专利名称：集装箱内数据采集传输方法及集装箱顶夹式传感标签装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及集装箱内物资状态监控及集装箱物资信息射频识别领域，更具体的是，涉及一种集装箱内数据采集传输方法及集装箱的顶夹式传感标签装置。
背景技术：
目前用于集装箱的射频标签主要是集装箱电子封条和集装箱电子标签，集装箱电子封条主要是安装在集装箱门外侧的锁栓上，除了具有集装箱机械锁的功能外，还具有射频识别标签的功能，记录集装箱内物资属性信息和集装箱门开关电子锁的功能；集装箱电子标签主要是记录集装箱唯一识别号和/或集装箱内物资属性信息，多安装在集装箱外侧壁上。由于这两类射频标签主要是安装在集装箱的外面，不采集集装箱箱内环境状态数据， 因而射频标签天线与读写器天线进行通信时不存在金属箱体对无线信号的屏蔽问题。另外，射频标签在集装箱上的安装也是一个问题。通常射频标签的安装有三种方式，射频标签可作为一种集装箱封条，作为物理锁进行安装；也可在射频标签内放置一块强力磁铁，吸附在集装箱的金属表面上，但是振动掉下或者人可以自由取下；还有一种是在集装箱上钻孔，采用螺丝将射频标签安装紧固在集装箱上，这会破坏集装箱的物理结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种集成了多种传感器的射频识别标签，同时解决了集装箱的物资属性信息的快速采集和集装箱箱内环境的监控问题。本发明一种集装箱内数据采集传输方法，所述方法通过安装在集装箱内的传感器模块或集成电路采集集装箱内部数据，以有线方式传输给安装在集装箱外的无线通信模块，并由无线通信模块传输给集装箱外部无线接收装置
本发明集装箱顶夹式传感标签装置，通过下述技术方案予以实现，包括门开关、传感器集成模块、无线通信模块和U型支撑结构，所述U型支撑结构外侧壁分别固定传感器集成模块和无线通信模块，传感器集成模块无线通信模块通过数据线连接；所述门开关包括连杆、 轴和触头，轴固定于U型支撑结构外侧壁，连杆一端与传感器集成模块中的传感器相邻，连杆另一端通过弹簧与触头连接，所述U型支撑结构内壁固定磁铁。所述传感器集成模块包括温度传感器、湿度传感器和光敏传感器等多种传感器， 根据需要选配。所述门开关触头为弧形。所述门开关触头与连杆采用弹簧缓冲联接。集装箱内外电路采用U型支撑结构物理连接，其底部尺寸与集装箱门楣宽度相同。无线通信模块采用在里面螺丝固定的防拆卸设计。所述U型支撑结构安装于集装箱右侧门上方的门楣上。本发明应用于集装箱内物品状态(温湿度、振动、门开关等)监控。对于集装箱内物品的状态监控，有广泛的应用需求。用人工方法开启集装箱门去监控箱内环境数据，是不方便和不经济的。该设备实现监控实现方法是传感器集成模块内传感器采集集装箱箱内的物品状态信息后，通过无线通信模块(传感射频识别标签)内嵌的射频识别天线传输到固定或手持式读写器，读写器将相关数据传输到后台信息系统进行处理。该设备完成了集装箱内物资信息和状态信息采集和发送。普通射频识别标签，能够预先写入集装箱识别号或者物资的品种数量等属性信息，通过读写器或者手持机进行读写。但是无法对集装箱内的环境进行监控，无法实现防盗报警等功能。本发明集成了多种传感器的射频识别设备，既可对物资信息进行识别，又可实现监控物资的环境状态。如果在集装箱内部署传感器节点，由于集装箱是金属外壳，对信号具有屏蔽作用， 所以存在数据如何对外传送的难题。本发明通过有线方式将箱内传感器采样数据传送给箱外的射频标签，来实现对外信息传输。本发明的机械结构在满足环境数据采集和数据对外传输、射频标签信息读写等功能的前提下，通过U型结构，可牢靠的在集装箱门楣上进行无损安装。不需在集装箱进行打孔等破坏性操作。
图1是本发明整体机械结构示意图2是本发明传感器集成模块的开关门结构示意图； 图3是本发明安装示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步描述。集装箱内数据采集传输方法，通过安装在集装箱箱内的传感器集成模块或集成电路采集集装箱箱内部数据，以有线方式传输给安装在集装箱箱外的无线通信模块，并由无线通信模块传输给集装箱外部无线接收装置。实现上述集装箱内数据采集传输方法，采用集装箱顶夹式传感标签装置，如图1 和2所示，包括门开关2、传感器集成模块1、无线通信模块4和U型支撑结构3，所述U型支撑结构外侧壁分别固定传感器集成模块和无线通信模块，传感器集成模块与无线通信模块通过有线连接；无线通信模块可以采用射频识别模块；所述门开关包括连杆、回旋弹簧、轴和触头，轴固定于U型支撑结构外侧壁，连杆一端与传感器集成模块的霍尔传感器相邻，连杆另一端通过弹簧与触头连接，所述U型支撑结构内壁固定磁铁。装置的电源开关5用于开启或关闭设备电源；图中透气孔6 用于使环境中的空气进入传感器模块；霍尔传感器用于感知门的开关动作；强力磁铁通过其吸附在集装箱金属门楣上以达到固定设备的目的。传感器集成模块用于采集、记录、处理集装箱内的环境状态信息(温度、湿度、光、 门开关等)。门开关结构用于感知门的开关动作。射频识别模块(无线通信模块)用于记录集装箱ID号，集装箱内物资品名、数量等静态信息，射频识别模块(无线通信模块)可以将上述信息和传感器模块通过数据线传输到射频识别模块(无线通信模块)的传感信息发送给固定读写器或者手持读写器(无线接收模块)。U型支撑结构，主要用来连接射频识别模块(无线通信模块)和传感器模块，用于将设备固定于集装箱门楣之上。通过U型开口加持在集装箱门顶部的门楣处，两门闭合后，传感器集成模块在集装箱内部，射频识别标签(无线通信模块)在集装箱外部。电源指示灯用于显示电源的开关状态(当打开电源开关时，该电源会闪烁一下； 当关闭电源开关时，电源灯不闪烁)。图3中传感射频标签20 ；集装箱门楣21 ；集装箱左侧门22 ；集装箱右侧门23。该设备安装在集装箱门楣的具体步骤如下
1、按下设备的电源开关，此时，电源指示灯闪一下后熄灭，表示设备已经通电。2、将设备的U型口，对准集装箱右侧门上方的门楣，然后向上安装，此时该设备在磁铁的吸引力下固定在集装箱门楣之上。3、关闭集装箱左侧门。4、关闭集装箱右侧门。5、当集装箱两门完全关闭时，集装箱门和门楣将夹紧该设备的支撑结构，该设备得到坚固的固定。6、当集装箱两门完全关闭的同时，门开关结构开始发生一些转动和变化
在门未关闭时候，参见图2，门开关的连杆16在绕在轴15上的弹簧的作用下是翘起的， 产生一个开关量信号，在集装箱门关闭的同时，门开关的触头13在集装箱门的作用下，开始向集装箱里面的方向运动，连杆另一端移动，产生开关量信号。由于触头13和连杆16采用弹簧14柔性连接，所以即使在集装箱门关门很猛，行程较大的情况下，也能保护霍尔传感器17免受连杆16的过度挤压破坏。7、其他传感器(包括温度、湿度、光敏等等)开始进入工作状态，按照程序设定的时间频率对集装箱内部环境信息进行采集、处理并将信息传送给射频标签。8、射频标签记录传感器模块发送的各种信息，并将信息发送给集装箱外部的射频读写器。本发明具有如下技术效果
1.集成了智能传感器和射频标签的功能，是集成了智能传感器的射频识别标签，该设计，实现了物流过程中既对集装箱物资的基本信息进行识别和处理，同时可以监控箱内物资的状态(环境状态、是否被非法开启等等)的功能。2.钳式结构(U型)易于安装，只需打开集装箱门，将该设备夹于集装箱顶部门楣即可；便于固定，当集装箱门关闭后，该设备在集装箱门的夹合下非常牢固，无需其他固定手段；同时不需在集装箱进行打孔或安装螺丝，避免破坏集装箱。该设备适于安装在集装箱门的上梁处，安装在该处可以有效减少金属的集装箱门对射频信号的屏蔽作用，同时减少了金属集装箱门对射频信号的衍射干扰。保障通讯信号的良好。3.集装箱内安装传感器集成模块、集装箱外为射频识别标签模块。在内部的传感器集成模块可以实现对集装箱内部状态的采集。集装箱外部的射频标签可以避免金属的集装箱对信号的屏蔽作用，有效实现对外部的通讯。4.该设备安装在集装箱门顶部，夹在集装箱右侧门上门楣处。安装在集装箱门楣上可以有效减少金属的集装箱门对射频信号的屏蔽作用，同时减少了金属集装箱门对射频信号的衍射干扰。保障通讯信号的良好。5.裸露在集装箱外部的射频识别标签模块采用防拆卸设计螺丝均从内侧安装，外部无裸露的螺丝。无法从外侧进行拆卸。6.门开关采用弹簧缓冲保护，防止集装箱门关闭时，行程过度造成对门开关及传感器模块的损坏。7.门开关的触头为弧形设计，放置集装箱门在关闭时候过度摩擦，对门开关和集装箱门进行有效保护。
权利要求
1.一种集装箱内数据信息采集传输方法，其特征是，所述方法通过安装在集装箱内的传感器模块或集成电路采集集装箱内部数据，以有线方式传输给安装在集装箱外的无线通信模块，并由无线通信模块传输给集装箱外部无线接收装置。
2.一种实现权利要求1所述方法的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，包括门开关、传感器集成模块、无线通信模块和U型支撑结构，所述U型支撑结构外侧壁分别固定传感器集成模块和无线通信模块，传感器集成模块与无线通信模块通过有线连接；所述门开关包括连杆、轴和触头，轴固定于U型支撑结构外侧壁，连杆一端与传感器集成模块的霍尔传感器相邻，连杆另一端通过弹簧与触头连接，所述U型支撑结构内壁固定磁铁。
3.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器和光敏传感器。
4.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，所述门开关触头为弧形。
5.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，所述门开关触头与连杆采用弹簧缓冲联接。
6.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，集装箱内外电路采用U型支撑结构物理连接，其底部尺寸与集装箱门楣宽度相同。
7.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，无线通信模块采用在里面螺丝固定的防拆卸设计。
8.根据权利要求2所述的集装箱顶夹式传感标签装置，其特征是，支撑U型结构安装于集装箱右侧门上方的门楣上。
全文摘要
本发明公开了一种集装箱内数据采集传输方法及装置。本发明通过安装在集装箱内的传感器模块或集成电路采集集装箱内部数据，以有线方式传输给安装在集装箱外的无线通信模块，并由无线通信模块传输给集装箱外部无线接收装置。本发明集装箱顶夹式传感标签装置，包括门开关、传感器集成模块、无线通信模块和U型支撑结构。本发明应用于集装箱内物品状态(温湿度、振动、门开关等)监控。对于集装箱内物品的状态监控，有广泛的应用需求。
文档编号G06K19/067GK102521625SQ20111037235
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者吕丰训, 张革军, 曹超奇, 罗五明, 马文刚 申请人:中国人民解放军总后勤部军事交通运输研究所, 北京烽火联拓科技有限公司