用于监视容器的打开的方法与流程

发明背景

大多数工业产品或贵重物品不时地被存储在某种容器中以用于运输、存储或密闭目的。

术语“容器”在本文中用于表示任何类型的盒子、封装、框架、任何种类的存储空间(例如，飞行器中、船舶中、卡车中、轨道车辆中等等的空余空间)，这是由具有可以打开或封闭的存取装置的外壳(例如，盖、门、舱口等)限定的。

自然地，能够监视这种容器的打开是至关重要的，特别是为了避免或检测到盗窃或欺骗性操纵的发生，或者实际上为了能够避免或检测到用于存取容器的装置的操作异常。

为此目的，某些容器包括带编号的金属杆(或“密封件”)。当运输容器时，在容器起运之前将密封件放置到位，以防止容器被打开。在接收到容器时，验证密封件上的编号对应于在容器起运之前放置到位的密封件的编号，并且切开密封件以结束容器的运输并且准许存取被存储在容器内的物体。该解决方案可靠且不昂贵，但它基本上是手动的。另外，在打开之后，当仅取出容器的一部分内容并且期望防止剩余部分被盗时，则需要重新封闭容器并安装新的密封件。

由此，某些容器配备有电子监视设备。电气监视设备要么通过有线连接来连接到外部电源(例如，市电)，从而使它们使用起来更复杂，要么它们本身是独立供电的。

难以实现独立供电，因为实现独立供电就有必要确保监视是有效的，同时还限制电气监视设备的电力消耗，以使得它们贯穿运输所花费的时间保持独立。

发明目的

本发明的目的在于借助于呈现低电力消耗的监视设备来监视容器的打开。

发明概述

为了实现该目的，提供了一种用于监视容器的打开的监视方法，该监视方法由监视设备执行，该监视设备包括用于检测该容器的打开和封闭的装置以及通信模块，该监视方法包括以下步骤：

-当检测装置检测到容器为封闭时，将监视设备置于封闭操作模式，在该封闭操作模式中该通信模块以第一状态重复率来发送封闭消息，这些封闭消息指示该检测装置检测到该容器是封闭的；

-当监视设备处于封闭操作模式并且检测装置检测到容器的打开时，将该监视设备置于警告操作模式，在该警告操作模式中通信模块以第二状态重复率来发送打开消息，这些打开消息指示该检测装置检测到该容器是打开的；以及

-当监视设备处于警告操作模式并且通信模块接收到指示容器的打开已被验证的打开验证消息时，将该监视设备置于打开验证操作模式，在该打开验证操作模式中通信模块以第三状态重复率来发送打开消息，这些打开消息指示检测装置检测到该容器是打开的。

某些情况要求对打开容器的监视以及对打开消息或封闭消息的发送要以高重复率来执行，而其他情况与以低得多的重复率来监视和发送消息相兼容(具体而言，在打开已被容器的最终收件人验证的情况下)。本发明的监视方法使得可以因变于情况来改变该重复率，并且由此降低监视设备的电力功耗。

本发明可以鉴于以下对于本发明的特定非限定性实现的描述而被更好地理解。

附图简述

参考附图，在附图中：

-图1a示出了当容器为封闭时监视设备的检测装置；

-图1b示出了当容器为打开时监视设备的检测装置；

-图2是示出了本发明的第一实现中的监视方法的操作的示图；以及

-图3是示出了本发明的第二实现中的监视方法的操作的示图。

发明详细描述

本发明的第一实现中的监视方法被用于监视包含物体并且存储在仓库中的容器2的门1的打开。

本发明的监视方法由被装配到容器2并且被放置在容器2上的监视设备来执行。

该监视设备包括用于检测容器2的门1的打开和封闭的装置、微控制器、电池、用于监督该监视设备的状态的传感器、存储器、以及通信模块。

参照图1a和1b，检测装置包括位于容器2上的霍尔效应传感器3。容器2的门1包括产生磁场的磁体4。

当容器2的门1为封闭时，如图1a中所示，门1的磁体4被置于紧邻霍尔效应传感器3，霍尔效应传感器3检测到由磁体4产生的磁场，并且因此检测到门1是封闭的。

当容器2的门1为打开时，如图1b中所示，门1的磁体4从霍尔效应传感器3移动远离，霍尔效应传感器3未检测到由磁体4产生的磁场，并且因此检测到门1是打开的。

连接到霍尔效应传感器3的微控制器由此接收到关于容器2的门1是打开还是封闭(以及由此容器2是打开还是封闭)的信息。

检测装置还包括通常断开的第一簧片开关以及通常闭合的第二簧片开关，当门1封闭时这些开关紧邻磁体位于容器2上。第一簧片开关和第二簧片开关连接到微控制器。

微控制器由此保持封闭计数和打开计数，每次第一簧片闭合并且由此门1封闭该封闭计数就递增，每次第二簧片开关闭合并且由此门1打开该打开计数就递增。

当打开计数和封闭计数的值相等时，微控制器检测到门4是打开的，并且当打开计数和封闭计数的值相等时，检测到门4是封闭的。微控制器由此验证如由霍尔效应传感器执行的对门4的打开或封闭的检测。

微控制器还控制监视设备的操作。

电池提供对整个监视设备供电的独占电源，由此该监视设备被独立地供电(并且该监视设备不通过有线连接来连接到任何外部电源)。

监督监视设备的状态的传感器测量监视设备的内部电力参数，以监视正确操作以及电池的剩余容量两者。

存储器用于存储某个数据量(并且具体而言，存储标识监视设备、容器2、以及存储在容器2中的物体的数据)、以及如由监视设备检测到的容器2的一定数目的“打开”或“封闭”状态、内部电力参数、电池的剩余容量、一个或多个打开时段(期间容器2保持持续打开)的历时、一个或多个封闭时段(期间容器2保持持续封闭)的历时、以及由微控制器存储或计算的各种其它参数。

容器2的通信模块包括天线和无线电收发机。容器2的通信模块连同外部通信单元(以及可能连同紧邻上述容器2存储的其他容器的通信模块)形成使用已被设计用于物联网(iot)领域的技术的低功率广域网(lpwan)。在该示例中使用的技术是窄带型或超窄带(unb)型，例如，lora或sigfox。

通信模块由此消耗很少电力。由通信模块设立的通信的数据率也相对低，并且所传送的消息在大小上相对小(通常十二字节)，然而，数据率和消息大小对于目前预期的应用来说是足够的。

通信模块被适配成经由lpwan网络以双向方式与外部通信单元进行通信。通信模块适合用于向外部通信单元发送任何类型的数据，并且具体而言，发送被存储在监视设备的存储器中的数据。

位于容器2所存储的仓库中的外部通信单元自身连接到服务器，在该示例中，该服务器由被存储在容器2中的物体的最终收件人来管理。自然地，服务器可以极好地由除了最终收件人之外的一方来管理：物体的制造者、仓库的管理者、运输者、维护管理者等等。

由此可以在所有时间并在世界上任何地点向最终收件人通知关于容器2的打开或封闭状态以及关于监视设备的正确操作(自然地以容器2在离与lpwan网络的操作兼容的外部通信单元一距离处为条件)。

应当观察到，在该时刻，除了期间监视设备需要执行检测、测量、发送消息或接收消息的功能的短历时之外，该监视设备大部分时间处于待机模式。

待机模式是低消耗模式，其中通信模块如监视设备的大部分组件一样被停用(被用于唤醒监视设备的微控制器的计数器特别除外)。

还应当观察到，下面提到的各种重复率不对应于被用于在lpwan网络中进行通信的重复率(例如，等于2.4千兆赫兹(ghz))，而是对应于监视设备离开待机模式以执行检测、测量、发送消息或接收消息的功能的重复率。

参照图2，以下描述本发明的监视方法的操作。

当监视设备被开启时，该监视设备离开其待机模式10并且默认被微控制器置于封闭操作模式11。

在封闭模式11中，检测装置检测容器2是打开还是封闭，传感器测量监视设备的内部电力参数连同电池的剩余容量，并且通信模块以第一状态重复率来发送第一数目的状态消息。

在该示例中，第一状态重复率等于每天发送一次。

状态消息包括指示检测装置检测到容器2是封闭的封闭消息(默认情况下假定容器2是封闭的)，并且还包括关于还未继以接收到确收消息的打开的信息(下文解释构成确收消息的内容)。

通信模块还以第一监督重复率来发送第一数目的监督消息，这些消息包括监视设备的内部电力参数以用于监视该监视设备正在正确地操作的目的。

通信模块还以容量重复率来发送一定数目的容量消息，这些消息包括电池的剩余容量，并且如果电池的剩余容量低于预定容量阈值，则这些消息还包括电池寿命终止警告消息。

当检测装置检测到容器2为打开时，监视设备被微控制器置于警告操作模式12。

在警告操作模式12中，检测装置检测容器2是打开的还是封闭的，传感器测量监视设备的内部电力参数，并且通信模块以第二状态重复率来发送第二数目的状态消息。

第二状态重复率高于第一状态重复率，并且在该示例中，等于每十秒发送一次。

状态消息的第二数目高于状态消息的第一数目。

状态消息包括打开消息，这些打开消息指示检测装置检测到容器2是打开的。

通信模块还以第二监督重复率来发送第二数目的监督消息，这些监督消息包括监视设备的内部电力参数。

通信模块还通过激活收发机以便以第一接收重复率进行接收来“监听”lpwan网络。

当监视设备处于警告操作模式12并且检测装置检测到容器2为封闭时，监视设备被置于封闭操作模式12。

当监视设备处于警告操作模式12并且通信模块接收到表示容器2的打开已被最终收件人验证的打开验证消息时，监视设备被置于打开验证操作模式13。

术语“被最终收件人验证”用于表示最终收件人使用服务器和外部通信单元来指示容器2的打开是预期的并且不对应于故障、或欺骗、或错误处置等等。

当监视设备处于警告操作模式12并且通信模块接收到指示打开消息已被接收到的确收消息时，该监视设备被置于接收验证操作模式14。接收到确收消息表示外部通信单元确实接收到由通信模块传送的各消息(或者至少一些消息)。

在打开验证操作模式13中，检测装置检测容器2是打开的还是封闭的，传感器测量监视设备的内部电力参数，并且通信模块以第三状态重复率来发送第三数目的状态消息。

第三状态重复率低于第二状态重复率并且高于第一状态重复率，并且在该示例中第三状态重复率等于每一千秒发送一次。

状态消息的第三数目低于状态消息的第二数目，并且状态消息的第三数目高于状态消息的第一数目。

状态消息包括打开消息，这些打开消息表示检测装置检测到容器2是打开的。

通信模块还以第三监督重复率来发送第三数目的监督消息，这些监督消息包括监视设备的内部电力参数以用于监视该监视设备正在正确地操作的目的。

如果检测装置检测到容器2是封闭的，则监视设备被置于封闭操作模式11。

在接收验证操作模式14中，接收装置检测容器2是打开的还是封闭的，传感器测量监视设备的内部电力参数，并且通信模块以第四状态重复率来发送第四数目的状态消息。

第四状态重复率低于第二状态重复率并且高于第三状态重复率。

在该示例中，第四状态重复率等于每一百秒发送一次。

状态消息的第四数目低于状态消息的第二数目，并且高于状态消息的第三数目。

状态消息包括打开消息，这些打开消息指示检测装置检测到容器2是打开的。

通信模块还以第四监督重复率来发送第四数目的监督消息，这些监督消息包括监视设备的内部电力参数。

通信模块还通过激活收发机以便以第二接收重复率进行接收来“监听”lpwan网络。

如果检测装置检测到容器2是封闭的，则监视设备被置于封闭操作模式11。

如果通信装置接收到表示容器的打开已被最终收件人验证的打开验证消息，则监视设备被置于打开验证操作模式13。

警告操作模式12、打开验证操作模式13、以及接收验证操作模式14由此使得状态重复率和所发送的状态消息数目能够因变于接收到确收消息和打开验证消息被适配。

在警告操作模式12中，第二状态重复率和状态消息的第二数目由此是大的以使接收到的机会最大化。具体而言，在警告操作模式12中，不知道所检测到的打开是正常打开还是可疑打开，并且甚至不知道由通信模块发送的消息是否被正确地接收到。

一旦确收消息已被接收到，就建立了与外部通信单元的通信。监视设备随后处于接收验证模式14，并且由此能够减小接收验证操作模式14中的第四状态重复率和状态消息的第四数目。

同样地，一旦打开验证消息已被接收到，则频繁的监视不再必要，这是因为容器2的打开不仅已被检测装置正确地检测到，而且也已被最终收件人验证。监视设备随后处于打开验证模式13，并且可以进一步减小接收验证操作模式的第三状态重复率和状态消息的第三数目。

最后，当未检测到打开时，尽可能减少监视。监视设备随后处于封闭模式11，并且接收验证操作模式中的第一状态重复率和状态消息的第一数目非常低。

自然地，这同样适用于监督重复率并适用于监督消息的数目。

如上面提到的，当监视设备未被激活用于执行检测、测量、发送消息或接收消息的功能时，该监视设备处于低消耗待机模式10。

由此，通过每当不需要高重复率和大量消息时减小重复率和消息数目，监视设备的电力消耗被减小，因此监视设备能够操作的时长增加，并且在使用标准电池的情况下时长可以总计达数年。

参照图3描述本发明的第二实现中的监视方法。

本发明的第二实现中的监视方法与第一实现的不同仅在于包括以下改善。

在第二实现中，当监视设备处于封闭操作模式11时，通信模块还通过激活收发机以便以第三接收重复率进行接收来“监听”lpwan网络。

通信模块随后可以接收来自最终收件人的打开预期消息。

打开预期消息首先表示最终接收人预期容器将在短期内由某人(例如，操作者)打开。打开预期消息还表示最终收件人授权这种打开。

当通信模块接收到打开预期消息时，监视设备被置于打开验证操作模式13。

操作者随后可以打开容器并存取该容器内的内容。

应当观察到，第三接收重复率相对低，例如，对应于激活收发机以便每天接收一次。

还应当观察到，第三接收重复率是可调节的，具体而言，因变于打开预期消息将被接收到的概率来调节。接收被激活的历时也是可调节的。

当然，本发明不限于所描述的实现，而是涵盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。

作为示例，可以作出规定以使操作模式略微不同，例如，使监督消息不同，或者实际上使它们仅在某些操作模式期间被发送，或者实际上使它们包含电池的剩余容量等等。

尽管仅提到第三接收重复率是可调节的，但所有上述重复率都是可调节的。同样地，监视设备执行检测、测量、发送消息或接收消息的所有历时都是可调节的。