BR102018006699A2 - Dispositivo autônomo de monitoramento remoto de contêineres refrigerados e processo de monitoramento - Google Patents

Abstract

dispositivo autônomo de monitoramento remoto de contêineres refrigerados e processo de monitoramento, apresenta um dispositivo autônomo (1) portátil que compreende pelo menos um processador (2), um encapsulamento (3), um conector rs232 (4), um rtc (5), um controlador de carga (6), uma fonte de alimentação (7) e dois dispositivos de comunicação, sendo pelo menos um transmissor (8) e pelo menos um receptor (10). o presente dispositivo autônomo (1) pode ser conectado à uma porta rs232 (12) presente em contêineres refrigerados (11), recebendo a energia disponível na mesma enquanto ela não é utilizada. o dispositivo autônomo (1) compreende, também, um processo de monitoramento o qual realiza a leitura de uma pluralidade de variáveis de monitoramento disponíveis na porta rs232 (12), usada para diagnósticos, testes e manutenção, e as transmite para um servidor (9) pré-determinado.

Description

“DISPOSITIVO AUTÔNOMO DE MONITORAMENTO REMOTO DE CONTÊINERES REFRIGERADOS E PROCESSO DE MONITORAMENTO”

CAMPO DE APLICAÇÃO [001 ] A presente invenção está contida no campo de aplicação de contêineres para transporte de cargas, mais especificamente contêineres refrigerados, os quais requerem rígido controle de temperatura, umidade e demais parâmetros referentes ao conjunto de refrigeração.

[002] Esta invenção apresenta um inovador sistema de monitoramento remoto de parâmetros de contêineres refrigerados, o qual pode ser utilizado por qualquer player do processo de transporte do referido contêiner refrigerado, de maneira que o monitoramento desses parâmetros possa ser verificado remotamente em um intervalo de tempo pré-determinado e sem a necessidade da presença física de um operador no mesmo ambiente que o contêiner, sendo que dispositivo é portátil, ou seja, pode ser instalado no contêiner quando do início de uma etapa de deslocamento deste e, ao final da referida etapa, pode ser retirado do contêiner e instalado em outro.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [003] O uso de contêineres, ou containers, modulares e padronizados, revolucionou a indústria de transporte e logística. Os contêineres modulares, também conhecidos como contêineres intermodais ou simplesmente contêineres, são recipientes de metal ou madeira reutilizáveis que podem ser utilizados para transportar produtos e matérias-primas de uma localização para outra. Os contêineres são denominados intermodais pois

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2/14 podem viajar por diferentes meios de transporte, tais como navios, trens, caminhões ou qualquer combinação entre eles.

[004] Contêineres especiais existem para transportar diferentes tipos de cargas, por exemplo, contêineres tanque (“tank containers”) são utilizados para o transporte de líquidos, enquanto contêineres bulk (“bulk containers”) são apropriados para o transporte de cargas a granel, tais como grãos, cereais, farinha, cimento, entre outros.

[005] Outro exemplo de contêineres especiais refere-se a contêineres refrigerados, também conhecidos como contêineres reefer ou simplesmente reefer. Contêineres refrigerados são empregados em situações em que a carga deve ser mantida a condições de temperatura e umidade específicas, podendo ser menor, maior ou igual à ambiente. Ressaltase que o termo contêiner refrigerado será utilizado para definir contêineres especiais que requerem controle de temperatura e umidade, independentemente do contêiner em questão necessitar de aquecimento ou resfriamento.

[006] Apesar de apresentarem dimensões padronizadas em relação aos demais contêineres, os contêineres refrigerados apresentam desafios em seu manuseio não previstos nos contêineres convencionais, por exemplo, a carga transportada em seu interior deve ser mantida a uma faixa específica de temperatura e/ou umidade, sendo que se a carga transportada sair dessa faixa, mesmo que por um breve período de tempo, ela pode se tornar inutilizável, como no caso dos produtos alimentícios, que podem estragar rapidamente se a temperatura do contêiner refrigerado estiver acima do limite estipulado.

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3/14 [007] Portanto, existe a clara necessidade de se assegurar que o contêiner refrigerado mantenha as condições de temperatura e umidade estipuladas durante toda a sua jornada. Idealmente, qualquer variação anômala destas condições deve ser corrigida no menor intervalo de tempo possível, de modo a prevenir eventuais avarias na carga transportada.

[008] Neste sentido, percebe-se que as soluções previstas pelo estado da técnica não atendem plenamente às necessidades do setor, resultando em perdas frequentes de cargas em contêineres refrigerados, cujos custos são repassados comumente para operadores de pátio, mas podem ser repassados inclusive para o consumidor final.

[009] Uma das soluções do estado da técnica prevê a disposição de slots específicos para a inserção de dispositivos de monitoramento no interior dos contêineres refrigerados. Tais dispositivos são onerosos (cerca de US$400 FOB) e via de regra são adquiridos e operados pelo proprietário do contêiner, que é quem recebe os dados do monitoramento, sendo que, quando o contêiner refrigerado permanece em pátios de trânsito, este fica sob responsabilidade do operador do pátio, que verifica manualmente os parâmetros de monitoramento do contêiner e, portanto, referido monitoramento está sujeito a falhas e, consequentemente, perda da carga do contêiner, custo este que via de regra é suportado pelo próprio operador do pátio [0010] Além disso, o contêiner refrigerado pode eventualmente permanecer em funcionamento autônomo, sem supervisão, o que pode gerar grandes perdas de cargas em caso de falhas no sistema de refrigeração, o que não é raro, dado que são equipamentos onerosos, que possuem alto grau de complexidade e estão sujeitos aos mais diversos

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4/14 ambientes agressivos com salinidade elevada e temperaturas que podem variar de -30°C a +50°C, conforme a região pela qual navegam ou são depositados.

[0011] O documento de patente US6865516 revela um método e um equipamento voltados para o monitoramento de mercadorias medindo um parâmetro pré-determinado por meio de um dispositivo colado ao contêiner refrigerado. Desvantajosamente, tal dispositivo só pode ser colado uma única vez e pode não suportar as severas condições nas quais o transporte da mercadoria é realizado, por exemplo, alta umidade ou baixas temperaturas, sendo que a invenção em apreço é superior pois o dispositivo não é fixo, é portátil, ou seja, é instalado no contêiner quando do início de uma etapa do deslocamento deste e, ao final da referida etapa, pode ser retirado do contêiner e instalado em outro. Ressalta-se que o presente dispositivo foi desenvolvido com um material resistente para suportar as referidas condições severas e permanecer instalado no contêiner durante todo o percurso, se for esta a opção do operador. Contudo, caso haja interesse na melhor preservação do dispositivo, é possível retirá-lo do contêiner durante o trânsito nestes locais cujas condições são severas.

[0012] Ademais, é evidente que o estado da técnica se beneficiaria da introdução de um sistema de baixo custo e simples operação que permita o monitoramento remoto das condições da carga transportada em contêineres refrigerados. Mais ainda, o estado da técnica se beneficiaria de uma solução passível de ser utilizada por quaisquer players do processo de transporte de carga, sem a necessidade de verificação manual dos seus parâmetros, nem mesmo da constante abertura do contêiner refrigerado, minimizando, assim, as perdas das cargas dos contêineres.

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OBJETIVOS DA INVENÇÃO [0013] A presente invenção tem como objetivo introduzir um dispositivo autônomo de monitoramento remoto de contêineres refrigerados o qual destaca-se por substituir a verificação manual ou a ausência de monitoramento.

[0014] Outro objetivo da presente invenção reside no dispositivo autônomo de monitoramento remoto permitir o monitoramento dos contêineres refrigerados por qualquer player do processo de transporte, sejam eles, proprietários do contêiner, transportadores, operadores de pátio, bem como o próprio contratante do transporte, uma vez que pode ser acessado de diversas centrais de controle pré-determinadas e funcionar em etapas determinadas do deslocamento.

[0015] A presente invenção, também tem como objetivo apresentar um processo de leitura, transmissão e monitoramento dos parâmetros de um contêiner refrigerado, de maneira que tal contêiner não precise ser violado ou aberto constantemente para verificação desses parâmetros, bem como apresentar um dispositivo portátil, ou seja, que é instalado no contêiner quando do início de uma etapa do deslocamento deste e, ao final da referida etapa, retirado do contêiner e instalado em outro.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0016] Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio da introdução de um dispositivo autônomo de monitoramento de contêineres refrigerados compreendendo pelo menos:

- um processador;

- um encapsulamento;

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- um conector RS232;

- um “real time clock”, também conhecido como RTC;

- um controlador de carga;

- uma fonte de alimentação e;

- dois dispositivos de comunicação, sendo ao menos um transmissor e ao menos um receptor.

[0017] Os objetivos da presente invenção são alcançados também por meio da introdução de um dispositivo autônomo, o qual pode ser conectado à uma porta RS232 presente em contêineres refrigerados, recebendo a energia disponível nesta enquanto ela não é utilizada.

[0018] Ainda, os objetivos da presente invenção são alcançados por meio da introdução de um dispositivo autônomo de monitoramento remoto de contêineres refrigerados que, periodicamente, realiza a leitura de uma pluralidade de variáveis de monitoramento disponíveis na porta RS232, usada para diagnósticos, testes e manutenção, e as transmite para um servidor pré-determinado.

[0019] Por fim, os objetivos da presente invenção são alcançados por meio da introdução de um dispositivo autônomo de baixo custo e baixo consumo energético, à prova d'água e resistente a vibrações, sendo perfeitamente resistente às condições adversas do transporte de cargas por longas distâncias e/ou longos períodos de tempo e que apresenta um processo de leitura que independe da presença física de um operador no mesmo ambiente em que o contêiner se localiza.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0020] A matéria objeto desta Invenção ficará

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7/14 totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas, nas quais:

a figura 1 apresenta um diagrama esquemático do dispositivo autônomo de monitoramento remoto, objeto da presente invenção;

a figura 2 apresenta uma vista em perspectiva do dispositivo autônomo em sua configuração preferencial e;

a figura 3 apresenta uma vista em perspectiva do dispositivo autônomo em sua configuração alternativa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0021] Em conformidade com o que ilustram as figuras acima mencionadas, o presente pedido de patente de invenção apresenta em sua configuração preferencial um dispositivo autônomo (1) de monitoramento de contêineres refrigerados compreendendo pelo menos:

- um processador (2);

- um encapsulamento (3);

- um conector RS232(4);

- um “real time clock”, também conhecido como RTC (5);

- um controlador de carga (6);

- uma fonte de alimentação (7) e;

- dois dispositivos de comunicação, sendo pelo menos um transmissor (8) e pelo menos um receptor (10).

[0022] Em sua configuração preferencial, o presente dispositivo autônomo (1) é diretamente conectado a uma porta RS232 (12)

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8/14 presente em um contêiner refrigerado (11), por meio do conector RS232 (4) de 5 pinos fêmea, e apresenta o seguinte funcionamento: em horários ociosos, a fonte de alimentação (7), preferencialmente uma bateria de lítio, recebe a energia disponível na porta RS232 (12) por meio de um controlador de carga (6), sendo que os demais componentes se encontram em “deep sleep mode”. Usualmente, a alimentação da porta RS232 (12) é disponibilizada entre 5 e 8V e entre 4 e 5 mA. Em horários de leitura pré-determinados, preferencialmente de hora em hora, o RTC (5) inicia o processador (2), que por sua vez desliga o controlador de carga (6) e interrompe o carregamento da fonte de alimentação (7). Na sequência, o processador (2) inicia a leitura de pelo menos dez e no máximo cem variáveis de monitoramento da carga, as quais não são limitadas a informações de temperatura e umidade no interior do contêiner refrigerado (11). Referidas variáveis de monitoramento são coletadas por sensores e dispositivos internos (13) já existentes no contêiner refrigerado (11), sendo que o referido dispositivo autônomo (1) é compatível com sensores e dispositivos internos (13) de diversos modelos e fabricantes. Por meio de um transmissor (8), o dispositivo autônomo (1) envia as informações coletadas para um servidor (9) prédeterminado. Após receber a confirmação do envio das informações para o servidor (9) por meio de um receptor (10), o processador (2) e, consequentemente, o dispositivo autônomo (1), voltam ao “deep sleep mode” e a fonte de alimentação (7) volta a ser carregada pelo controlador de carga (6).

[0023] Em uma configuração alternativa, o presente dispositivo autônomo (1) compreende um conector serial fêmea DE-9 (4a). Em determinadas situações, pode ser vantajoso ter o dispositivo autônomo (1) conectado aos contêineres refrigerados (11) via cabo em estruturas metálicas

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9/14 presentes nos pátios de contêineres, as quais são dotadas de passarelas e colunas de alimentação de energia. Nesta configuração, o modo de funcionamento do dispositivo autônomo (1) é o mesmo, sendo que as diferenças abrangem somente alterações na geometria do conector serial.

[0024] De modo geral, todos os dados que circulam na rede de controle de um contêiner refrigerado (11) também são acessíveis por meio de uma ou mais portas RS232 (12) instaladas no mesmo, as quais são utilizadas para diagnóstico, teste e manutenção. De acordo com a presente invenção, essa porta RS232 (12) pode ser utilizada para a leitura dos dados relevantes ao monitoramento das condições de temperatura, umidade e outras variáveis do armazenamento de cargas.

[0025] Alternativamente, os horários de leitura prédeterminados podem ocorrer em períodos que não sejam de hora em hora, por exemplo, a cada dez, vinte, trinta, noventa ou centro e vinte minutos, de acordo com a programação efetuada no dispositivo autônomo (1). Horários de leitura muito espaçados entre si, ou seja, com mais de uma hora de intervalo, podem ser prejudiciais ao transporte da carga, pois eventuais variações anômalas na temperatura e umidade do contêiner refrigerado (11) levariam maiores períodos de tempo para serem detectadas, o que aumenta o risco de inutilização da carga. Por outro lado, horários de leitura muito próximos entre si podem ocasionar em um maior consumo de energia por parte do dispositivo autônomo (1). Tendo em vista a baixa disponibilidade de fontes de energia durante o transporte da carga, tal situação pode não ser a ideal.

[0026] Preferencialmente, as variáveis de monitoramento são escolhidas de um grupo que compreende números da placa,

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10/14 data, hora, números de série, ID do contêiner, temperatura alvo, temperatura do ar de entrada no refrigerador, temperatura do ar de saída do refrigerador, corrente, tensão de alimentação, pressão do gás refrigerante, temperatura ambiente, temperatura de sensores de imersão, temperatura de degelo, entre outras.

[0027] A Tabela 1 apresenta um exemplo de variáveis de monitoramento lidas e transmitidas pelo dispositivo autônomo (1) em uma rodada de aquisição de dados:

Parâmetro	Leitura
Número Placa	1234
Data/ Hora	25/06/2017 20:35
Serial Number	4964575
ID Container	SENU8934178
Set Point (temperatura alvo)	-18
Temp Return 1 (temperatura do ar de entrada no refrigerador 1)	24,593
Temp Suply 1 (temperatura do ar de saída no refrigerador 1)	14,38187

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Corrente 1 (corrente na fase 1)	14,92672
Corrente 2 (corrente na fase 2)	15,84617
Corrente 3 (corrente na fase 3)	14,92672
Voltagem	445,6708
Temp Return 2 (temperatura do ar de entrada no refrigerador 2)	25,39564
Pressao PSI (pressão do gás refrigerante)	-14,73
Temp Suply 2 (temperatura do ar de saída no refrigerador 2)	14,42934
Temp Ambiente	24,55283
USDA 1 (sensor de temperatura de imersão)	-50
USDA 2 (sensor de temperatura de imersão)	-50
USDA 3 (sensor de temperatura de imersão)	-50

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USDA 4 (sensor de temperatura de imersão)	-50
Temp Degelo	38,87873

[0028] Preferencialmente, o envio e recebimento de informações pelo dispositivo autônomo (1) são realizados por meio de um transmissor (8) e um receptor (10) wifi, respectivamente. Em uma configuração alternativa, o envio e recebimento de informações são realizados por meio de transmissores (8) e receptores (10) GSM ou via satélite, respectivamente, de acordo com as necessidades de cada transporte.

[0029] O presente dispositivo autônomo (1) não realiza alterações nas configurações ou nos parâmetros do contêiner refrigerado (11) monitorado, apenas reporta os dados coletados para centrais de controles, pré-determinadas, por exemplo, aquelas existentes no pátio de contêineres ou no navio cargueiro, onde um técnico especializado poderá verificar o que há de errado com o dito contêiner em caso de leituras anômalas.

[0030] Uma das vantagens do presente dispositivo autônomo (1) frente a processos de coleta de dados manuais, ainda comuns ao estado da técnica, é que ao invés de fazer a verificação apenas quatro vezes ao dia, o mesmo pode realizar a verificação vinte e quatro vezes, de hora em hora, e/ou de acordo com a configuração efetuada no dispositivo autônomo (1). Em caso de ocorrências indesejadas, como queda de energia, o dispositivo autônomo (1) envia um aviso ao servidor (9) e, com base nas variáveis monitoradas, é possível detectar um problema em andamento, muito antes que

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13/14 o contêiner refrigerado (11) efetivamente pare de refrigerar, preservando, assim, sua carga (carnes, bebidas, remédios, frutas, flores, entre outros).

[0031] O presente dispositivo autônomo (1) apresenta seus componentes e circuitos internos imersos em resina de poliuretano, o que o torna resistente a vibrações e à prova d'água. Ainda, o presente dispositivo autônomo (1) apresenta grau de proteção IP67, tornando-o apropriado para funcionamento adequado mesmo em condições severas de salinidade e temperatura, as quais são particularmente comuns em transportes de carga a longas distâncias.

[0032] Vantajosamente, as dimensões do presente dispositivo autônomo (1) não ultrapassam 4 x 3 x 8 cm, descontando-se o conector RS232(4), de modo que a presente invenção pode ser considerada como miniaturizada.

[0033] Vantajosamente, a presente invenção acessa e transmite dados das variáveis de monitoramento a partir de uma porta RS232 (12) pública externa do contêiner refrigerado (11), sem que seja necessária a abertura do dito contêiner refrigerado (11) para a instalação, configuração ou inspeção de quaisquer dispositivos, o que normalmente não é admitido pelos proprietários do contêiner refrigerado (11). O dispositivo autônomo (1) apresenta prática conexão plug & play, facilitando seu uso pelo responsável do pátio de contêineres ou qualquer outro player do processo de transporte da carga. Consequentemente, diminui-se o risco de perda de produtos por mau armazenamento e/ou falhas no sistema de refrigeração dos contêineres refrigerados (11).

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14/14 [0034] Vantajosamente, é um dispositivo autônomo (1) portátil, ou seja, é instalado no contêiner refrigerado (11) quando do início de uma etapa do deslocamento deste e, ao final da referida etapa, pode ser retirado do contêiner refrigerado (11) e instalado em outro para realizar idêntica função.

[0035] Outra vantagem da presente invenção é que a mesma não requer recargas constantes ou manuais de bateria, sendo sua recarga automaticamente ajustada pelo controlador de carga (6). Ainda, pelo fato de o monitoramento ser realizado de forma periódica, preferencialmente uma vez por hora, o dispositivo autônomo (1) fica a maior parte do tempo em “deep sleep mode”, sendo seu consumo de energia praticamente nulo neste período.

[0036] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.

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Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. “DISPOSITIVO AUTÔNOMO DE MONITORAMENTO REMOTO DE CONTÊINERES REFRIGERADOS”, caracterizado pelo fato de ser portátil e compreender pelo menos um processador (2); um encapsulamento (3); um conector RS232 (4) de 5 pinos fêmea; um RTC (5); um controlador de carga (6); uma fonte de alimentação (7) e dois dispositivos de comunicação, sendo pelo menos um transmissor (8) e pelo menos um receptor (10); em sua configuração preferencial, o presente dispositivo autônomo (1) é conectado a uma porta RS232 (12) presente em um contêiner refrigerado (11) por meio do conector RS232 (4).
2. 2. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, em uma configuração alternativa, o presente dispositivo autônomo (1) compreender um conector serial fêmea DE-9 (4a).
3. 3. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a alimentação da porta RS232 (12) ser disponibilizada entre 5 e 8V e entre 4 e 5 mA.
4. 4. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, alternativamente, o envio e recebimento de informações serem realizados por meio de transmissores (8) e receptores (10) GSM ou via satélite, respectivamente, de acordo com as necessidades de cada transporte.
5. 5. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os componentes e circuitos internos do dispositivo autônomo (1) serem imersos em resina de poliuretano.
6. 6. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o presente dispositivo autônomo (1) apresentar grau de proteção IP67.

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7. 7. “DISPOSITIVO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as dimensões do presente dispositivo autônomo (1) não ultrapassarem 4 x 3 x 8 cm, descontando-se o conector RS 232 (4).
8. 8. “PROCESSO DE MONITORAMENTO”, caracterizado pelo fato de conter as seguintes etapas: dispositivo autônomo (1) a ser conectado a uma porta RS232 (12) presente em um contêiner refrigerado (11) por meio do conector RS232 (4); em horários ociosos, a fonte de alimentação (7), preferencialmente uma bateria de lítio, recebe a energia disponível na porta RS232 (12) por meio de um controlador de carga (6), sendo que os demais componentes se encontram em “deep sleep mode”; em horários de leitura pré-determinados, o RTC (5) inicia o processador (2), que por sua vez desliga o controlador de carga (6) e interrompe o carregamento da fonte de alimentação (7); na sequência, o processador (2) inicia a leitura de pelo menos dez e no máximo cem variáveis de monitoramento da carga, as quais não são limitadas a informações de temperatura e umidade no interior do contêiner refrigerado (11); referidas variáveis de monitoramento são coletadas por sensores e dispositivos internos (13) já existentes no contêiner refrigerado (11); por meio de um transmissor (8), o dispositivo autônomo (1) envia as informações coletadas para um servidor (9) pré-determinado; após receber a confirmação do envio das informações para o servidor (9) por meio de um receptor (10), o processador (2) e consequentemente o dispositivo autônomo (1) voltam ao “deep sleep mode” e a fonte de alimentação (7) volta a ser carregada pelo controlador de carga (6).
9. 9. “PROCESSO DE MONITORAMENTO”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de, alternativamente, os horários de leitura serem

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   3/3 realizados a cada dez, vinte, trinta, noventa ou centro e vinte minutos, de acordo com a programação efetuada no dispositivo autônomo (1).
10. 10. “PROCESSO DE MONITORAMENTO”, de acordo com a reivindicação

    8, caracterizado pelo fato de as variáveis de monitoramento serem escolhidas de um grupo que compreende números da placa, data, hora, números de série, ID do contêiner, temperatura alvo, temperatura do ar de entrada no refrigerador, temperatura do ar de saída do refrigerador, corrente, tensão de alimentação, pressão do gás refrigerante, temperatura ambiente, temperatura de sensores de imersão e temperatura de degelo.
11. 11. “PROCESSO DE MONITORAMENTO”, de acordo com a reivindicação

    8, caracterizado pelo fato de, alternativamente, o envio e recebimento de informações serem realizados por meio de transmissores (8) e receptores (10) GSM ou via satélite, respectivamente, de acordo com as necessidades de cada transporte.