用于长期存贮容器的环境预警与篡改检测设备的制作方法

本技术涉及智能包装，具体而言，涉及一种用于长期存贮容器的、具备环境预警与篡改检测功能的电子设备。

背景技术：

1、高价值物品，特别是需要长期存贮的收藏级产品（例如：年份酒、珍品茶叶、精密仪器等），其市场价值不仅取决于其本身的真伪（防伪主要依赖静态的二维码、rfid/nfc标签或物理防伪标），更高度依赖于其在漫长存放期内的存储历史是否完美。

2、传统的静态防伪标识（如二维码、物理标签）易于被复制、移植，对使用真品容器进行二次填充或替换内容物的核心造假行为束手无策。现有包装无法记录产品全生命周期中至关重要的存储环境历史。温湿度等关键指标的异常波动会严重损害产品品质与价值，但这一过程对所有者而言完全是“黑箱”，无法追溯，也无法作为价值评估的依据。

3、即便集成了传感器，现有方案也仅仅是数据的被动记录者，缺乏主动向用户发出环境异常警报的能力。用户无法及时采取补救措施，往往在物品价值已受损时才后知后觉。物品存放周期长达数年甚至数十年。现有电子方案的电池寿命远无法满足此要求，且长期存放下的电池漏液、短路等风险，对物品安全构成不可接受的威胁，尤其是在特定的仓储环境中。

4、因此，现有技术尚未能提供一种能够同时解决上述所有问题的、集成化的、高可靠性的解决方案。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供用于长期存贮容器的环境预警与篡改检测设备，能够提供极致可靠的动态防伪、完整记录并可追溯的长期贮存环境历史、具备主动异常预警能力，并且能够在超长周期内绝对安全可靠地运行。

2、本实用新型采用的技术方案是：

3、用于长期存贮容器的环境预警与篡改检测设备，其包括集成在容器上的电子容器终端，电子容器终端包括主控单元以及与主控单元连接的双稳态电子显示屏、无线通信单元、多重传感器单元和电源单元；主控单元、双稳态电子显示屏和无线通信单元均采用低功耗元器件组成；电源单元为电子容器终端提供长期稳定电源；多重传感器单元包括篡改检测传感器和环境传感器；篡改检测传感器与容器的开启部件联动以探测容器的首次开启事件；环境传感器用于监测环境参数；双稳态电子显示屏用于在无持续供电状态下保持信息显示；电子容器终端通过无线通信单元与云端服务器和用户终端通信连接；

4、主控单元、无线通信单元和电源单元集成在一电路板上，电路板包括保形涂层和灌封胶体；保形涂层由真空涂覆于集成完毕的电路板表面的派瑞林成型；灌封胶体采用具有高化学惰性的聚合物成型，灌封胶体完全包裹于具有保形涂层的电路板的外表面并永固作为安全琥珀；电路板的安全琥珀的一面通过光学胶贴付于容器表面，安全琥珀的另一面与双稳态电子显示屏无缝衔接贴合。安全琥珀的结构设计确保了即使在极端情况下发生电池泄漏，泄漏物也被完全物理隔离，从而保证了与容器内容物（尤其是食品）接触的绝对安全。

5、电路板的保险箱”式多重冗余安全封装，确保了即使在万分之一的电池失效情况下，任何物质也被绝对物理隔离，无法外泄，彻底杜绝了食品安全和环境短路风险。具体地，具有保形涂层的电路板置入精密模具后采用具有高化学惰性的聚合物进行真空灌封。

6、进一步地，双稳态电子显示屏用于商品信息、环境信息以及防伪信息。

7、进一步地，用户终端提供基础的认证和交互功能，并与云端服务器交互；云端服务器存储电子容器终端的身份信息和状态信息。

8、进一步地，主控单元被配置为内置有环境参数安全阈值；主控单元用于数据对比处理，并控制双稳态电子显示屏显示结果信息。

9、进一步地，主控单元内部具有非易失性存储器，存储器安全存储商品信息、环境信息以及防伪信息；防伪信息包括防伪二维码以及容器的生命周期状态，生命周期状态包括未激活、已激活、已开启。

10、进一步地，非易失性存储器存储上设有日志区，日志区用于循环或顺序记录历史环境异常事件；当探测到首次开启事件时触发主控单元在内部非易失性存储器中不可逆的写入一个“已开启”的状态标志位（此写入操作被设计为一次性编程（otp）或逻辑上的不可逆操作。），并通过双稳态电子显示屏刷新并显示一个预设的永久性的“已开启”信息；同时主控单元更新容器的生命周期状态为开启状态。主控单元的非易失性存储器（如flash、fram）中的每条历史环境异常事件记录至少包含异常类型（如高温/低温）、具体数值及事件发生的时间戳，以备后续连接时追溯。

11、进一步地，环境传感器至少包含温度和湿度传感器以探测容器周围环境信息；

12、进一步地，作为优先实施方式，双稳态电子显示屏采用柔性电子纸（flexible e-ink display），以实现与容器曲面的无缝集成；或者双稳态电子显示屏采用硬质电子纸、电致变色显示屏。

13、具体地，双稳态电子显示屏包括以下：

14、胆甾型lcd (chlcd)：胆固醇液晶(chlcd)电子纸使用三层液晶堆栈而成，各层液晶分别反射红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)，透过不同的电场控制液晶分子的旋转，在电场关闭后可自然地存在两种稳定的状态。

15、clearink全内反射电子纸技术：通过使用悬浮在液体中的单个带电粒子，在cfa前板内部增加了全内反射层，同时用单颗粒墨水代替传统液晶，调节专门设计的光学薄膜环境光的全内反射，来改变其亮度。

16、威锋des电浆屏：与传统的电泳式电子纸不同，它利用电浆放电来产生可见光，实现像素的开关和显示。其核心原理是，通过在单个像素周围形成围堰，将每个像素隔离，然后利用电浆放电来激发像素内的发光材料，从而实现图像显示

17、进一步地，主控单元、双稳态电子显示屏和无线通信单元均采用低功耗元器件组成。

18、具体地，主控单元（mcu）采用超低功耗微控制器，其内部的非易失性存储器（如flash、fram）被用于构建一个关键事件日志区

19、进一步地，电源单元采用电源单元年自放电率低于2%特性的原电池；具体地，可采用年自放电率低于2%特性的锂原电池；在其优选实施例中，锂原电池为锂二氧化锰（li-mno2）电池，以支持长达十年以上的静置寿命；锂原电池为柔性电池。

20、具体地，作为另一种可行实施方式，电源单元采用光伏能源：集成一层半透明或与容器标签设计融为一体的柔性薄膜太阳能电池。在有光照的环境（如零售店货架、家中酒柜）下，可以为内置的超级电容或可充电薄膜电池进行涓流充电，从而实现理论上的无限寿命。

21、具体地，作为另一种可行实施方式，电源单元采用无线充电方案：在电源单元中集成符合qi或其他标准的无线充电接收线圈。配合专用的智能展示底座或智能酒柜，可在存放时对模块进行非接触式充电。

22、进一步地，篡改检测传感器采用霍尔传感器、微动开关或物理断路式触发器，容器开启部件包括瓶盖、盒盖、封条。

23、具体地，作为另一种可行实施方式，篡改检测传感器为电容感应式：在容器瓶口铝箔包装下方集成一个电容感应电路。当人手撕开铝箔时，会引起电容值的剧烈变化，从而触发开瓶信号。或者篡改检测传感器为压力感应式：在瓶塞下方或瓶盖内侧集成微型压力传感器，检测开瓶时内部压力的瞬间变化。

24、进一步地，用户终端配置有专用app，专用app提供基础的认证和交互功能；专用app（通过蓝牙）与电子容器终端建立通信连接，通过发送指令读取存储在主控单元中的所有历史环境异常日志，并在手机界面上以图表或列表的形式清晰地展示出来，为用户提供完整的藏品“履历”，实现存储历史追溯；

25、云端服务器负责存储和验证每个电子容器终端的唯一身份及对应的生命周期状态（如：未激活、已激活、已开启），并在用户选择同步后对电子容器终端上传的历史环境异常日志进行云端备份形成永久记录。

26、具体的，作为另一种可行实施方式，区块链集成方案：容器终端的唯一id在生产时即在一条特定的区块链上注册为一个数字资产（或nft）。后续的“激活”、“开瓶”等关键状态变化，都作为不可篡改的交易记录在该区块链上，由用户的app（作为钱包）发起并签名。这提供了去中心化的、极致公信力的溯源记录。

27、作为另一种可行实施方式，物理不可克隆函数（puf）方案：puf技术是一种新兴的芯片安全技术，它利用芯片制造过程中的随机工艺偏差和物理扰动来产生每个芯片独有的“指纹”，确保了芯片的唯一性和不可克隆性。在mcu中集成puf电路。puf利用芯片制造过程中的微观随机差异，为每个芯片生成一个独一无二、无法复制的“硬件指纹”。这个“指纹”被用作加密密钥的根，提供了比烧录的id或密钥更高的硬件级安全性。

28、进一步地，高化学惰性的聚合物为食品级或医用级环氧树脂或有机硅。

29、进一步地，电路板采用柔性印刷电路板（fpc）；或者电路板采用硬质印刷电路板（pcb）

30、进一步地，无线通信单元采用单独通信单元，或者无线通信单元采用nfc（近场通信）通信单元；其中nfc通信单元为被动式nfc通信结构，nfc通信单元不含电池，仅包含一个nfc芯片和电子纸；当用户手机靠近时，手机的nfc场能量为模块供电，完成一次屏幕刷新和验证。优点是零功耗、无限寿命、极致轻薄。缺点是功能受限，无法主动进行环境监测或开瓶检测。或者，nfc通信单元为ble+nfc 混合结构。以nfc作为主要的近场交互和唤醒方式。用户“碰一碰”即可唤醒设备的蓝牙模块进行更复杂的数据交换。这比纯蓝牙广播更省电，交互也更直观。

31、本实用新型采用以上技术方案，相比现有技术具有如下有益效果：1）、极致防伪，杜绝二次灌装：通过“云端+终端”验证与不可逆的开瓶篡改检测东硬件机制，提供了目前最高安全级别的防伪方案。2）、绝对的物理安全与超长寿命：创新的“保险箱”式多重冗余封装和优化的能源管理方案，解决了长期存贮应用中的电池安全与寿命两大行业难题，完全符合食品安全标准。