本实用新型涉及集装箱技术领域，更具体地涉及一种集装箱电子通风器及具有其的集装箱，其中采用了机械、电子、物联网等领域的先进技术。
背景技术：
集装箱作为现代物流运输的主要载运工具，在公路运输、水运(内河、海运)、铁路运输及多式联运等现代物流运输领域中具有不可替代的重要作用。目前，全球95％国际货运由集装箱完成，全球国际海运集装箱总量4000万TEU。2014年全球集装箱吞吐量即达到6.23亿TEU，集装箱贸易量达1.6亿TEU。多式联运可以充分发挥各种运输方式的整体优势和组合效率，为货主提供无缝衔接的门到门服务，代表着综合运输发展方向。加快推进我国多式联运发展，既是提高物流效率、降低物流成本、推动综合运输结构性节能减排的重要途径，也是深化交通运输改革发展、促进经济转型升级的根本要求。
我国目前无论是集装箱行业本身，还是物流行业，信息化程度都比较低。为提升集装箱的智能化水平，国内外专家学者，提出了许多解决方案，但大多数是外挂式的、附加式的，很少就集装箱本身的结构进行相应智能化的改造，进而实现集装箱相应的状态采集，使得集装箱本身具有智能的特性。集装箱本身特点就是采用金属材料构造，且有一系列的国际国内标准体系约束，依据相应结构进行智能化改造受到了很多的限制，因此目前很少能够就集装箱本身的结构进行智能化的改造。就集装箱本身的结构进行智能化的改造方面，集装箱通风器的智能化改造成为大家关注的一个方向。
因此，需要提供一种集装箱电子通风器，以至少部分地解决上述问题。
技术实现要素：
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题，本实用新型提供一种集装箱电子通风器，用于集装箱，其特征在于，包括：
通风器壳体，所述通风器壳体中形成有空腔；以及
集成组件，所述集成组件设置在所述空腔中，所述集成组件包括：
中央处理单元，所述中央处理单元用于实现数据交换，并对所述数据进行处理；
通信单元，所述通信单元用于与监测平台进行通信；
存储单元，所述中央处理单元能够向所述存储单元中存入或删除数据；
电源单元，所述电源单元用于给所述集成组件提供电力；和
定位单元，所述定位单元用于定位所述集装箱的位置，
其中，所述中央处理单元控制所述通信单元与所述定位单元，使得当所述集装箱电子通风器安装至所述集装箱时，监测平台能够远程监测所述集装箱的位置信息。
根据本实用新型的智能化的集装箱电子通风器，结构简单，能够在不改变集装箱的结构、外观的同时使通风器保持原有的通风性能，并能够对集装箱的位置信息进行大范围远程监测，并对监测到的位置信息进行处理、临时存储与传输。
可选地，所述中央处理单元包括ARM、单片机、DSP、FPGA中的一个。
可选地，所述通信单元包括用于将所述集装箱电子通风器与监测平台进行通信的远场通信单元和用于将所述集装箱电子通风器与监测平台进行通信的近场通信单元。
可选地，所述远距离通信单元包括卫星通信单元和/或蜂窝网通信单元。
可选地，所述蜂窝网通信单元包括LPWA(低功耗广域)通信模块。
可选地，所述卫星通信单元为低轨卫星通信单元。
可选地，所述低轨卫星通信单元的通信信道的上行带宽为10KHz，下行带宽为25KHz。
可选地，所述集成组件包括电压转换电路和/或电源控制电路，其中，所述电压转换电路能够转换电路中的电源电压以给所述集成组件中的各个单元提供不同等级的电源电压，所述电源控制电路具有睡眠状态与工作状态，所述电源控制电路在所述工作状态为所述各个单元提供电力。
可选地，所述集成组件还包括定时器，其中，
当所述集装箱电子通风器处于工作状态时，所述定时器自动唤醒所述中央处理单元，以使所述中央处理单元控制所述电源控制电路从所述睡眠状态切换至所述工作状态；并且
当所述集装箱电子通风器工作完成后，所述中央处理单元控制所述电源控制电路从所述工作状态切换至所述睡眠状态。
可选地，所述电源单元包括电源接口、电源管理单元以及电量存储单元。
可选地，所述电源单元还包括自发电器件，所述自发电器件是太阳能发电器件、震动发电器件或风力发电器件。
可选地，所述定位单元包括GPS卫星定位、北斗卫星定位或北斗卫星/GPS卫星融合定位。
可选地，所述定位单元还包括地基增强定位，所述地基增强定位包括蜂窝基站定位、WIFI定位、RFID定位或LORA定位。
可选地，还包括传感器单元，所述传感器单元包括加速度传感器、温度传感器、气体传感器、气压传感器、防拆卸传感器、集装箱门开关状态检测传感器和集装箱空箱/重箱状态检测传感器中的一种或几种。
可选地，所述传感器单元通过接口单元连接设置在所述集装箱电子通风器外侧的传感器，以使所述集装箱电子通风器与所述外接传感器进行信息交互。
本实用新型还公开了一种集装箱，包括至少一个集装箱电子通风器，所述集装箱的箱体板为波纹板，所述集装箱电子通风器设置在所述波纹板的凹陷部。
根据本实用新型的集装箱能够通过集装箱电子通风器远程监测集装箱的位置信息，并且该集装箱电子通风器与普通集装箱通风器的外观、安装位置与安装方式大致相同，使得能够在同一集装箱上实现集装箱电子通风器与普通集装箱通风器的混合安装与使用。
可选地，所述箱体板的所述凹陷部设置有通风孔，所述集装箱电子通风器在箱体外侧覆盖所述通风孔。
附图说明
本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
图1为根据本实用新型的一个实施方式的集装箱的左视图，其中侧板上设置有一个集装箱电子通风器；
图2为根据本实用新型的一个实施方式的集装箱的右视图，其中侧板上设置有一个集装箱电子通风器；
图3为图1中A部的局部放大图；
图4为图1中示出的集装箱电子通风器中的通风器的立体图；
图5为图1中示出的集装箱电子通风器中的通风器的截面示意图；
图6为图1中示出的集装箱电子通风器中的通风器的俯视图；以及
图7为图1中示出的集装箱电子通风器的结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种智能化的集装箱电子通风器200。该集装箱电子通风器200主要包括通风器壳体210以及设置通风器壳体210中形成的空腔216中的集成组件220。其中，集成组件220与通风器壳体210形成为一体，以便于将它们一次整体地安装至集装箱100。由此，降低了集装箱电子通风器200的安装难度和安装成本。下面将结合附图详细描述集装箱电子通风器200的各个部件。
如图4-图6所示，在图示实施方式中，通风器壳体210呈大致梯台形，并且在内部形成有空腔216。具体地，通风器壳体210主要包括底板211、顶板212、以及连接在底板211与顶板212之间的四块侧板214，其中，顶板212与底板211设置在不同的水平面上，并且在底板211的中间位置处设置有开口。侧板214与顶板212沿竖直方向上的投影与底板211的开口重合。由此，顶板212与四块侧板214的内表面共同形成通风器壳体210的空腔216。当集装箱电子通风器200安装至集装箱100时，集成组件220(下面将详细描述)被包埋在集装箱100的箱体板与通风器壳体210之间。
可选地，连接在底板211与顶板212的宽度方向上的侧板214中的至少一个为倾斜设置，并且至少一个倾斜设置的侧板214上布置有多个孔215。在本实用新型的一个实施方式中，多个孔215规则地设置在侧板214上。在本实用新型的另一个实施方式中，多个孔215不规则地设置在侧板214上。由此，当集装箱电子通风器200安装至集装箱100(请参见图1和图2)时，通过集装箱电子通风器200的布置在侧板214上的多个孔215可以实现箱体内外气体的交换。
进一步可选地，顶板212的内表面设置有朝向空腔216延伸的挡板217。挡板217的数量可以设置成一个或多个，并且挡板217在空腔216中的延伸长度可以设置为相同或不相同。例如，在图示实施方式中，顶板212在靠近设置有多个孔215的侧板214的一端朝向空腔216中延伸有三个长度不一致的挡板217。通过设置挡板217可以进一步地限定集成组件220在空腔216中的安装位置，同时在集装箱电子通风器200安装至集装箱100时，侧板214上的多个孔215能够完全暴露在集装箱100上的通风孔中(未示出)。本领域的技术人员可以理解，集装箱电子通风器200的通风器壳体210不限于上述具体实施方式，其可以设置成任何适合安装集成组件220的形状。
根据本实用新型的集装箱电子通风器200的设计，结构简单，便于维修和更换。通过将集成组件220隐藏在通风器壳体210中，避免了集成组件220在使用过程中的污染与人为损坏，可以使集装箱电子通风器200满足高低温、雨水等恶劣自然环境下的使用要求，并且能够不改变集装箱的结构、外观的同时使集装箱电子通风器200保持原有的通风性能。
集成组件220设置在通风器壳体210中形成的空腔216中。进一步地，如图7所示，集成组件220主要包括中央处理单元221、存储单元222、通信单元223、定位单元224与电源单元227。各个单元之间彼此可以采用电连接和/或电磁场连接。其中，中央处理单元221控制通信单元223与定位单元224，使得当集装箱电子通风器200安装至集装箱100时，监测平台能够远程监测集装箱100的位置信息。以下将详细描述集成组件220中的各个单元。
中央处理单元221用于实现单元之间的数据交换，并对所述数据进行处理。中央处理单元221可以选择ARM、单片机、DSP、FPGA中的一个，并且根据具体芯片及开发需求可以选择是否加载操作系统。此外，中央处理单元221可向存储单元222(下面将详细描述)存入或删除数据。集装箱电子通风器200可以具有数据加密机制，以使监测到的集装箱100的数据采用加密机制进行传输。进一步地，中央处理单元221可以接收来自监测平台(即，集装箱电子通风器200中的集成组件220的监控终端)的指令。
通信单元223连接到中央处理单元221并且能够用于与监测平台进行通信。具体地，为了使得集装箱电子通风器200可以根据不同使用情况进行远程或近程通信传输监测数据，通信单元223包括用于将集装箱100与监测平台进行通信的远场通信单元和用于将集装箱100与监测平台(例如读写装置)进行点对点通信的近场通信单元。可选地，通风器壳体210内还设置有反射板(未示出)，以加强集装箱电子通风器200的无线信号传输强度。本领域的技术人员可以理解，也可以将集装箱100的箱体板用作反射板。进一步地，监测平台相应地设置有用于解析接收到的加密数据的中间件(未示出)。
远场通信单元包括卫星通信单元和/或蜂窝网通信单元。具体地，根据本实用新型的集装箱电子通风器的远场通信单元可以是蜂窝网通信单元。蜂窝网通信单元可以包括蜂窝网通信模块及天线(未示出)。可选地，蜂窝网通信模块包括LPWA(低功耗广域技术,例如NB-IOT)通信模块。其中，采用LPWA(低功耗广域技术,例如NB-IOT)通信模块通信是根据本实用新型的集装箱电子通风器100的主要远场通信方式。卫星通信单元可以包括卫星通信模块及天线(未示出)。可选地，卫星通信模块选择低轨卫星通信模块。进一步地，通过卫星通信单元/蜂窝网通信单元融合通信可以进一步加强根据本实用新型的集装箱电子通风器200的远场通信。中央处理单元221可以根据接收到的监测平台发出的切换远距离通信方式的指令或将采集到的传感器(下面将详细描述)的数据处理后获得的信息发出切换指令，进而在卫星通信和蜂窝网通信的远场通信方式之间进行自主切换。具体地，在海上或者偏远荒芜地区采用低轨卫星通信，在窄带移动通信网络覆盖区域采用LPWA(低功耗广域技术,例如NB-IOT)通信。天线(未示出)可以与集装箱电子通风器200一体化设计或分体设计。
在本实用新型的一个实施方式中，低轨卫星通信单元为一款标准化的通信单元，其具备标准的空中接口及数据传输接口。该低轨卫星通信单元能够通过标准的串行通信接口与外部控制器实现数据对接，并能通过标准、开放的空中接口与低轨卫星进行通信。可选地，低轨卫星通信单元的通信信道的上行带宽为10KHz，下行带宽为25KHz。
近场通信单元包括RFID、LORA、ZIGBEE、WIFI等近场通信模块及天线。可选地，近场通信单元可以采用低频唤醒高频通信的方式与监测平台进行近距离通信。进一步可选地，低频唤醒频率采用125kHZ通信，高频通信采用433MHz/2.45GHz通信。这使得集装箱电子通风器200具有低频唤醒功能，以实现智能终端的长时间休眠和超低功耗待机。
存储单元222连接到中央处理单元221，中央处理单元221能够向存储单元中存入或删除数据。具体地，存储单元222能够固定时长地存储集装箱电子通风器200的中央处理单元221、定位单元224、通信单元223、电源单元227以及其他单元(例如接下来将要描述的传感器单元226)采集和处理过的相关数据。
当中央处理单元221在接收到存储单元222中删除数据、数据存储时长达到或超过存储容量的信号时，可以删除存储单元222内部的数据。进一步地，存储单元222中的数据在存储时长达到或超过存储容量的情况下，采用先进先出的方式删除存储单元222内部的数据。更进一步地，在没有通信网络时，采集和处理过的数据会临时存储在存储单元222中，在网络恢复后，可以将历史存储数据从存储单元222中输出。
定位单元224连接到中央处理单元221并且用于定位集装箱100的位置。定位单元224可以包括GPS卫星定位、北斗卫星定位或北斗卫星/GPS卫星融合定位。可选地，在北斗卫星覆盖不到的区域采用GPS卫星进行定位，在北斗卫星覆盖到的区域采用北斗卫星定位或北斗卫星/GPS卫星双模融合定位。可选地，定位单元224还可以包括地基增强定位，该地基增强定位包括蜂窝基站定位、WIFI定位、RFID定位、RFID定位或LORA定位等多种定位方式。由此，能够使安装有该集装箱电子通风器200的集装箱100在全球可见。
电源单元227包括电源接口、电源管理单元、电量存储单元。可选地，电源单元还可包括自发电器件，自发电器件可以是太阳能发电器件、震动发电器件、风力发电器件。具体地，电源管理单元包括锂电池和太阳能电池板，并提供有与电池连通的接口。进一步可选地，该集成组件220具备电池余量监测功能，以能够及时补充电量。
集成组件220包括电压转换电路和/或电源控制电路。其中，电压转换电路能够转换电路中的电源电压以给集成组件220中的各个单元(例如中央处理单元221、通信单元223等)提供不同等级的电源电压。电源控制电路具有睡眠状态与工作状态。电源控制电路在工作状态为各个单元提供电力。
电压转换电路能够根据集装箱电子通风器200内的各部分电路的供电要求提供多组电源输出。具体地，多模低轨卫星定位通信终端采用内置3.6V锂电池61供电，根据各个单元的不同工作要求，电路系统电源电压可分为3个等级：3.3V，4V，12V；其中，3.6V锂电池61经过DC/DC升压芯片LM2700升压到12V供OG2卫星单元工作使用；3.6V锂电池61经过LDO稳压芯片XC6215稳压到3.3V供集装箱电子通风器200中的例如GPS/北斗单元31和/或加速度传感器71使用；3.6V锂电池61可以经过升压电路升压到4.0V来供GSM/GPRS单元使用。
为了进一步节省集装箱电子通风器200的电量，可以通过电源控制电路来控制电路的接通或断开，从而精准的控制集成组件220中的各个单元的工作状态。具体地，集成组件220还包括定时器(未示出)。正常情况下，整个电路系统都处于低功耗的睡眠状态。当集成组件220处于工作状态(例如向监测平台发送定位信息和传感器数据)时，定时器能够自动唤醒中央处理单元221，以使中央处理单元221控制电源控制电路从睡眠状态切换至工作状态，即通过电源控制电路为相应地各个单元提供电力。当集成组件工作完成后，中央处理单元221又通过相应的IO控制引脚控制电源控制电路从工作状态切换至睡眠状态，使得整个电路系统再次进入低功耗睡眠模式。上述整个过程在集装箱电子通风器200的工作状态与睡眠状态中循环进行。
根据本实用新型的电源单元227的供电方式，可以使得该电源单元227能够满足对集装箱电子通风器200的长时间供电的需求。例如，当通信单元223向监测平台平均每2小时发送一次数据时，电源单元227的续航时间能达到3年以上。
根据本实用新型的集装箱电子通风器200在保留其通风功能的同时，还能够用来对集装箱100的位置信息进行智能化的大范围地远程和近程监测，并对监测到的位置信息进行处理、临时存储与传输。
进一步地，根据本实用新型的集装箱电子通风器200，其集成组件220还可以包括传感器单元226。具体地，传感器单元226可以包括加速度传感器。该加速度传感器用来检测安装有集装箱电子通风器200的集装箱100的运动状态。中央处理单元221通过处理加速度传感器采集到的信息来判断集装箱100的移动、静止、冲击等运动状态，从而可以减少设备的通信的次数，进而降低电路系统的功耗。可选地，加速度传感器71可以选用例如ST公司的LIS3DH的加速度传感器71，该加速度传感器71采用超低功耗设计，具备三轴加速度检测能力，3.3V工作电压，平均电流1mA，静态功耗低至2uA。进一步可选地，加速度传感器71具有SPI和IIC两种通信接口，在电路中采用IIC接口与中央处理单元221芯片进行通信。
进一步可选地，传感器单元226还可以包括设置在通风器壳体210的空腔216中的内置传感器以及设置在空腔216外侧的外接传感器。具体地，内置传感器包括温度传感器、气体传感器、气压传感器和防拆卸传感器中的一种或几种。其中，温度传感器可以监测集装箱100内的温度状况；气体传感器可以监测集装箱100内的气体状况；气压传感器可以监测集装箱100内的气压状况；防拆卸传感器可以监测集装箱电子通风器200的安装状态。外接传感器包括集装箱门开关状态检测传感器和/或集装箱空箱/重箱状态检测传感器，以检测集装箱100的箱体状态和货物状态，从而满足人们对集装箱100的其它监测需求。需要说明的是，安装在集装箱电子通风器200内的传感器的种类不限于上述实施例，可以是其他任何合适的传感器，例如，湿度传感器。
集装箱门开关状态检测传感器可以是电容、电阻或电感传感器、行程开关传感器、霍尔传感器、应变电阻传感器、超声波传感器、红外传感器等。空箱/重箱状态检测传感器可以是应变感应传感器、超声波传感器、红外传感器或行程开关传感器等。更进一步可选地，集装箱电子通风器200还包括接口单元225，传感器单元226通过接口单元225连接设置在集装箱电子通风器200外侧的外接传感器，以使集装箱电子通风器200与外接传感器交互，例如，可以通过集装箱电子通风器200的中央处理单元221获取外接传感器225所检测到的数据。具体地，接口单元225可以通过有线连接或无线连接的方式连接外接传感器。
进一步地，该集装箱电子通风器200能够提供拓展接口，集成多种通信协议，并能够对外接设备的通信协议进行识别及自适应，同时将集装箱100的状态信息、环境信息、货物信息以及工作任务等信息采集并传输到监测平台，以便于对大数据进行分析与决策处理。
由此可见，上述根据本实用新型所提供的集装箱电子通风器200能够对所要监测的集装箱100进行智能化的大范围地远程和近程监测，例如同时进行定位、检测集装箱的填充情况、开关状态、运动状态、箱内温度以及远程和近程监测集装箱外部环境情况等多种信息，并对监测到的信息进行处理、临时存储与传输，大大提升了集装箱100的智能化水平。
进一步地，根据本实用新型的集装箱电子通风器200的集成组件220，可以包括卫星通信技术、GPS卫星导航/北斗卫星导航双模定位技术、太阳能电池技术、微嵌入式计算技术、超低功耗技术等，能够对安装有该集装箱电子通风器200的集装箱100提供全球覆盖、低成本(制造成本：40美金以下；运行成本：每2小时发送一次数据时，成本控制在1美金/月)、低功耗、抗干扰的定位、数据采集及远程通信的能力，并实现对集装箱电子通风器200监测到的数据在全球200个国家以上低成本的传输。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种集装箱100，该集装箱100至少包括一个根据本实用新型的集装箱电子通风器200。进一步地，集装箱100的箱体板为波纹板，集装箱电子通风器200设置在波纹板的凹陷部(如图3所示)。由此，可以尽可能小地影响集装箱100的结构以及集装箱100之间的堆叠。
集装箱100的箱体板包括设置在集装箱侧面的侧板110、设置在集装箱端部的端板120以及设置在集装箱顶部的顶板130。具体地，集装箱100的箱体板的凹陷部有安装一个或多个集装箱电子通风器200。如图1-图3所示，在本实用新型的一个实施方式中，集装箱100的两个侧板110的上端部各设置有一个集装箱电子通风器200。在本实用新型的另一个实施方式中，集装箱电子通风器200设置在集装箱100的端板120上。在本实用新型的又一个实施方式中，集装箱电子通风器200设置在集装箱100的顶板130上。
进一步地，由于根据本实用新型的集装箱电子通风器200的外观结构上与普通的集装箱通风器大致一致，可以将该集装箱电子通风器200与普通的集装箱通风器同时安装在同一个集装箱100上。也就是说，设置有集成组件220的智能化集装箱电子通风器200可以与仅具有集装箱电子通风器200中的通风器壳体210的普通集装箱通风器同时安装在同一个集装箱100上。
由此，通过在集装箱100的箱体板上的不同位置处将集装箱电子通风器200与多个普通集装箱通风器混合安装，可以将设置有集成组件220的集装箱电子通风器200隐藏在普通集装箱通风器中，减小了集装箱电子通风器200被人为破坏或盗窃的可能性。
更进一步地，集装箱100的箱体板的凹陷部设置有通风孔(未示出)。当安装集装箱电子通风器200时，集装箱电子通风器200在箱体外侧覆盖通风孔。如图3所示，集装箱电子通风器200被构造为在波纹板的凹陷部覆盖通风孔。由此，集装箱100可以通过设置在侧板214上的多个孔215进行箱体内外的气体流通，同时可以通过设置在空腔216中的集成组件220对集装箱100的状态信息、环境信息、货物信息以及工作任务的信息进行远程监控。
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。