的锁止或解除锁止。

储能模块35与天线33连接，储能模块35是与天线33连接的具有充放电功能的储能电路，当手机扫描射频模块34时，与天线33连接的储能电路中会产生电流，储能模块35存储能量并向无源电子锁32中的电机控制与驱动单元供电。

电子签封3采用无源电子锁32，通过对射频模块34中的天线33进行改进，使其连接储能模块35，从而在扫描射频模块34时，使储能模块35可以从天线33处获得电能并向无源电子锁32供电，彻底解决了无源电子锁32的供电问题。

在该循环包装箱中，无需给无源电子锁32配备电池或电源。相对于现有技术中使用外挂电源或电池供电，彻底解决了物流运输、仓储过程中用电的安全隐患，同时能提高运送物品的安全性及隐私保护。

电子签封3还包括电子墨水屏37，用于实现物流信息可视化。电子墨水屏37是设置在电子签封3中的另一独立模块，采用nfc动态标签模组作为可擦写标签，nfc动态标签模组支持iso14443a通信与无线供电，通过扫描电子墨水屏37，nfc动态标签模组可以获得电能进行擦写。电子墨水屏37可以直接与终端设备(例如具有nfc功能的手机)进行数据交互，并对外显示订单信息及循环包装箱的其他信息，例如对外显示无源电子锁32的开闭锁状态以及订单编号、解锁识别号(即箱号)等。电子墨水屏37包括驱动组件和显示屏，显示屏在通电的情况下可进行信息擦写，显示屏在物流过程中持续显示，并且在显示过程中几乎不需额外电能即可持续显示信息，在物流过程中物流配送人员可以通过电子墨水屏37获知循环包装箱的信息，实现循环包装箱的配送及监管。

电子墨水屏37替代了传统纸质标签，可循环使用，具有节能环保的特点。同时，在取件时用户可即时擦除信息。相比传统纸质标签，更好的保护用户隐私权。

此外，如图1和2所示，上述循环包装箱，电子签封3采用灵活方式与塑料包装箱进行组装，即根据不同包装箱应用，采用预留位置，通过将电子签封3扣压到塑料箱体1或箱盖2的预留位置进行组装，使得电子签封3和箱盖2或箱体1成为一个整体。因此在确保稳定性和可靠性的前提下，既满足了循环包装箱批量生产需求，同时又降低了循环包装箱的组装成本。电子签封3的外观尺寸、形状根据循环包装箱的不同型号进行具体配置。

在该实施例中，将电子签封3压入箱盖2的内部，在箱盖2上对应于电子墨水屏37的位置设置有与电子墨水屏37对应的镂空部分27，用于露出电子墨水屏37，通过镂空部分27可以阅读电子墨水屏37所显示的信息。在箱盖2上对应于锁止旋钮38的位置还设置有与锁止旋钮38位置对应的镂空部分25，便于从外部对锁止旋钮38进行操作。此外，在箱盖2上对应于rfid34的扫描位置还设置有扫描标志21，用于提示使用者进行扫描操作。

上面对本实用新型所提供的循环包装箱的结构进行了描述。在循环包装箱中设置有电子签封3，电子签封3包括射频模块34、天线33、无源电子锁32、储能模块35和电子墨水屏37。其中，通过对射频模块34的天线33进行改进，使其与储能模块35连接，从而在扫描射频模块34的过程中，使储能模块35从天线33处获取激发能量并储存，然后供无源电子锁32使用，解决了无源电子锁32的供电问题，彻底消除了循环包装箱中使用电源或电池时的安全隐患；另一方面，通过使用电子墨水屏37取代纸质标签，在配送物品时，通过对电子墨水屏37中的信息进行同步擦写，使得循环包装箱可以无限循环使用，有效减少了快递、物流配送一次性包装及一次性标签的使用，达到环保节能的目的，并且在配送完成后可对电子墨水屏37进行即时擦除，保护用户隐私。

下面对循环包装箱的循环使用过程进行介绍。上述循环包装箱可以通过用户端app与物流管理系统对接，实现循环包装箱及物流数据的数据采集、上传和管理。

根据物流管理系统的需求，在物流过程中，可以通过手持终端设备(例如，具有nfc功能的手机或其他手持终端设备)上传、下载数据，并将数据(包括解锁密码、解锁识别码以及订单信息、装箱信息等)写入循环包装箱电子签封3中的射频模块34内；同时，在配送结束时，物流管理系统将解锁密码分发给授权用户，授权用户可通过手机等终端设备获取解锁密码并在解锁密码验证成功后打开无源电子锁，取走配送商品，无须配送人员干预。并且，电子签封3在操作中的一切行为均会被自动记录在物流管理系统中，如果无源电子锁的状态出现异常，物流管理系统自动报警并予以提示。

具体来说，当需要配送物品时，配送物品装箱信息下载及写入电子签封3可以由物流中心批量进行，同时针对每个循环包装箱生成个性化的标签信息并上传到物流管理系统的数据中心(即后台数据库)保存。

该装置闭锁由手机app或物流中心系统软件下发闭锁指令，终端设备扫描射频模块34后传输数据，将解锁密码及解锁识别号写入射频模块34，同时通过储能模块35提供能量，驱动无源电子锁锁闭，并将物流信息及闭锁状态写入电子墨水屏37。

如图5所示，在上锁时具体包括如下步骤：终端设备扫描识别射频模块(rfid)34的唯一识别号，并随机生成解锁密码(原始解锁密码)；然后终端设备将原始解锁密码上传到后台数据库(即物流管理系统)；后台数据库存储原始解锁密码，并为包装箱分配解锁识别号，解锁识别号可以看作箱号；终端设备接收到解锁识别号后，将解锁识别号(箱号)和原始解锁密码发送到射频模块34进行存储；手动落锁后，无源电子锁32根据射频模块34的指令进行上锁并反馈状态，落锁成功。与此同时，终端设备将订单信息(包括箱号、物流信息等)和无源电子锁32的闭锁状态写入电子墨水屏37，在电子墨水屏37显示无源电子锁32的闭锁状态及订单信息。

在物流配送过程中，电子墨水屏37取代纸质标签，对外显示订单信息，满足配送过程中的订单管理。

当配送完成，需要开箱时，由取件用户通过手机app或专用终端设备进行开锁操作，先使用具有nfc功能的手机读取射频模块34中存储的解锁识别号，然后通过后台数据库获取与解锁识别号对应的解锁密码，射频模块将接收到的解锁密码与存储在射频模块34中的原始解锁密码匹配开锁，如果相同则验证成功，发出开锁指令，通过储能模块35提供能量，驱动无源电子锁32开锁，开锁取件，与此同时，擦除电子墨水屏37的显示信息，同时计入开锁状态、时间等信息，完成状态信息更新。

如图6所示，在开锁时具体包括如下步骤：终端设备扫描获取解锁识别号，并将解锁识别号上传到后台数据库；后台数据库对解锁识别号进行验证并返回与解锁识别号对应的解锁密码；终端设备收到解锁密码并将解锁密码发送到射频模块34；射频模块34将收到的解锁密码与其存储的原始解锁密码进行对比，如果相同则验证成功，然后射频模块34向无源电子锁32发送指令进行开锁；否则验证失败。当无源电子锁32开锁后，终端设备将无源电子锁32的开锁状态写入电子墨水屏37，完成无源电子锁37的状态更新，并擦除电子墨水屏37中的显示信息，避免用户信息泄露风险。

在上述上锁的过程中，为了防止非授权用户获取解锁密码，在上锁时终端设备对随机生成的原始解锁密码进行加密后发送到后台数据库存储，后台数据库中存储的是加密后的解锁密码；而在开锁时，终端设备从后台数据库获取的是加密后的解锁密码，终端设备需要对加密后的解锁密码进行解密得到解密后的解锁密码，然后终端设备将解密得到的解锁密码发送到射频模块34进行验证。如果非授权用户识别解锁识别号后向后台数据库发送获取解锁密码的请求，收到的将是加密后的解锁密码，由于其无法对加密后的解锁密码进行解密，将无法与射频模块中存储的解锁密码进行匹配开锁，从而进一步保证了授权用户的权益，防止循环包装箱非正常开锁。

综上所述，本实用新型所提供的循环包装箱，设置有电子签封，电子签封主要包括rfid射频模块、无源电子锁和电子墨水屏，其中，通过对rfid射频模块的天线进行改进，使其与用于向无源电子锁供电的储能单元连接，从而在扫描rfid模块的过程中，储能模块可以从天线获取激发能量并储存，然后向无源电子锁供电，消除了循环包装箱中使用电源或电池时的安全隐患；另一方面，通过使用电子墨水屏取代纸质标签，使得循环包装箱可以无限循环使用，有效减少了快递、物流配送一次性包装及一次性标签的使用，达到环保节能的目的，并且通过对电子墨水屏的显示信息进行即时擦除，可以保护用户隐私。

上述循环包装箱在装箱时，同步数据库信息写入循环包装箱的射频模块；同时可视化信息写入电子墨水屏。开锁时，收件人通过nfc手机或手持终端设备扫描开锁，后台数据库同步解锁密码，解锁密码实时传送，保障物流流通安全；并且，可视化信息在开锁取件的同时被擦除，以保护用户隐私。

以上对本实用新型所提供的基于物联网的循环包装箱进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。