[發明專利]一種基于窄帶物聯網的冷鏈運輸產品溯源系統

在審

• 申請號: 202110059228.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112785225A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王輝;曹浩知
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G06Q10/08
• 分類號: G06Q10/08;G06F21/60;G06K17/00;G16Y10/40;G16Y20/20;G16Y40/10;G16Y40/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于窄帶物聯網的冷鏈運輸產品溯源系統，其結構包括：

冷鏈運輸產品溯源終端設計，所述終端用于冷鏈運輸產品生產者采集產品信息數據，通過微控制器處理接受采集信息、生成二維溯源碼，并打印商品標簽；

同時經所設計算法加密后通過NB-IoT通信模塊將數據上傳至云端服務器；

冷鏈運輸產品溯源系統云服務器設計，溯源系統云服務器程序主要功能包括面向系統管理員的云檢測程序，以及面向消費者的溯源信息查詢程序，同時包含企業數據庫和商品數據庫的建設。

2.根據權利要求1所述的一種基于窄帶物聯網的冷鏈運輸產品溯源系統，設計冷鏈運輸產品溯源終端，其結構包括：

核心控制模塊。核心控制模塊使用MCU微控制器，是溯源終端的大腦，它控制所有模塊的正常運行，主要功能為驅動模塊和處理數據；

NB-IoT通信模塊。通信模塊主要功能為使用AT指令將數據上傳至云服務器，同時也可以接收云服務器的下行數據；

GPS定位模塊。主要功能為根據微控制器調用指令生成輸出數據，并將數據發送給核心處理模塊，核心處理模塊提取有效數據位獲取終端定位信息。

3.根據權利要求2所述的冷鏈運輸產品溯源終端設計，設計核心控制模塊工作流程，其步驟為：

1)系統初始化，完成微控制器工作模式和各類硬件資源初始化，包括：Flash初始化、設定時鐘、使能管腳功能、LED初始化、串口初始化、中斷初始化、A/D轉換初始化等；

2)NB-IoT通信模塊和GPS定位模塊初始化，NB-IoT模塊初始化包括查詢當前網絡信號強度和運營商網絡的注冊，定位模塊初始化包括提取定位模塊發送數據中有效數據位來確定定位；

3)監測數據下發情況，查看接口是否接收到更新的下發數據，若接收到則進行數據更新，若無下發數據則進行下一步程序；

4)根據操作進入稱重工作模式或校準工作模式；

5)稱重工作模式，包括對產品的種類進行設定、對當前時間進行設定、選擇去皮重量、獲取定位信息等，當數據設定完畢后將對產品重量進行采集；

6)生成產品二維溯源碼，包括數據采集完畢后，會根據商品種類、所采集時間信息、定位信息以及隨機碼，生成溯源碼，其中包含溯源客戶端地址及該產品溯源信息的URL地址；

7)打印標簽，包括根據所生成溯源碼將信息發送至嵌入式打印機，打印含有產品信息的商用標簽；

8)數據上傳，包括微控制器MCU將數據按既定格式處理并進行數據加密，以及上傳加密后的數據。結束后溯源終端對于一件產品的所設定操作結束，終端重新進入稱重模式。

4.根據權利要求3所述的核心控制模塊工作流程，設計微控制器數據加密算法，其特征在于：將二進制算法與基于乘同余對稱特性(SMM算法)的快速RSA算法結合，構成新的組合加密算法來減小加密過程的計算量大小。該算法的基本思路為：對公鑰e進行二進制轉化，采用反復迭代成模運算代替乘冪后求模運算，并將中途結果與模值進行對比，當結果滿足SMM算法替代條件是，則使用其替代原則替換中途結果。

5.根據權利要求4所述組合加密算法，常規的RSA加密算法密鑰長度一般為2^512或2^1024，然而目前大部分編譯器所能處理的數據類型長度只有64位，無法保存和對大數進行運算，因此本發明設計如下算法來對算法密鑰中的大數進行表示和運算，其結構包括：

(1)大數表示。根據進制思維，將大數看作高進制的數。本發明設大數為一個r進制的數組，由于微控制器的系統為32位系統，將r的值設為2^32進制數。

(2)大數四則運算；

(3)大數求模運算。常規求模運算需要多次使用除法，除法運算需多次使用加減乘運算，會大幅降低加密算法的效率，因此提出用減法代替除法的求模運算。

6.根據權利要求1所述的一種基于窄帶物聯網的運輸產品溯源系統，設計冷鏈運輸產品溯源系統云服務器程序，其結構包括：

云檢測程序。云檢測程序主要功能包括數據接收、數據檢測、數據庫管理這三項功能。在接受到信息后，先使用私有密鑰對信息進行解碼。如若所傳輸信息未使用共有密鑰加密，那么解碼后將生成亂碼，此時可通過調取企業KEY值進行檢測，若與企業數據庫中信息一致則說明得到的是有效數據，發送企業符合規定，反之則舍棄數據。之后提取定位的經緯度數據，并與企業數據庫中信息對比，若相符則說明產品產地正常，反之則結果不正常，檢測結束，并將檢測結果保存到對應參數。

溯源信息查詢客戶端。主要功能包括產品信息展示，訪問次數檢測等，以供消費者方便快捷的查閱。溯源終端所打印的二維溯源碼保存了客戶端URL地址信息，消費者可通過掃描商品標簽上的二維溯源碼調取商品數據庫中對應的信息；當消費者掃描并訪問查詢客戶端后，客戶端會記錄訪問次數以供消費者參考。