专利名称：监控货物集装箱的状态的监控设备和方法
技术领域：
本发明涉及监控货物集装箱领域，更具体地，涉及向运输装置上对于 货物集装箱的装载事件以及从运输装置对货物集装箱的卸载事件的检测。
背景技术：
在全球集装箱M网络中，需要在货物集装箱的行程中对货物集装箱 进行识别、跟踪和监控，包括集装箱何时存储在航运港。在集装箱行程中 的主要事件是在航运港对集装箱的装栽和卸载。这种装载和卸栽事件可用 于触发航运Z〉司内部的相关商务处理。
在全球贸易通道之间跟踪货物集装箱已知的是使用与货物集装箱连接
的有源设备，其使用全球定位系统GPS来检测集装箱的位置，以及使用无 线通信装置定期向中心控制器发送集装箱的位置。与这种有源设备相关的 问题是它们的连续功率消耗，同样地，存在一种持续性的安全需求，以知 道在存储时以及在行程期间集装箱的位置。
美国专利申请2003/0193433公开一种集装箱跟踪系统，其包括具有图 形用户界面和数据库的分配工作站。它们用于跟踪在存储和中转货场中航 运集装箱的去向。在货场中，移动单元连接到集装箱处理设备，并监控锁 定机构。当锁定集装箱用于移动时，移动单元开始通过无线电信道向分配 工作站报告位置和速度。从GPS卫星导航接收器方案、惯性导航和本地信 标标记的组合计算这些位置和解决方案。当才艮据集装箱来解锁集装箱处理 设备时，才艮告停止。然后，数据库更新对于该集装箱的新位置，并且图形 用户界面可用于"观察"在货场地图上的集装箱。在这种集装箱跟踪系统 中，在船载行程期间没有提供与集装箱的位置相关的信息。本发明的目的在于提供一种系统，用于确定集装箱是处于装载状态或 卸载状态，从而能够将监控设备的运行模式修改为取决于集装箱处于装载 状态或卸载状态的适当模式。其他目的是在不构成附加设施的情况下实现 该目的。发明内容根据本发明的第一方面，提供一种用于货物集装箱的监控设备，该监控设备包括计时器；气压计，在由所述计时器确定的预定时间窗口上按 预定时间间隔提供气压测量；控制器，处理定时的压力测量，以确定是否 发生装载/卸栽事件。优选地，所述监控设备还包括定位模块，确定所述监控设备是否处 于允许发生装载/卸栽事件的装栽/卸载区域中。此外，所述控制器可被设计为，将定时的压力测量转换成升降概况， 然后对所述升降;f既况采用算法以确定是否发生装载/卸载事件。优选地，所述监控设备还包括无线通信模块，经由互联网向后端服 务器传送监控设备数据。其中所述无线通信模块可以是卫星收发器、蜂窝 调制解调器或无线个人局域网模块。根据是否发生装载事件或卸载事件改变设施监控设备的运行模式。例 如，在所述运行才莫式是装载运行模式的情况下，使所述监控设备能够暂时 减少监控行为。可选择地，在所述运行模式是装载运行模式的情况下，使 所述监控设备能够利用在上面装载所述货物集装箱的运输装置的服务分配 功能。在其他实施例中，所述监控设备还可包括加速计、陀螺仪或获得用于 计算升降概况的测量数据的其他运动检测器。优选地，所述定位模块是全球定位系统模块。根据本发明的第二方面，提供一种监控货物集装箱以确定发生装载/ 卸栽事件的方法，该方法包括在预定时间窗口上按预定时间间隔获得气 压测量；处理定时的压力测量，以确定是否发生装载/卸载事件。优选地，所述方法还包括提供定位数据，以确定所述货物集装箱是 否处于允许发生装载/卸载事件的装载/卸载区域中。
所述方法还包括将所述定时的压力测量处理成升降概况，然后对所 述升降概况采用算法以确定是否发生装栽/卸载事件。
此外，所述方法还可包括经由互联网向后端服务器传送所获得的装 载/卸载事件数据。
根据本发明的第三方面，提供一种包括计算机可读介质的计算机程序 产品，所述计算机可读介质具有程序指令，所述程序指令可通过至少一个 处理器执行以实现根据本发明第二方面的方法。
现在参照附图，仅通过实例，描述本发明的实施例，其中
图1M控设备平台的示图2是根据本发明的监控设备的框图3a和3b示出根据本发明的监控设备的操作方法的流程图。
具体实施例方式
首先，参照图l，监控设备10可在一种或多种通信网络上支持通信。 图l示出三种通信网络，包括卫星通信网络12 14、蜂窝通信网络16 (例 如GSM/GPRS通用分组无线业务)、以及无线个>^局域网WPAN通信网 络18，例如ZigBee/802.15.4。每个通信网络提供互联网20，用以访问后端 设施22。与监控i殳备构成整体的至少一个通信网络模块也已知为无线通信 模块。卫星通信网络提供对卫星12和路基通信基站14的访问，蜂窝通信 网络提供对移动交换中心MSC 16的访问，WPAN通信网络提供对边缘服 务器18的访问。
转到图2，监控设备10包括全球定位系统GPS模块24、气压计26 和计时器28,它们都连接至控制器30。监控设备10还包括至少一个通信 模块。本实施例的通信模块是卫星收发器32、蜂窝式调制解调器34和WPAN无线电36;每个都连接到控制器30。至少一个通信;f莫块32、 34、 36的角色是险控GPS模块和气压计，并且收集和处理由它们测量的数据， 以及管理与后端设施的通信。每个通信模块32、 34、 36以及GPS模块24 具有天线。GPS模块还称为定位才莫块。电池(未示出)可连接至监控i殳备 10，以对监控设备的运行提供电力。在运行中，通过监控设备10中的GPS模块24确定位置数据，并经由 卫星12 14、或蜂窝通信网络16、或WPAN通信网络18周期性发送到后 端服务器22。监控设备10还操作为，自动检测向运输装置上对集装箱的 装载以及从运输装置对集装箱的卸载。装载和卸载事件仅可发生在具体预 定地理区域中，已知为装载/卸栽区域。例如，装载/卸栽区域可以是用于向 航船装载以及从航船卸载集装箱的起重机所在的航运港中的区域。具体地， 当监控设备10确定其位于装栽/卸栽区域中时，监控设备10激活气压计26 ， 并收集气压测量的取样，所述取样是在计时器28确定的预定时间窗口上按 规定时间间隔提取。通过控制器30处理压力测量。首先将其转换成升降概况(lift profile )， 即监控设备在时间窗口上经过的高度变化。然后，对升降概况采用假设检 验算法，以判断其是否对应于装载/卸载事件。在确定已经发生装载/卸载事 件的情况下，将该信息发送到后端服务器22。可认为装载/卸载区域的绝对气压随着装栽/卸载操作的持续时间恒定。 由于升降概况仅取决于气压的差，所以其独立于绝对气压。升降概况同样 不受到温度改变所引起的压力变化的影响，因为这种情况发生的速率太慢 从而在装载/卸栽操作的持续时间期间没有影响。在本发明中，提出两个可选择的方法，用于检测监控设备是否在已知 的装载/卸载区域中。在优选方法中，监控设备10在存储器中存储与特定 集装箱行程相关的一组装载/卸载区域。每次GPS模块24确定更新位置时， 在控制器30上运行处理，以确定所述新位置是否在所存储的装载/卸载区 域之一中。在可选择的方法中，在监控设备中的控制器可在一个通信信道 上向后端服务器发送每个更新位置，然后后端服务器22检查该位置是否在后端服务器的数据库中所存储的装载/卸载区域之一中，并且向监控设备发
送回结果。在所述第二方法中，每次从GPS模块获取新位置时，监控设备 必须与后端服务器22通信。
图3a示出用于检测装载事件的本发明的监控设备的操作方法的流程 图。对于该实例，假设监控设备最初处于正常运行模式和卸栽条件。在检 测到装载事件的最初步骤中，通过监控设备中的GPS模块周期性获得38 位置数据。接下来，确定40监控设备10是否在已知的装栽区域中。如果 没有，则GPS模块继续周期性获得位置数据。如果监控10处于装载区域 中，则^f吏用气压计26和计时器28在预定时间窗口上周期性测量42和记录 大气压取样。将压力取样的组转换成升降概况。监控设备使用假设检验算 法来判断44升降概况是否表示装载事件。如果升降概况不表示装载事件， 则监控设备10再次返回步骤38。当检测到46集装箱的装载时，监控设备 可通知后端服务器22关于该事件的信息，然后监控设备10可激活装载运 行模式。
图3b示出用于检测卸载事件的本发明的监控设备10的操作方法的流 程图。对于该实例，假设监控设备最初处于装载运行模式和装载条件。在 检测到卸载事件的最初步骤中，周期性激活48监控设备，以从GPS模块 24获得位置数据。接下来，确定50监控设备10是否在已知的卸载区域中。 如果没有，则GPS模块继续周期性激活以获得位置数据。如果监控设备 10处于已知卸载区域中，则使用气压计26和计时器28在预定时间窗口上 周期性测量52和记录气压取样。计算压力取样的组，并将其转换成升降概 况。监控设备10使用假设检验算法来判断54升降概况是否表示卸载事件。 如果升降概况不表示卸载事件，则监控设备10再次返回步骤48。当确定 56集装箱卸载时，监控设备可通知后端服务器22关于该事件的信息，然 后监控设备10可恢复正常运行模式。
此外，可利用GPS模块，以在感测到装载事件或卸载事件时提供监控 设备的二维速度的确定，从而确认货物集装箱没有被简单地提升并降落在 相同位置。此外，可向监控设备10发送用于表示所跟踪的货物集装箱的装载或卸载事件的期望日期和时间的附加数据。通过对气压计中记录的实际 曰期和时间变化的自动比较，进一步检查那些变化是否等于期望的装载或 卸栽事件。这种检查还保证了货物集装箱的安全。
因此，可使用集装箱的装载事件和卸载事件的精确记录来自动改变监 控设备的运行模式。 一，测到向航船上的集装箱装载，然后监控设备可 激活装载运行模式。根据情况，装载运行模式可采用不同的形式。例如， 由于可i/v为集装箱处于安全区域，所以可减少监控行为，以仅提供对于该 安全环境所需的有限功能。此外，由于监控设备的位置不需要或不能够与 后端服务器通信，所以可暂停与后端服务器的通信。有利地，这种装栽运 行模式减少监控设备的功耗，因此延长监控设备的电池寿命。
可选择地，装载模式可涉及监控设备与航船提供的边缘服务器的通信
以及与航船设施的连接。航船的边缘服务器包括WPAN无线电，其可配置 有监控设备10的WPAN模块36作为多跳网状网络。在这种情况下，检测 到向航船的集装箱的装栽将触发监控设备，以建立包括边缘服务器的网状 网络。然后，监控设备可访问航船服务(位置信息、卫星通信等)，使得 监控设备能够从航船定位系统获得位置数据以及使用航船卫星通信系统与 基于陆地的后台涉及通信。因此，在这种装栽运行模式下，例如由于位于 航船的船体深处而在航船上不具有卫星可见性的监控设备可向后端服务器 22报告集装箱的状态。
本发明直接解决这样的问题，即提供一种系统，用于确定集装箱是否 处于装载或卸载状态，从而能够才艮据集装箱处于装载或卸载状态自动将监 控设备的运行模式修改为适当模式。
可以在不构成附加设施的情况下实现在该系统中获得的其他优点。使 用例如卫星通信网络、蜂窝通信网络(例如GSM/GPRS)的标准无线网络。 使用例如GPS的标准定位系统。
可作为硬件实现的功能或软件实现的功能或作为硬件和软件实现的功 能的组合来实现本发明的监控设备。
可以在不脱离本发明的范围的情况下进行改进和修改。例如，升降概况可包括从加速计、陀螺仪或其他运动检测器获得的测量数据。监控设备 可永久地或暂时地连接至货物集装箱。
权利要求
1.一种用于货物集装箱的监控设备(10)，该监控设备包括计时器(28)；气压计(26)，在由所述计时器(28)确定的预定时间窗口上按预定时间间隔提供气压测量；控制器(30)，处理定时的压力测量，以确定是否发生装载/卸载事件。
2. 如权利要求1所述的监控设备(10)，还包括 定位模块(24)，确定所述监控设备是否处于允许发生装载/卸栽事件的装栽/卸栽区域中。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的监控设备(10 ),其中所述控制 器(30)被设计为，将定时的压力测量转换成升降概况，然后对所述升降 概况采用算法以确定是否发生装载/卸载事件。
4. 如任一先前权利要求所述的监控设备(10 )，还包括 无线通信模块(32， 34， 36)，经由互联网(20)向后端服务器(22)传送监控设备数据。
5. 如权利要求4所述的监控设备(10)，其中所述无线通信模块是 卫星收发器(32 )、蜂窝式调制解调器(34 )或无线个人局域网模块(36 )。
6. 如任一先前权利要求所述的监控设备(10 )，其中根据是否发生 装栽事件或卸载事件改变所述监控设备的运行模式。
7. 如权利要求6所述的监控设备(10)，其中所迷运行模式是装载 运行模式，从而使得所述监控设备能够暂时减少监控行为。
8. 如权利要求6所述的监控设备(10),其中所ii^行模式是装载 运行模式，从而使得所述监控设备能够利用在上面装载所述货物集装箱的 运输装置的服务来分配功能。
9. 如任一先前权利要求所述的监控设备(10),其中所迷监控设备 还包括加速计、陀螺仪或获得用于计算所述升降概况的测量数据的其他运 动检测器。
10. 如任一先前权利要求所述的监控设备，其中所述定位模块是全球 定位系统模块(24)。
11. 一种监控货物集装箱以确定发生装载/卸载事件的方法，该方法包括在预定时间窗口上按预定时间间隔获得(42, 52)气压测量； 处理定时的压力测量，以确定是否发生装载/卸载事件。
12. 如权利要求ll所述的方法，还包括提供(38, 48)定位数据，以确定所述货物集装箱是否处于允许发生 装载/卸载事件的装载/卸载区域中。
13. 如权利要求11或12所述的方法，还包括 将定时的压力测量处理成升降概况，然后对所述升降概况采用算法以确定是否发生装载/卸载事件。
14. 如权利要求11至13所述的方法，还包括经由互联网向后端服务器传送所获得的装载/卸栽事件数据。
15. —种包括计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介 质具有程序指令，所述程序指令可通过至少一个处理器执行以实现根据权 利要求11至14的方法。
全文摘要
一种与货物集装箱连接的监控设备(10)，该监控设备包括计时器(28)、气压计(26)、控制器(30)、定位模块(24)和无线通信模块(32，34，36)。气压计(26)在由所述计时器(28)确定的预定时间窗口上按预定时间间隔提供气压测量。控制器(30)将定时的压力测量处理成升降概况，然后对升降概况采用算法以确定是否向运输装置装载或从运输装置卸载货物集装箱。
文档编号G06Q10/00GK101410862SQ200780010758
公开日2009年4月15日 申请日期2007年5月3日 优先权日2006年5月30日
发明者C·宾丁, D·胡泽曼, F·多利沃, R·赫尔曼 申请人:国际商业机器公司