CN102428012A - 用于侦窃、防盗和物流管理的船运集装箱通风口盖以及用于保护船运集装箱的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在船运集装箱上的通风孔盖(16)。此通风孔盖包括适用于覆盖船运集装箱的通气孔(24)的外壳(16a)。直流(DC)电源被装入或者封入外壳内。此直流电源包括电池。通风孔盖还可以包括附接于DC电源的电路板(34)。天线(36)可以被定位在外壳的表面上并附接于电路板。此电路板可以包括用于卫星天线的卫星天线接口和附接于卫星天线接口的全球定位系统(GPS)模块。通风孔盖可以包括感测船运集装箱的参数的环境传感器(304)。当通风孔盖安装在船运集装箱上时，环境传感器可以适用于穿过船运集装箱的壁(12)内的孔伸出。此电磁传感器可以被配置用于传输电磁信号(324)和感测响应于被传输的波并且对集装箱内的变化敏感的电磁响应信号(322)。

Description

用于侦窃、防盗和物流管理的船运集装箱通风口盖以及用于保护船运集装箱的方法

背景

1.技术领域

本发明涉及保护船运集装箱及其货物以防偷窃或者侵入和集装箱的环绕世界的位置的物流管理。

2.相关技术描述

船运集装箱用于遍及世界各处运输货物。许多船运集装箱被监控，以维持其行踪的航海日志以及监控其送货到指定港口或目的地的预计时间。目前，有数以百万计的船运集装箱在使用，它们通常围绕全球运输价值数十亿美元的货物。

现在参考图1，图1示出了根据传统技术的矩形船运集装箱10。通常地，集装箱10被制成各种形状、尺寸和规格，以便最好地运输装船的货物或物品。横梁14使侧面12连接至集装箱10的顶板和底板，并为入口门18的安装作准备。门18用于在运输前进入到货物/物品所存储的空间。侧面12可以是波纹状的，并且通常地波纹之间的空间用于定位通风孔盖16。通风孔盖16通常地被定位在波纹之间的空间中，以避免对通风孔盖16的损害。通风孔盖16也可以被定位在侧面12上靠近门18处。通风孔盖16的目的是用于覆盖通常地在集装箱10的内部和外部之间提供空气流通的通风孔24(未示出)。

现在参考图2，图2示出了安装在集装箱10的侧面12上的通风孔盖16的较近些的等距视图20。通风孔盖16通过使用机械紧固件22在侧面12的突出部分之间被附接于侧面12。紧固件22通常地可以是铆钉或螺母和螺钉。此外通风孔盖16可以通过放置于壁12和通风孔盖16之间的硅密封胶或垫圈布置而更加密封地附接于侧面12。硅密封胶或垫圈用于阻止水(雨或海水)例如通过通风孔盖16后面的集装箱壁12内的通气孔24(以虚线表示)而进入到集装箱10中。通气孔24是侧面12中的通孔，通气孔24提供集装箱10的内部和外部之间的空气流通和/或压力均衡。孔24可以被网状过滤器、半透气性膜覆盖或者被限制到特定尺寸。孔24允许在集装箱10内部所积聚的任何气体的逃逸，以及允许调节集装箱10内部的比如温度或湿度。通风孔盖16通常地提供对集装箱内部的内容物的附加保护使其免受集装箱10外部的环境的影响。通风孔盖16还可具有在通风孔盖16的底部的通风槽26，以允许空气流向孔24和从孔24流出。

本文所使用的术语“封入”指通过使用后可以被打开或拆除的密封件来关闭。

本文所使用的术语“装入”指诸如通过浇铸并固化树脂而永久地装入物体内部。

在本文中术语“通风孔(vent)”和“通气孔(vent hole)”可互换地用于指船运集装箱内的允许在船运集装箱的内部和外部之间传递气体的一个或多个开口。

概述

根据本发明的实施方式，提供了用于安装在船运集装箱上的通风孔盖。此通风孔盖包括适用于覆盖船运集装箱的通气孔的外壳。直流(DC)电源被装入或者封入外壳内。此DC电源包括电池。DC电源诸如可更换电池可以被封入外壳内。替换性地，DC电源可以被装入外壳内，且DC电源可以是可再充电电池。可再充电电池可以通过穿过外壳的互感或任何其他充电方法诸如太阳电池板而可被充电。通风孔盖也可以包括可操作地附接于DC电源的电路板。天线可以被定位在外壳的表面上且可操作地附接于电路板。电路板可以包括用于卫星天线的卫星天线接口和附接于卫星天线接口的定位模块诸如全球定位系统(GPS)模块。电路板也可以包括第二天线接口和附接于此第二天线接口的通信收发器。通风孔盖可以包括用于感测船运集装箱参数的环境传感器。当通风孔盖安装在船运集装箱上时，与电路板相连接的环境传感器可以适用于穿过船运集装箱的壁内的孔伸出。环境传感器可以是电磁传感器，热传感器、湿度传感器、运动传感器，气体传感器、压力传感器、光传感器和/或声传感器。电磁传感器可以被配置用于传输电磁信号和感测响应于被传输的电磁信号的电磁响应信号。被传输的电磁信号的波长可以被选择为对应于集装箱的尺寸的全波、半波或四分之一波，以使集装箱作为电磁腔来响应于被传输的波长，且使此电磁响应对腔内的变化敏感。

根据本发明的实施方式，提供了用于安装在船运集装箱上的通风孔盖。此通风孔盖包括适用于覆盖在船运集装箱的通气孔上来附接的外壳。电磁传感器从外壳延伸，且适用于传输电磁信号和感测响应于被传输的电磁信号的电磁响应信号。被传输的电磁信号的波长被选择为对应于集装箱的尺寸的全波、半波或四分之一波，以使集装箱作为电磁腔来响应于被传输的波长，且使此电磁响应对腔内的变化敏感。

根据本发明的实施方式，提供了保护船运集装箱的方法。电磁信号被传输到船运集装箱的空间内。响应于电磁信号的空间内的响应信号被感测到，基于此响应信号来警报潜在的盗窃。传输和感测可以作为监控模式的部分而被周期性地执行。警报期间，监控模式被改变为激活模式。在激活模式中，潜在的盗窃的警报由通信系统来通信。此通信系统可以是卫星线路、广域网(WAN)、局域网(LAN)、全球移动通信系统(GSM)网关、便携式手机或者任何其他的通信方法。通过使用来自被装入或封入作为船运集装箱的通风孔盖而安装的外壳内的直流电源的电力，传输可以被发送并且感测可以被执行。

附图简述

在本文中仅以实施例的方式且参考附图来描述本发明，在附图中：

图1示出了根据传统技术的矩形船运集装箱。

图2示出了根据传统技术的安装在图1的船运集装箱的侧面上的通风孔盖的较近些的等距视图。

图3a示出了根据本发明的实施方式的用于保护船运集装箱的外壳的等距视图。

图3b示出了根据本发明的方面的图3a的外壳的横截面细节。

图3c示出了根据本发明的特征的电路板的方框图。

图3d示出了根据本发明的示范性实施方式的矩形集装箱的横截面平面图和集装箱内部的电磁信号。

图3e示出了根据本发明的特征的用于保护船运集装箱的方法。

详细描述

现在将详细地参考本发明的实施方式，其实施例在附图中被图示出，在附图中自始至终相似的参考数字指的是相似的元件。通过参考附图，实施方式在下面被描述以解释本发明。

在详细解释本发明的实施方式之前，应理解，本发明在其应用上不受到在下面的描述中所提出的或在附图中所图示的设计细节和部件安排的限制。本发明能够具有其他的实施方式或者以多种方式来实践或实施。还应理解，本文所采用的语法和术语是为了描述的目的，而不能被认为是限制。

通过介绍的方式，本发明的实施方式针对保护船运集装箱及其内容以防盗窃。本发明的实施方式可以替换性地或另外地用于船运集装箱和/或其内容的物流管理的用途。根据本发明的特征，电路板和用于电路板的电源被设置在看上去像安装于船运集装箱的侧面上的通风孔盖16的外壳内。

在本发明的实施方式中，电路板和电源优选地作为注射成型或用于形成外壳的其他制造过程的一部分而被安装在外壳内，或者电路板和/或电源在制造外壳之后被安装在外壳内。集装箱的外壁上的通气孔可以被用于允许对集装箱内部的感测。此通气孔可以位于集装箱的壁内的标准地方或集装箱上的非标准地方。当根据本发明的实施方式的通风孔盖安装在船运集装箱上时，“通气孔”可以通过钻、镗或冲、或者其他方式来形成。

现在参考附图，现在参考图3a，图3a示出了根据本发明的实施方式的用于保护船运集装箱10的外壳16a的等距视图30。与通风孔盖16相似，外壳16a通过紧固件22而附接于集装箱10，且通常地也执行允许空气通过通风槽26在内部和外部之间流动的功能。对于观察者来说，附接于集装箱10的外壳16a看上去与附接于集装箱10的外壳16没有区别。电路板34、电池固定器32和/或一个或多个天线36以这样的方式被安装在外壳16a的内部或表面上，该方式使得当外壳16a安装在船运集装箱10上时其在视觉上与通风孔盖16不可区别。电池固定器32通常地可以保持住诸如一个或多个标准AA或AAA大小的可更换电池或诸如镍镉(NiCad)类型的可再充电电池。当安装在电池固定器32中时，电池在操作中为电路板34提供直流电力。

现在参考图3b，图3b示出了根据本发明的实施方式的外壳16a的横截面细节。外壳16a显示为附接于壁12的波纹段之间的壁12的平整表面且安装在船运集装箱10的外部。诸如电磁变换器的变换器304被定位在集装箱10的内部且通过电缆306附接于电路板34。电缆306穿过通气孔24将板34连接至变换器304。多个通气孔24可以允许可与电路板34相连接的多个传感器、变换器或天线被定位在集装箱10的内部。被定位在集装箱10的内部的多个传感器、变换器或天线通常可以允许对温度、湿度、压力、空气质量、运动以及集装箱10内部的物体的移走和放置的感测。

天线36与电路板34相连接，而且如果外壳16a是由非导电材料制成的，则天线36可以(与板34和电池固定器32一起)被设置在外壳16a的内部上。如果外壳16a是由导电材料诸如金属制成的，则天线36可以安装在外壳16a的外表面的外部。天线36通常地被定位和被定向成允许水平的和/或垂直的极化。天线36仅通过实例的方式显示为外部地处在外壳36的垂直面上。一个或多个天线36可以被设置在外壳16的其他外表面上、被内部地设置在外壳36内和/或作为电路板34的部分。

电路板34、电池固定器32和/或电池(未示出)可以作为外壳16a的诸如注射成型的制造过程的部分而被浇铸在外壳16a的内部。制造过程可以包括热塑性塑料或热固性塑料的使用，例如环氧基树脂、氨基甲酸乙酯材料。替换性地，电池固定器32和/或电路板34可以继注射成型之后通过使用本领域已知的传统附接方法来安装在外壳16a的内部。

在外壳16a内部上的互感耦合(mutual inductive coupling)302可以被用来为可再充电电池充电。耦合302可以具有为次级磁芯(secondarymagnetic core)提供互感耦合的孔口310。互感耦合302具有围绕次级磁芯卷绕的次级绕组。当主磁芯(具有连接到输电干线的主绕组)被插入到耦合302的孔口310中时，次级绕组提供低压交流电(AC)输出。当电池是可再充电电池时，次级绕组的低压AC电输出被整流以提供用于给电池固定器32中的电池充电的直流电(DC)。在集装箱10的船运或送货之前，电池固定器32中的电池可能需要被再充电或被更换。当更换电池固定器32中的电池时，通常地在集装箱10被重新装载时，通过解开紧固件22将外壳16a从集装箱10的侧面拆除，更换电池固定器32中的电池，并通过使用紧固件22将外壳16a重新附接于集装箱10。替换性地，电池可以使用来自诸如太阳电池板、风力涡轮机的外部发电设备的太阳能和/或风能来再充电。

现在也参考图3c，图3c示出了根据本发明的方面的电路板34的进一步的细节。电路板34由放置在电池固定器32中的电池来供电。电路板34包括天线接口342，天线接口342允许一个或多个天线36被连接到一个或多个传送器、接收器和/或收发器。仅以实例的方式示出了单个收发器341和单个天线接口342。收发器341可以用于全球移动通信系统(例如GSM收发器)和/或用于无线局域网或者无线广域网。可选择地，用于全球定位系统(GPS)的卫星接收器343可以附接于用于被外部地安装在外壳16a中或外部的卫星天线的端口346。卫星接收器343和收发器341二者与传感器接口345一起操作性地连接到处理器344(具有内置于或附接于处理器344的存储器346)。传感器接口345允许从定位于集装箱10内部的一个或多个传感器304发送和接收数据。数据通常地由处理器344来处理。接口345通常地可以提供对在处理器344和位于集装箱10内部的多个传感器之间所发送和接收的数据的取样、保持以及适当的模拟到数字(A/D)和数字到模拟(D/A)转换的功能。

现在也参考图3d，图3d示出了根据本发明的示范性实施方式的矩形集装箱10和集装箱10内部的电磁信号324的横截面平面图399。外壳16a安装在壁12的波纹段之间。壁12具有通常地大约为12.2米的长度l和通常地大约为2.4米的宽度w以及通常地大约为2.5米的宽度h(未示出)。要船运的集装箱10内部的物品被表示为物品380a和380b。电磁变换器304通常地被定位在集装箱10的角落附近，并且通过使用穿过通气孔24(未示出)中的一个通气孔的电缆306而与外壳16a相连接。与处理器344相连接的变换器306用来探测物体380a、380b的接近和运动。变换器306通常地发出电磁信号或脉冲324，并且也感测返回信号322的变化。发出的信号324通常地可以是声信号、电磁信号或红外信号。

现在参考图3e，图3e示出了根据本发明的实施方式的用于保护船运集装箱10以防盗窃的方法301。电磁变换器306在集装箱10内部传输电磁信号324(步骤303)。步骤303可以作为监控模式的部分而被周期性地执行(例如一个小时一次)，这用于节省固定器32中的电池的电池能量。电磁信号可以在具有与集装箱10的尺寸中的一个尺寸对应或相似的全波、半波或四分之一波的频段内来选择，优选位于低功率或在民用波段内。

例如，通常地对应于半波长或四分之一波长的信号324的频率由集装箱10的高度(h)、长度(l)和宽度(w)中的任何一个来确定。如果集装箱10的长度l是12.2米(40英尺)，对于l4的波长将给出由方程Eq.1确定的频率f。

f＝300/l/4MHz＝1200/12.2MHz≈10MHz  Eq.1

等式1近似给出了信号324的对于l/4波长的大约10MHz的频率或者对于l/2波长的6MHz。对于信号324来说，12MHz或6MHz的选择意在使集装箱10的内部可以用作关于信号324的电磁波腔。对于长度为6.1米(20英尺)的集装箱，可以执行相似的估计。

返回参考图3e，响应信号322由变换器306来感测(步骤305)。可以依据响应信号322的振幅和相位或频率内容来感测响应信号322。根据本发明的方面，步骤303和305可以在集装箱10被船运前来首先执行，且使响应信号322和信号324的振幅、相位和/或频率内容以作为校准值的查阅表而储存到存储器346中。确定307可以包括对被感测的信号322的评估。此评估可以涉及计算所传输的信号324和所感测的响应信号322的相位/振幅/频率内容之间的差异，以及与先前储存在存储器346查阅表中的响应信号322和信号324的值比较。此评估还可以进一步涉及例如对与传感器接口345相连接的感测诸如湿度、运动、温度以及船运集装箱10门的定位的其他传感器的考虑。如果差异低于某预定阈值，则处于监控或睡眠(省电)模式中的周期性的传输(步骤303)继续进行。如果差异高于某预定阈值，则盗窃警报被可选择地传输(步骤309)到诸如GSM手机的收发器341上，并且用于电路板34工作的激活模式被启动(步骤311)。此激活模式通常地还进一步涉及收发器341和GPS 343的激活，以主动地尝试与诸如卫星线路、广域网(WAN)、局域网(LAN)、全球移动通信系统(GSM)网关、便携式手机或者任何其他通信方法的其他通信系统的通信。

如本文所使用的不定冠词“一个(a)”和“一个(an)”，诸如“一个外壳”、“一个传感器”，具有“一个或多个”的含义，即“一个或多个外壳”或者“一个或多个传感器”。

尽管已经示出和描述了本发明的所选择的实施方式，但应理解，本发明不受所描述的实施方式限制。相反，应领会，可以对这些实施方式做出修改，而不偏离本发明的原理和精神，其范围由权利要求及其等价物来限定。

Claims (20)

1.一种用于安装在船运集装箱上的通风孔盖，所述通风孔盖包括：

外壳，其适用于覆盖所述船运集装箱的通气孔；

直流(DC)电源，其被装入或者封入所述外壳内。

2.如权利要求1所述的通风孔盖，还包括：

天线，被定位在所述外壳的表面上且可操作地附接于所述电路板。

3.如权利要求1所述的通风孔盖，其中所述电源包括电池。

4.如权利要求3所述的通风孔盖，其中所述DC电源被装入所述外壳内，且所述DC电源是可再充电电池。

5.如权利要求3所述的通风孔盖，其中所述DC电源被封入所述外壳内，且所述DC电源是可更换电池。

6.如权利要求3所述的通风孔盖，其中所述DC电源包括通过穿过所述外壳的互感而可充电的可再充电电池。

7.如权利要求1所述的通风孔盖，还包括：

电路板，其可操作地附接于所述DC电源。

8.如权利要求7所述的通风孔盖，其中所述电路板包括：

卫星天线接口，用于卫星天线；以及

全球定位系统(GPS)模块，其可操作地附接于所述卫星天线接口。

9.如权利要求8所述的通风孔盖，其中所述电路板还包括：

第二天线接口；以及

通信收发器，其可操作地附接于所述第二天线接口。

10.如权利要求7所述的通风孔盖，还包括：

环境传感器，其用于感测所述船运集装箱的参数，其中所述环境传感器可操作地附接于所述电路板。

11.如权利要求10所述的通风孔盖，其中当所述通风孔盖安装在所述船运集装箱上时，所述环境传感器适用于穿过所述船运集装箱的壁内的孔伸出。

12.如权利要求10所述的通风孔盖，其中所述环境传感器选自由电磁传感器、热传感器、湿度传感器、运动传感器、气体传感器、压力传感器、船运集装箱门开关传感器、光传感器、声传感器所组成的组。

13.如权利要求10所述的通风孔盖，还包括：

电磁传感器，其适用于传输电磁信号和感测响应于所述被传输的电磁信号的电磁响应信号。

14.如权利要求13所述的通风孔盖，其中所述被传输的电磁信号的波长被选择为对应于所述集装箱的尺寸的全波、半波或四分之一波。

15.一种用于安装在船运集装箱上的通风孔盖，所述通风孔盖包括：

外壳，其适用于覆盖在所述船运集装箱的通气孔上来附接；以及

电磁传感器，其从所述外壳延伸，其中所述电磁传感器适用于传输电磁信号和感测响应于所述被传输的电磁信号的电磁响应信号。

16.一种用于保护船运集装箱的方法，所述方法包括：

将电磁信号传输到所述船运集装箱的空间内；

感测来自所述空间的响应于所述电磁信号的响应信号；以及

基于所述响应信号来警报潜在的盗窃。

17.如权利要求16所述的方法，其中，在监控模式中，所述传输和所述感测被周期性地执行。

18.如权利要求16所述的方法，还包括：

根据所述警报，从监控模式改变到激活模式。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

在所述激活模式期间，使所述盗窃的警报与选自由卫星线路、广域网(WAN)、局域网(LAN)、全球移动通信系统(GSM)网关和便携式手机组成的组的其他通信系统通信。

20.如权利要求16所述的方法，其中所述传输和所述感测通过使用来自直流电源的电力来执行，所述直流电源被装入或封入作为船运集装箱的通风孔盖而安装的外壳内。

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