CN103115645B - 集装箱卫星定位监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了集装箱卫星定位监控系统，包括支架、监控终端和监控中心，监控终端固设在支架上；其特点是：监控终端包括供电系统、监控装置、开关门检测装置、拆除报警装置和组合天线；监控装置包括中央核心处理系统、GPS模块、GPRS模块、报警电路、温度、湿度传感器和RS-232接口；开关门检测装置检测集装箱箱门的开关门信息，输出到中央核心处理系统；拆除报警装置检测支架在集装箱门上的安装和拆除信息，输出信号到中央核心处理系统和报警电路报警；当支架从集装箱门上拆除时，报警电路报警；温度、湿度传感器对集装箱内的温度、湿度信息进行采集，输出到中央核心处理系统；本发明结构简单，安装方便，功能全、性能优，可广泛应用于物流管理。

Description

集装箱卫星定位监控系统

技术领域

本发明涉及集装箱卫星定位监控系统,具体涉及集装箱卫星定位监控系统。

背景技术

针对集装箱导航领域，目前实施手段多为GPS和GPRS组合的方式，通过GPS实现集装箱定位，然后将定位信息通过GPRS网络传送到监控服务器，服务器上的数据再以一定方式呈现在使用者面前，目前这些系统主要实现了位置定位的功能。

随着国际业务的不断增加，集装箱将跨国运行，并且运行时间将显著增加，这样就对集装箱监控系统提出更多更高的要求，诸如货物安全问题、监控系统工作时长问题、系统数据间歇性回传问题等，而现有系统没有很好的解决这些问题。并且，集装箱在运行过程中经常需要穿越某些无GPRS信号的偏远地带，这样就造成数据无法发送到监控服务器的问题，而这正是现有系统普遍存在的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供具有集装箱卫星定位监控系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，集装箱卫星定位监控系统，包括支架、监控终端和监控中心，监控终端固设在支架上；其特点是：监控终端包括供电系统、监控装置、开关门检测装置、拆除报警装置和组合天线；监控装置包括中央核心处理系统、GPS模块、GPRS模块、报警电路、温度、湿度传感器和RS-232接口；监控中心包括监控服务器和Internet平台；其中：

开关门检测装置检测集装箱箱门的开关门信息，输出到中央核心处理系统，

拆除报警装置检测支架在集装箱门上的安装和拆除信息，输出信号到中央核心处理系统和报警电路报警；当支架从集装箱门上拆除时，报警电路报警；

温度、湿度传感器对集装箱内的温度、湿度信息进行采集，输出到中央核心处理系统；

GPS模块通过组合天线接收卫星信号，处理后将集装箱位置信息、实时时间和速度信息输出到中央核心处理系统；

中央核心处理系统接收GPS模块输出的信息，接收开关门检测装置输出的开关门信息，接收温度、湿度传感器输出的温度、湿度信息，接收拆除报警装置输出的信息，并将收到的信息进行处理，然后将处理后的信息通过GPRS模块和组合天线发送到监控服务器；并且，中央核心处理系统检测供电系统中的电池电量，在电池电量小于设定值时输出信号到报警电路报警；

监控服务器接收GPRS模块通过组合天线发送的所有信息，并对这些信息进行处理后发布到Internet平台。

本发明通过GPS模块实时定位监控，能够完整记录存储集装箱往返经纬度、实时时间和速度信息；具有开关门检测功能和拆除报警检测功能，并且监控服务器能实时显示开关门状态和拆除报警状态，以保证货物安全；监控终端具有电池电量检测功能，当电池电压过低时，显示提示信息并报警；终端具有温、湿度检测功能，并对温、湿度进行全程记录存储；因为对于集装箱运输的货物，必须保证货物所处环境的温湿度条件，所以对箱内温湿度的监控就显得尤为重要；本系统通过小型化温度、湿度传感器采集箱内温湿度，并将温、湿度值发送到监控服务器，以此监控集装箱内的温、湿度变化是否超出了箱内货物的储存环境要求，以保证货物质量。

根据本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的一种优选方案，所述中央核心处理系统中设置有获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置、采集拆除信息装置、判断装置、数据生成装置、存储盲区数据装置和发送数据装置；其中：

获取定位数据装置用于接收GPS模块输出的集装箱位置信息、实时时间和速度信息，处理后输出到数据生成装置；

采集温度、湿度装置用于采集温度、湿度传感器的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集电量装置用于采集供电系统中电池电量，处理后输出到数据生成装置；

采集开关门信息装置用于采集开关门检测装置的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集拆除信息装置用于采集拆除报警装置的数据，处理后输出到数据生成装置；

判断装置用于判断GPRS模块与GPRS网络连接是否成功，当连接成功时，输出信号到发送数据装置；当连接不成功时，进而判断连接次数是否达到设定值，当GPRS模块与GPRS网络连接设定次数均不成功时，输出信号到存储盲区数据装置；

数据生成装置接收获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置和采集拆除信息装置的数据，生成当前发送数据；

存储盲区数据装置用于当GPRS模块与GPRS网络连接设定次数均不成功时，存储数据生成装置中的数据；

发送数据装置用于发送数据生成装置中的数据和发送存储盲区数据装置中的数据。

本发明具有盲区数据回传功能，监控终端能够存储GPRS盲区即无GPRS信号区域数据，待有GPRS网络时补包回传盲区数据到监控服务器；因为当集装箱运行到无GPRS信号区域时，必须保证能够回传此时的状态，无GPRS信号时，监控终端无法将数据通过GPRS网络发送到监控服务器，本发明能够将此时的状态保存到内部储存器中，等待集装箱运行到有GPRS信号的区域后将保存的信息发送到监控服务器。

根据本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的一种优选方案，所述开关门检测装置包括开关门检测开关、开关门检测磁铁块和弧度形弹簧片；所述弧度形弹簧片的一端固定在支架上，所述弧度形弹簧片的另一端连接开关门检测磁铁块；所述支架在靠近弧度形弹簧片的侧面开设有横槽，该弧度形弹簧片的弧顶沿横槽向外凸；所述开关门检测开关固定在支架上，并输出信号到中央核心处理系统；当集装箱门处于打开状态时，所述开关门检测磁铁块与所述开关门检测开关相抵触，使所述开关门检测开关闭合；当集装箱门处于关闭状态时，集装箱门压迫所述弧度形弹簧片，所述弧度形弹簧片使所述开关门检测磁铁块离开所述开关门检测开关，所述开关门检测开关断开。

根据本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的一种优选方案，所述拆除报警装置包括拆除检测开关、安装检测磁铁块和安装检测弹簧片；该安装检测弹簧片的一端固定在支架上，另一端连接安装检测磁铁块，且安装检测弹簧片向内凸起；所述拆除检测开关与安装检测磁铁块相对设置并固定在支架上，该拆除检测开关输出信号到中央核心处理系统；当支架从集装箱门上拆除时，所述安装检测磁铁块与所述拆除检测开关相抵触，所述开关门检测开关闭合；当支架固定在集装箱门上时，集装箱门压迫安装检测弹簧片，安装检测弹簧片使安装检测磁铁块离开拆除检测开关，所述开关门检测开关断开。

本发明开关门检测装置和拆除报警装置构思巧妙，结构简单，安装方便，保证了货物安全和监控终端的安全。

本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的有益效果是：本发明解决了现有系统无法监控集装箱在无GPRS区域的运行状态问题，对集装箱的准确位置、安全信息、箱内温度与湿度、运行轨迹等信息进行实时管理；将集装箱的准确位置在电子地图上实时显示，并通过客户端软件和Internet平台进行实时发布；具有集装箱运行过程中的安全报警功能，如果在运行过程中出现开箱门和/或拆除监控终端的情况，将立刻报警；具有集装箱内部的温度、湿度采集功能，以此监控箱内的温湿度变化是否超出了箱内货物的储存环境要求，以保证货物质量；解决系统工作时间短的问题，保证全程监控集装箱的运行状态；本发明结构简单，安装方便，功能全、性能优，可广泛应用于物流管理，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的原理框图。

图2是本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的平面结构示意图。

图3是本发明所述的集装箱卫星定位监控系统的立体结构示意图。

图4是集装箱门关闭状态时开关门检测装置3的结构示意图。

图5是集装箱门开启状态时开关门检测装置3的结构示意图。

图6是支架10未安装在集装箱门上时拆除报警装置2的状态示意图。

图7是支架10安装在集装箱门上时拆除报警装置2的状态示意图。

图8是中央核心处理系统21的模块图。

图9是中央核心处理系统21的控制流程图。

图10是监控服务器31的控制流程图。

具体实施方式

参见图1至图3，集装箱卫星定位监控系统，包括支架10、监控终端和监控中心，监控终端固设在支架10上，支架10安装在集装箱门上；其中：监控终端包括供电系统4、监控装置5、开关门检测装置3、拆除报警装置2和组合天线8；监控装置包括中央核心处理系统21、GPS模块22、GPRS模块23、报警电路24、温度、湿度传感器26和RS-232接口27；监控中心包括监控服务器31和Internet平台32；其中：

开关门检测装置3检测集装箱箱门的开关门信息，输出到中央核心处理系统21，

拆除报警装置2检测支架10在集装箱门上的安装和拆除信息，输出信号到中央核心处理系统21和报警电路24报警；当支架10从集装箱门上拆除时，报警电路24报警；

温度、湿度传感器26对集装箱内的温度、湿度信息进行采集，输出到中央核心处理系统21；

GPS模块22通过组合天线8接收卫星信号，处理后将集装箱位置信息、实时时间和速度信息输出到中央核心处理系统21；

中央核心处理系统21接收GPS模块22输出的信息，接收开关门检测装置3输出的开关门信息，接收温度、湿度传感器输出的温度、湿度信息，接收拆除报警装置2输出的信息，并将收到的信息进行处理，然后将处理后的信息通过GPRS模块23和组合天线8发送到监控服务器31；并且，中央核心处理系统21检测供电系统4中的电池电量，在电池电量小于设定值时输出信号到报警电路24报警；

监控服务器31接收GPRS模块23通过组合天线8发送的所有信息，并对这些信息进行处理后发布到Internet平台32；

供电系统4负责供电；RS-232接口27用于编程和回传时间设置。

外壳上设置有采集孔6、开关按键孔7和充电接口9，采集孔使温度、湿度传感器26直接暴露于箱内环境，由此提高采集精度；开关按键孔7内设有开关按键，通过开关按键实现监控终端开关机操作；通过充电接口9实现对终端内部锂电池进行充电。

在具体实施例中，参见图8，所述中央核心处理系统21中设置有获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置、采集拆除信息装置、判断装置、数据生成装置、存储盲区数据装置和发送数据装置；其中：

获取定位数据装置用于接收GPS模块22输出的集装箱位置信息、实时时间和速度信息，处理后输出到数据生成装置；

采集温度、湿度装置用于采集温度、湿度传感器6的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集电量装置用于采集供电系统4中电池电量，处理后输出到数据生成装置；

采集开关门信息装置用于采集开关门检测装置3的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集拆除信息装置用于采集拆除报警装置2的数据，处理后输出到数据生成装置；

判断装置用于判断GPRS模块23与GPRS网络连接是否成功，当连接成功时，输出信号到发送数据装置；当连接不成功时，进而判断连接次数是否达到设定值，当GPRS模块23与GPRS网络连接设定次数均不成功时，输出信号到存储盲区数据装置；

数据生成装置接收获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置和采集拆除信息装置的数据，生成当前发送数据；

存储盲区数据装置用于当GPRS模块23与GPRS网络连接设定次数均不成功时，存储数据生成装置中的数据；

发送数据装置用于发送数据生成装置中的数据和发送存储盲区数据装置中的数据。

所述开关门检测装置3包括开关门检测开关19、开关门检测磁铁块14和弧度形弹簧片15；所述弧度形弹簧片15的一端固定在支架10上，所述弧度形弹簧片15的另一端连接开关门检测磁铁块14；所述支架10在靠近弧度形弹簧片15的侧面开设有横槽，该弧度形弹簧片15的弧顶沿横槽向外凸；所述开关门检测开关19固定在支架10上，并输出信号到中央核心处理系统21；当集装箱门处于打开状态时，所述开关门检测磁铁块14与所述开关门检测开关19相抵触，使所述开关门检测开关19闭合；当集装箱门处于关闭状态时，集装箱门压迫所述弧度形弹簧片15，所述弧度形弹簧片15使所述开关门检测磁铁块14离开所述开关门检测开关19，所述开关门检测开关19断开。

所述拆除报警装置2包括拆除检测开关18、安装检测磁铁块12和安装检测弹簧片13；该安装检测弹簧片13的一端固定在支架10上，另一端连接安装检测磁铁块12，且安装检测弹簧片13向内凸起；所述拆除检测开关18与安装检测磁铁块12相对设置并固定在支架10上，该拆除检测开关18输出信号到中央核心处理系统21；当支架10从集装箱门上拆除时，所述安装检测磁铁块12与所述拆除检测开关18相抵触，所述开关门检测开关19闭合；当支架10固定在集装箱门上时，集装箱门压迫安装检测弹簧片13，安装检测弹簧片13使安装检测磁铁块12离开拆除检测开关18，所述开关门检测开关19断开。

具体实施时，参见图4至图7，安装检测弹簧片13的一端和弧度形弹簧片15的一端分别固定在支架10的前面板的上部，安装检测弹簧片13的另一端连接安装检测磁铁块12，弧度形弹簧片15的另一端连接开关门检测磁铁块14；将安装检测弹簧片13和弧度形弹簧片15水平放置，且安装检测弹簧片13向内凸起；所述支架10在靠近弧度形弹簧片15的侧面开设有横槽，该弧度形弹簧片15的弧顶沿横槽向外凸；所述开关门检测开关19和拆除检测开关18分别固定在支架10的后面板的上部，开关门检测开关19和拆除检测开关18分别输出信号到中央核心处理系统21；当支架10未安装在集装箱的左侧车门16上时，所述安装检测磁铁块12与所述拆除检测开关18相抵触，所述开关门检测开关19闭合；将支架10通过螺钉1安装在集装箱的左侧车门16上，集装箱门压迫安装检测弹簧片13，安装检测弹簧片13使安装检测磁铁块12离开拆除检测开关18，所述开关门检测开关19断开；当集装箱门处于打开状态时，所述开关门检测磁铁块14与所述开关门检测开关19相抵触，使所述开关门检测开关19闭合；当集装箱门处于关闭状态时，集装箱门压迫所述弧度形弹簧片15，所述弧度形弹簧片15使所述开关门检测磁铁块14离开所述开关门检测开关19，所述开关门检测开关19断开。

监控终端加电后的工作流程如图9所示，终端加电后一直处于永久睡眠状态，开机后终端开始工作，然后开始采集相关数据并连接GPRS网络，如果无法连接GPRS网络，将存储当前数据，否则发送所有数据，之后终端进入定时睡眠状态，在这种睡眠状态下，如果存在开关门状态变化和拆除报警状态变化，终端将立刻开始工作，否则终端将等到设定时间到达后才开始工作。正常情况下，终端将按照设定时间间隔循环工作。终端在工作过程中，接受关机操作后将进入永久睡眠状态。当计时到回传时间时终端开始收集所有信息和状态并发送，其余时间处于睡眠状态；睡眠状态下，可通过开关门、拆除报警、短按开关按键唤醒，并发送所有信息和状态。

在具体实施时，为保证长时间监控集装箱的运行状态，必须保证系统的工作时长。本系统通过软硬件结合的方式实现长时间工作。具体措施如下，通过以下措施，当终端回传时间设置为4小时时，工作时间大于50天。

采用大容量低温锂电池。容量越大工作时间越长，而电池体积就越大，考虑到体积与容量的关系，可选用9000mAh容量的锂电池。并且由于集装箱在冬季运行时，环境温度低，造成锂电池放电容量降低，考虑到这个因素，本系统特选用低温锂电池，此电池在-40度环境下放电容量可以达到80％，而普通电池在-40度环境下基本无法放电。

同时，终端采用间歇性工作模式，终端按照设定的回传时间进行间歇性工作，设定时间到后终端开始工作并采集发送相关信息，发送完成后进入睡眠状态，由此降低系统功耗。

在集装箱的运行过程中，如果使用了本系统，可以监控集装箱的运行状态，明了集装箱所处的地理位置、集装箱运行速度、集装箱箱内温湿度的变化，以及是否被非法开启、拆除等；监控服务器负责接收终端发送的所有数据，并对这些数据进行处理后发布到Internet平台。各监控点通过Internet平台访问终端数据；如果发生了非法开启箱门，盗取货物的情况，本系统会立刻将当前的位置信息和报警状态发送到监控服务器，监控人员可以立刻采取相应措施以保证货物安全。在集装箱的全程运行中，本系统将保存所有数据，可用于后续数据分析，以优化集装箱运营方案等。本系统每次发送的数据中包括集装箱的运行速度，监控人员可根据实际情况提醒驾驶人员，防止超速行驶、疲劳驾驶等，以避免安全事故的发生。监控服务器工作流程如图10所示。可在监控服务器上进行在线和离线回传时间设置，监控服务器能够按时间顺序存储监控终端发送的所有信息和状态，并能回放GPS轨迹。

上面对本发明的具体实施方式进行了描述，但是，本发明保护的不仅限于具体实施方式的范围。

Claims (4)

1.集装箱卫星定位监控系统，包括支架(10)、监控终端和监控中心，监控终端固设在支架(10)上；其特征在于：监控终端包括供电系统(4)、监控装置(5)、开关门检测装置(3)、拆除报警装置(2)和组合天线(8)；监控装置包括中央核心处理系统(21)、GPS模块(22)、GPRS模块(23)、报警电路(24)、温度、湿度传感器(26)和RS-232接口(27)；监控中心包括监控服务器(31)和Internet平台(32)；其中：

开关门检测装置(3)检测集装箱箱门的开关门信息，输出到中央核心处理系统(21)；所述开关门检测装置(3)包括开关门检测开关(19)，当集装箱门处于打开或关闭状态时，开关门检测开关(19)闭合或断开；

拆除报警装置(2)检测支架(10)在集装箱门上的安装和拆除信息，输出信号到中央核心处理系统(21)和报警电路(24)报警；所述拆除报警装置(2)包括拆除检测开关(18)，当支架(10)从集装箱门上拆除时或当支架(10)固定在集装箱门上时，该拆除检测开关(18)闭合或断开；当支架(10)从集装箱门上拆除时，报警电路(24)报警；

温度、湿度传感器(26)对集装箱内的温度、湿度信息进行采集，输出到中央核心处理系统(21)；

GPS模块(22)通过组合天线(8)接收卫星信号，处理后将集装箱位置信息、实时时间和速度信息输出到中央核心处理系统(21)；

中央核心处理系统(21)接收GPS模块(22)输出的信息，接收开关门检测装置(3)输出的开关门信息，接收温度、湿度传感器输出的温度、湿度信息，接收拆除报警装置(2)输出的信息，并将收到的信息进行处理，然后将处理后的信息通过GPRS模块(23)和组合天线(8)发送到监控服务器(31)；并且，中央核心处理系统(21)检测供电系统(4)中的电池电量，在电池电量小于设定值时输出信号到报警电路(24)报警；

监控服务器(31)接收GPRS模块(23)通过组合天线(8)发送的集装箱箱门的开关门信息、支架(10)在集装箱门上的安装和拆除信息、集装箱内的温度、湿度信息、以及集装箱位置信息、实时时间和速度信息，并对这些信息进行处理后发布到Internet平台(32)。

2.根据权利要求1所述的集装箱卫星定位监控系统，其特征在于：所述中央核心处理系统(21)中设置有获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置、采集拆除信息装置、判断装置、数据生成装置、存储盲区数据装置和发送数据装置；其中：

获取定位数据装置用于接收GPS模块(22)输出的集装箱位置信息、实时时间和速度信息，处理后输出到数据生成装置；

采集温度、湿度装置用于采集温度、湿度传感器(6)的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集电量装置用于采集供电系统(4)中电池电量，处理后输出到数据生成装置；

采集开关门信息装置用于采集开关门检测装置(3)的数据，处理后输出到数据生成装置；

采集拆除信息装置用于采集拆除报警装置(2)的数据，处理后输出到数据生成装置；

判断装置用于判断GPRS模块(23)与GPRS网络连接是否成功，当连接成功时，输出信号到发送数据装置；当连接不成功时，进而判断连接次数是否达到设定值，当GPRS模块(23)与GPRS网络连接设定次数均不成功时，输出信号到存储盲区数据装置；

数据生成装置接收获取定位数据装置、采集温度、湿度装置、采集电量装置、采集开关门信息装置和采集拆除信息装置的数据，生成当前发送数据；

存储盲区数据装置用于当GPRS模块(23)与GPRS网络连接设定次数均不成功时，存储数据生成装置中的数据；

发送数据装置用于发送数据生成装置中的数据和发送存储盲区数据装置中的数据。

3.根据权利要求2所述的集装箱卫星定位监控系统，其特征在于：所述开关门检测装置(3)包括开关门检测开关(19)、开关门检测磁铁块(14)和弧度形弹簧片(15)；所述弧度形弹簧片(15)的一端固定在支架(10)上，所述弧度形弹簧片(15)的另一端连接开关门检测磁铁块(14)；所述支架(10)在靠近弧度形弹簧片(15)的侧面开设有横槽，该弧度形弹簧片(15)的弧顶沿横槽向外凸；所述开关门检测开关(19)固定在支架(10)上，并输出信号到中央核心处理系统(21)；当集装箱门处于打开状态时，所述开关门检测磁铁块(14)与所述开关门检测开关(19)相抵触，使所述开关门检测开关(19)闭合；当集装箱门处于关闭状态时，集装箱门压迫所述弧度形弹簧片(15)，所述弧度形弹簧片(15)使所述开关门检测磁铁块(14)离开所述开关门检测开关(19)，所述开关门检测开关(19)断开。

4.根据权利要求1或2或3所述的集装箱卫星定位监控系统，其特征在于：所述拆除报警装置(2)包括拆除检测开关(18)、安装检测磁铁块(12)和安装检测弹簧片(13)；该安装检测弹簧片(13)的一端固定在支架(10)上，另一端连接安装检测磁铁块(12)，且安装检测弹簧片(13)向内凸起；所述拆除检测开关(18)与安装检测磁铁块(12)相对设置并固定在支架(10)上，该拆除检测开关(18)输出信号到中央核心处理系统(21)；当支架(10)从集装箱门上拆除时，所述安装检测磁铁块(12)与所述拆除检测开关(18)相抵触，所述开关门检测开关(19)闭合；当支架(10)固定在集装箱门上时，集装箱门压迫安装检测弹簧片(13)，安装检测弹簧片(13)使安装检测磁铁块(12)离开拆除检测开关(18)，所述开关门检测开关(19)断开。