CN105632330B - 一种可视化数字封条装置 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及物流和安全领域，提出一种可视化数字封条装置。以封启状态变化触发随机数产生器，生成该状态下的一串数字组合，加上递增的数字组合共同构成的阿拉伯数字表达，作为本发明的当前状态数字签名，成为验证此次封存操作的公钥，可以通过任何方式被验证者获得，在需要时通过按键驱动的显示模块，将显示的数字组合与已知公钥数字组合的进行人工比对。通过控制本发明的显示模式、随机数产生和显示之间的关系，使得每一次随机数产生不能实时显示；以及根据随机数频繁产生插入一个防欺骗时间段，在此时间段内执行特殊的延时显示模式。在确保安全性的前提下显著降低随机数位数，便于人眼识别和使用，解决了传统封条和现有电子封条的缺陷。

Description

一种可视化数字封条装置

技术领域

本发明主要涉及物流领域和安全领域，更确切地说，涉及用于实物在流转、使用或保管等环节中对目标物品的安全性和完整性进行证据保护。

背景技术

目前在社会活动的方方面面都普遍使用着封条来作为安全验证证据，用以确保物品在流通、使用、保管等过程中的安全。封条的种类主要有传统的一次性封条如纸质封条、铅封、金属封条、塑料封条等，并且随着技术的发展开始出现可一次性使用或重复使用的电子封条。

传统的一次性封条，无论是纸质还是其他材质，其对物品封存的证据保护能力都很弱，主要存在缺陷如下：

每次开启时需要破坏封条，使用中既麻烦也产生不可避免的成本开销；

无法记录每次封存和开启的时间；

很容易被仿冒和伪造。

由于传统封条不可克服的缺陷，随着信息技术的发展，电子封条开始出现并很好的解决了上述三个问题。然而所有的电子封条设计，无论是一次性使用还是重复使用的，都需要由一个或一套额外的专用设备进行机器识别，通过接触或非接触的方式来完成对其电子化数据的采集或读取后才能进行证据验证，这就造成现有电子封条的如下问题：

现有电子封条的封条电子数据是由每一个电子封条分配的全球唯一ID号码，加上电子封条的传感器状态信息，二者编码组合在一起形成的。这样，该电子封条数据就能由机器进行采集和识别，然后再进行自动或人工验证。因此每次使用过程中都需要额外的专用设备参与，操作既麻烦带来使用成本也更高，实际上大大提高了用户的导入成本；

这样设计的电子封条成本也很高，设计的复杂性直接影响到设备的使用可靠性，这些都造成了电子封条没有大量替代传统封条应用的尴尬局面。

因此，市场上迫切需要的是一种新的封条证据装置，尤其是在面对电子商务飞速发展下的物流安全和纠纷，既要克服传统封条的问题，又要解决现有电子封条的弊端，成本低廉、使用灵活方便、长期可靠工作无需维护。

发明内容

以下内容提供对一个或一个以上实施例的简要概述，以便提供对此类实施例的一些方面的基本了解。此概述并不是对所述一个或一个以上实施例的广泛总结，且既不希望指出所述实施例的关键或决定性因素，也不希望描绘此类实施例的范围。其唯一目的是用简要的形式呈现所描述实施例的一些概念，以作为稍后呈现的更详细描述内容的序言。

为了克服传统封条和现有电子封条存在的缺陷，本发明提出了一种可视化数字封条装置。现有电子封条的设计思路都是从采用机器进行识别和数据采集的角度出发，机器处理就需要首先界定是哪一个电子封条，然后才是电子封条的封存和开启状态，这种设计理念导致了以电子封条本体识别为根，但封条本身最基础的功能只是关心其封启状态而非封条本体，这是一个重大的设计误区。因此，本发明提出的设计理念则是电子显示状态，人眼识别状态。

本发明关注的封启状态，在显示模块上的电子显示方式可以是数字、文字、图形等多种方式或组合来表达。但是作为人类生物识别和采集而言，最好的方式是阿拉伯数字，同时也是程序最容易产生的编码方式，成本也最低。因此，本发明优选的人机界面接口就是阿拉伯数字组合形成的本发明状态表达方式，这也符合本发明目标用途下的传统习惯。理论上，在提供足够的安全性保障前提下，采用越简单的电子状态表达，成本越低使用也越方便。这是本发明的与其他设计的本质区别，这样才能既解决传统封条的缺陷，又能解决现有电子封条的问题。

其具体内容包含本发明本身是没有固定ID号码的，以本发明的封启传感器状态特征为驱动源，由其触发封条内部随机数产生器生成该状态下的一串数字组合作为本发明的当前状态数字签名，如果传感器状态不发生变化则本发明的数字签名保持不变。

该数字签名由本发明的显示模块来完成人眼识别，但显示模块的显示过程是由按键驱动的，不由封启传感器状态变化来驱动。本发明的内部存储器将记录每次封启传感器状态变化后的对应随机数数字签名以及其他信息如时间戳等，通过本发明的按键才可以在显示模块上由人眼识别和采集。

实际使用过程中，当本发明由开启进入封存，由封启传感器状态发生变化驱动随机数产生器产生一个可供显示的一串数字组合，即动态数字签名号码，一旦此次封存被确认，该数字签名号码就成为验证本发明此次封存操作的公钥，可以通过任何方式被验证者获得，在需要对本发明此次封存状态进行验证时，通过本发明的按键驱动显示模块，人工完成本发明显示的一串数字组合与已知公钥数字组合的比对验证过程，无需任何其他设备辅助。如果本发明此次封存状态未经确认被开启，即使再次进入封存，封启传感器状态的变化导致一个新的动态随机号码产生成为当前状态下的数字签名，但是由于无法和已知的公钥数字组合正确匹配，使得未经确认的开启操作被记录和发现。

作为验证公钥的一串随机数数字组合实际上是一个伪随机数，组成位数多少决定了其有可能重复的概率大小。当不断通过封启传感器状态变化就可以尝试产生相同的伪随机数，本发明的安全性就取决于这一信息被重现的概率大小以及需要的时间。理论上当该串随机数字组合位数无限多，那么重复的概率就无限小，而实际上该数字组合位数要满足人眼识别、人脑记忆和人工转达的方便，因此该随机数位数理论上应该越少越方便，因此这是一对矛盾。

本发明的另一实施例，增加一个或多个递增滚码的数字组合，和随机数数字组合共同构成本发明的验证显示表达方式，可以在保证安全性的前提下显著降低随机数位数。

其中优选的方式是，为减少递增数字组合的位数，递增数字组合是表达当前显示的随机数数字组合已经出现过的次数，这样的表达方式清晰简洁，可以在降低随机数位数的情况下保证安全性。

一个数字组合如果希望很容易被人类识别、记忆和传达，除了位数少之外，还可以是有其他公共意义的表达，如表示时间戳的数字组合。因此另一个优选，是用当前随机数产生的时间戳，作为不断递增的数字组合表达方式，这样也可以使用少量的随机数位数配合时间戳来提供更高的安全性。

本发明的又一实施例，为了在保证安全性的前提下，有效降低本发明状态表达方式中的数字位数，通过控制本发明的显示模式、以及随机数产生和显示之间的关系，使得每一次随机数产生不能实时显示给使用者，这将有效避免恶意的利用封启传感器状态变化来进行随机数配对，因为每次显示有延时时间，将大大加长恶意随机数配对要花费的时间。

本发明的另一实施例，可以增加设置防欺骗检测，如果随机数产生过于频繁超过预设警戒值，则触发一个防欺骗时间段，在此时间段内执行特殊的显示模式，以进一步降低随机数恶意配对能力。

为了实现前述和相关目的，一个或一个以上实施例包括下文中完整描述且在权力要求书中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了所述一个或一个以上实施例的特定说明性方面。然而，这些方面仅指示可采用各种实施例的原理的多种方式中的几种方式，而所描述的实施例希望包含所有这些方面及其等效物。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2 是本发明的系统流程图；

图3 是本发明的使用示意图；

图4 是本发明显示模块的一个具体实施示意图；

图5 是本发明按键和显示操作的一个具体流程图；

图6 是本发明传感检测和按键显示操作的一个实施例流程示意图；

图7 是本发明传感检测和按键显示之间的另一个实施例流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，针对本发明的一实施例进行详细描述：

如图1所示，本发明100包括CPU处理模块101、传感器模块102、显示模块103、按键装置104、存储器模块105、RTC时钟模块106和电源模块107组成。

CPU处理模块101是指包括CPU处理器在内的运算和处理主控单元，本发明的所有控制程序都烧录在CPU处理模块内，控制程序主要包括主控程序、随机数产生程序和按键处理程序，主控程序是以超低功耗设计来实现本发明的业务逻辑，采用中断模式和定时唤醒模式运行。

传感器模块102是指包括检测本发明封存或开启状态、本发明电源电量、本发明自身安全状态等在内的多路传感检测电路。

显示模块103是指包括显示驱动在内的多段LED数码管显示屏，或者点阵显示屏，再或者液晶显示屏。

按键装置104是指由单一键或多个键组合构成的按键单元。

存储器模块105是指存储本发明使用过程中的各种状态信息和历史记录。

RTC时钟模块106是指为本发明中CPU处理模块运行、传感检测提供内部时钟信息的单元。

电源模块107是指为本发明在生命周期内正常工作提供能量的内部储能单元。

本发明在全生命周期内都处于正常工作状态，没有关闭状态。正常工作时CPU处理模块处于休眠状态，RTC时钟模块始终处于低功耗工作状态，其余模块处于完全关闭状态，这样本发明的实际功耗非常小，可以实现很长的电源使用寿命。

如图2所示，当本发明的封启状态传感器发生变化时，即从开启到封存或从封存到开启，通过中断方式或定时唤醒查询方式，触发主控程序进行处理，主控程序调用随机数产生程序生成此次传感器状态变化对应的随机数，主控程序将此随机数以及和此事件相关的其他信息如时间戳等写入到存储器模块中存储，同时标记为最新状态。处理结束，CPU重新进入休眠状态。

如图2所示，当本发明的电源电压检测传感器状态发生变化时，即电源模块电量低于报警电压时，主控程序唤醒处理，会向存储器写入低电压报警特定信息，一旦用户按键操作，该信息可优先显示。处理结束，CPU重新进入休眠状态。

如图2所示，当本发明的自身安全保护传感器状态发生变化时，即本发明自身安全状态被破坏，则触发唤醒主控程序进行处理，主控程序将预先设定的自身安全状态破坏标志信息写入到存储器模块中同时标记为显示优先级最高。处理结束，CPU重新进入休眠状态。

如图2所示，当本发明的按键状态发生变化时，即按键装置的任何一个定义键上产生输入动作，则按键中断触发唤醒主控程序进行处理，主控程序调用按键处理程序，将该定义键产生的目标内容从存储器中读出，传送给同时打开的显示模块进行显示，显示一定时间后显示模块关闭，中断处理结束，CPU重新进入休眠状态。

在采用单一键方式下，可通过对按键操作在一定周期内的不同动作频率来进行单键复用功能设定；多个键组合方式下，应该至少包括上键、下键、左键、右键，其中左右键组合和上下键组合分别操作不同类型信息滚动，即同一个事件的信息内容滚动和多个按时间先后排序事件的信息滚动。

本发明显示模块上的显示方式可以是数字、文字、图形等多种方式或组合来实现，所有显示是由按键驱动发生的，所有传感器的状态变化不能直接触发显示。

如图3所示，实际使用过程中，当本发明由开启进入封存，由封启传感器状态发生变化驱动随机数产生器产生一个可供显示的动态数字签名号码，即一串数字组合。一旦此次封存被确认，该串数字组合就成为验证本发明此次封存操作的公钥，可以通过任何方式被验证者获得，在需要对本发明此次封存状态进行验证时，通过比对封条按键驱动显示屏显示的数字组合和该公钥数字组合是否一致来完成。

作为验证公钥的一串随机数数字组合实际上是一个伪随机数，组成位数多少决定了其有可能重复的概率大小。当不断通过封启传感器状态变化就可以尝试产生相同的伪随机数，本发明的安全性就取决于这一信息被重现的概率大小。理论上当该串随机数字组合位数无限多，那么重复的概率就无限小，而实际上该数字组合位数要满足人眼识别、人脑记忆和人工转达的方便，因此该随机数位数理论上应该越少越方便。

本发明的又一实施例，如图4所示，增加一个或多个递增滚码的数字组合，和随机数数字组合共同构成本发明的验证显示表达方式，可以在保证安全性的前提下显著降低随机数位数。其中优选的方式是，为减少递增数字组合的位数，递增数字组合是表达当前显示的随机数数字组合已经出现过的次数，这样的表达方式清晰简洁，可以在降低随机数位数的情况下保证安全性。

一个数字组合如果希望很容易被人类识别、记忆和传达，除了位数少之外，还可以是有其他公共意义的表达，如表示时间戳的数字组合，因此另一个优选是用当前随机数产生的时间戳，作为不断递增的数字组合表达方式，这样也可以使用少量的随机数位数配合时间戳来保证本发明的安全性，如图4所示。时间戳可以是绝对时间，也可以是相对时间。

本发明的又一实施例，如图5所示，按键处理程序上可增加点亮显示模块的任何按键动作都首先显示优先事件，优先事件由优先级从高到低依次为：本发明自身安全状态破坏事件、低电压告警事件、最新传感器封启状态事件。优先事件显示结束后再在此次有效显示周期内根据按键定义进行接下来按键动作的处理和显示。自身安全状态破坏事件和低电压告警事件分别由特定的数字组合表示，这些特定数字组合不参与随机数生成。

本发明的再一实施例，如图6所示，显示模式可以设定一个有效显示时间长度，即显示周期，以及一次按键后超时未等到下一个按键的显示持续时间，用以进行本发明的低功耗控制和抵御恶意攻击行为。在显示模块正处于一个显示周期内，如果封启检测传感器状态发生变化导致新的随机数及其相关信息产生，该数据不会输出到显示装置直到当前显示周期结束，当按键驱动的下一个显示周期时该数据才会生效。这将有效避免恶意的利用封启传感器状态变化来进行随机数配对，因为每次显示有延时时间，将大大加长恶意随机数配对要花费的时间。

本发明的另一实施例，如图7所示，可以增加设置防欺骗检测，如果传感器状态在一个设定时间周期内变化次数超过设定值，则触发一个防欺骗时间段，在该设定时间段内可以采用显示模块的显示周期加长或者显示模块的显示周期之间插入时间间隔等显示延时方式；在该防欺骗时间段结束后，恢复正常显示状态。

在图1实施例基础上，可增加输入输出设备用以进行存储信息输出和时钟同步的输入，输入输出设备可以是有线或无线方式。

以上结合具体实施例描述本发明，但并不以此仅限本发明的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可视化数字封条装置，其特征在于，包括CPU处理模块、传感器模块、显示模块、按键装置、存储器模块、RTC时钟模块和电源模块；

封条装置本身是没有固定ID号码的，是以封启传感器状态特征为驱动源，由其触发封条内部随机数产生器生成该封启传感器状态下的一串数字组合作为当前状态数字签名，如果封启传感器状态不发生变化则数字签名保持不变；

该数字签名由按键驱动的显示模块显示，通过人眼识别和验证，但显示模块的显示过程是由按键驱动的，不由封启传感器状态变化来驱动；

由封启传感器状态发生变化驱动随机数产生器产生一个可供显示的一串数字组合，即动态数字签名号码，一旦此次封存被确认，该数字签名号码就成为验证此次封存操作的公钥，能够通过任何方式被验证者获得，在需要对此次封存状态进行验证时，通过按键驱动显示模块，人工完成显示的一串数字组合与已知公钥数字组合的比对验证过程，无需任何其他设备辅助；

如果此次封存状态未经确认被开启，即使再次进入封存，封启传感器状态的变化导致一个新的动态随机号码产生成为当前状态下的数字签名，但是由于无法和已知的公钥数字组合正确匹配，使得未经确认的开启操作被记录和发现。

2.根据权利要求1所述的封条装置，其特征在于，作为验证公钥的一串随机数数字组合实际上是一个伪随机数，组成位数多少决定了其有可能重复的概率大小；当不断通过封启传感器状态变化就能够尝试产生相同的伪随机数，数字封条的安全性就取决于这一信息被重现的概率大小以及需要的时间；但是在使用过程中，随机数的数字组合位数不能多；

通过增加一个或多个递增滚码的数字组合，和随机数数字组合共同构成验证显示表达方式，能够在保证安全性的前提下显著降低随机数位数。

3.根据权利要求2所述的封条装置，其特征在于，为减少递增数字组合的位数，递增数字组合是表达当前显示的随机数数字组合已经出现过的次数，能够在降低随机数位数的情况下保证安全性。

4.根据权利要求2所述的封条装置，其特征在于，用当前随机数产生的时间戳，作为不断递增的数字组合表达方式，这样也能够使用少量的随机数位数配合时间戳来提供更高的安全性。

5.根据权利要求1所述的封条装置，其特征在于，为了在保证安全性的前提下，有效降低状态表达方式中的数字位数，通过控制显示模式、以及随机数产生和显示之间的关系，使得每一次随机数产生不能实时显示给使用者，这将有效避免恶意的利用封启传感器状态变化来进行随机数配对，因为每次显示有延时时间，将加长恶意随机数配对要花费的时间。

6.根据权利要求书1所述的封条装置，其特征在于增加设置防欺骗检测，如果随机数产生过于频繁超过预设警戒值，则触发一个防欺骗时间段，在防欺骗时间段内采用显示模块的显示周期加长或者显示模块的显示周期之间插入时间间隔等显示延时方式，以进一步降低随机数恶意配对能力。