CN103373538A

CN103373538A - 运输包装箱智能监测微系统

Info

Publication number: CN103373538A
Application number: CN2012101088913A
Authority: CN
Inventors: 郭明儒; 娄文忠; 付悦; 洪荣森; 刘艳坤
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明公开了一种用于监测记录包装箱状态的智能监测微系统。本发明由系统控制模块、状态监测模块、数据传输模块、存储记忆模块、卫星定位模块(可选)、异常报警模块(可选)和电源模块七个部分组成。系统采用了多传感器数据融合技术，实现对多种状态的实时监测；使用了MEMS技术，实现了系统小型化和低功耗。本发明将车辆GPS定位设备、行驶状态记录仪、电子门封等多种仪器设备的功能在一个微系统中进行了实现，可以方便地安装于各种运输包装箱的内部，对运输包装箱体的温度湿度、冲击振动、姿态倾角和非法开启等多种状态进行检测、记录、异常报警和数据传输。本发明可以对装有高价商品、文物、精密设备等高价值、高精密和易损毁货物的包装箱进行全程监控。

Description

运输包装箱智能监测微系统

技术领域：

本发明属于智能系统的集成与应用领域。发明使用多信号数据融合技术和MEMS技术，实现对运输包装箱体的温度湿度、冲击振动、姿态倾角和非法开启等多种状态进行检测、记录、异常报警和数据传输

背景技术：

物流业在我国发展迅速，为人民的生活带来巨大的便利，但是同时也存在货物破损、置换、丢失等现象。此外，某些特殊物品对运输过程的平稳性等有严格的要求，较大的冲击振动机温度湿度变化可能导致物品功能受损。物品在运输中破损、丢失及功能失效后需要还原事故状况，从而确定事故责任，维护交易各方的利益。

当前用于物流监测的设备包括车辆GPS定位设备、行驶状态记录仪、电子门封等，其中车辆GPS定位设备只能对运输车辆行驶路线进行定位和记录，不能监测货物的状态；行驶状态记录仪体积和重量较大，只能安装在车辆上，不能伴随货物转移，因此无法对运输状态实现全程监控；电子门封应用于集装箱的非法开启监测，并且不具有环境状态监测功能。

由此可见，现有的设备无法实现对货物运输过程的全过程、多状态的实时监控，因此一旦发生货物损毁、丢失事故，就无法明确事故责任，从而损害交易各方的利益。

针对以上状况，本发明首次提出并设计实现了一种运输包装箱智能监测微系统。通过专利查询发现，在国内外行业技术现状中尚没有发布相关的产品信息。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可以对包装箱在运输过程中的各种状态进行监测、记录的微系统。该系统采用了多传感器数据融合技术，集成多种传感监测方式，对包装箱内部环境状态、箱体运动与姿态、箱体开启状态等进行实时监测和记录；该系统使用了MEMS技术和成果，实现了系统小型化和低功耗，从而可以方便地安装于各种运输包装箱的内部，并能长时间工作。

为实现上述目的，本发明提供了一种运输包装箱智能监测微系统，系统包括主控电路和壳体两个部分。主控电路安装在壳体内部，实现状态监测、信号处理、异常报警、数据存储等系统功能；壳体对主控电路提供安全防护和硬件接口，同时实现系统与包装箱的固连。

主控电路按照功能可以划分为系统控制模块、状态监测模块、数据传输模块、存储记忆模块、卫星定位模块(可选)、异常报警模块(可选)及电源模块七个部分组成。系统控制模块实现信号处理，并产生系统指令；状态监测模块中集成了温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、角速度传感器、可见光传感器、时间芯片，用于实现对多种状态的感知；存储记忆模块用于储存系统的各种特征信息，如异常状态发生时间及持续时间等；卫星定位模块(可选)用于提供系统的卫星定位信息；异常报警模块(可选)用于产生声光报警；电源模块为系统各个模块提供电源供给。

系统壳体为铝合金长方体，底边两侧有各有连个安装孔，系统通过安装孔与包装箱用螺钉实现固连。

系统工作流程如下，在包装箱打包前，通过通讯接口对系统进行初始化，如设定开箱校验密码；在运输过程中，系统自动对运输过程进行监测，并对异常状态进行记录；包装箱到达后，可以通过数据接口读取信息，从而对运输过程进行状态回溯；如果货物发生了破损，则可以通过回溯查找事故发生时间及原因，从而确定事故责任归属。

本发明首次实现了对运输包装箱的全过程、多状态的实时监测和记录；系统功能完善，将车辆GPS定位设备、行驶状态记录仪、电子门封等多种仪器设备的功能在一个微系统中进行了实现；系统体积小功耗低，可以方便地安装于各种运输包装箱的内部，并能长时间工作；系统使用方便，可以快速安装于各种包装箱内部，即可大规模应用于物流企业，也可以应用个人物品运输。

附图说明：

1.系统样机三维模型图

2.主控电路功能模块

3.温湿度监测电路

4.加速度监测电路

5.角加速度监测电路

6.存储记忆模块电路

7.控制电路实物图

8.系统安装示意图

具体实施方式：

本发明(如图1所示)硬件结构由1主控电路和2壳体两个部分组成，如图1所示。

1主控电路包括11系统控制模块、12状态监测模块、13数据传输模块、14存储记忆模块、15卫星定位模块(可选)、16异常报警模块(可选)及17电源模块七个模块构成，如图2所示。12系统控制模块包括C8051F120单片机及外围电路，实现数据处理，并产生系统指令；12状态监测模块中集成了21SHT10温湿度传感器、22ADXL345三轴加速度传感器、23L3G4200D角加速度监测电路、24可见光监测电路和25时间芯片，分别实现对温度湿度(图3)、速度(图4)、姿态倾角(图5)、可见光强度的监测及提供系统时间；13数据传输模块提供31RS232串行通讯接口和32Zigbee无线数据传输接口；14存储记忆模块采用FM25H20串行铁电存储芯片(图6)，容量为20M，通过SPI方式进行数据存储；15卫星定位模块微系统为系统提供定位信息，选用低功耗GPS/北斗双模定位模块，提供单模式工作和并行工作两种方式，可通过设置参数进行修改；16异常报警模块包括61蜂鸣器和62LED灯光，在系统下发报警指令后实现声光报警；17电源模块选用1000mAh锂电池，系统采用3.3V工作电压。主控电路实物图如图7所示。

系统通过可见光传感器实现对箱体开启的监测，监测原理如下：在箱体关闭时可见光传感器接受到的光强度极低，产生光电流极小；在箱体开启时，可见光传感器接受外部自燃光线，产生较大的光电流，据此即可判定箱盖是否开启。

2壳体为长方体铝合金外壳，壳体两侧有安装孔，用于和包装箱进行固连；壳体表面为传感器和通讯接口预留窗口。系统与包装箱通过螺钉实现固连，如图8所示。

Claims

1.一种运输包装箱智能监测微系统，其特征是：发明由系统控制模块、状态监测模块、数据传输模块、存储记忆模块、GPS定位模块(可选)、异常报警模块(可选)和电源模块七个部分组成，可以对运输包装箱体内部的温度湿度、冲击振动、姿态倾角和非法开启等多种状态进行检测、记录、异常报警和数据传输。

2.根据权利要求1所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：状态监测模块同时中集成了温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、角速度传感器、可见光传感器、时间芯片，实现对运输包装箱体内部的温度湿度、冲击振动、姿态倾角和非法开启等多种状态进行检测。

3.根据权利要求2所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：采用“箱体开启检测+密码确认”的方式作为箱体非法开启的判断方式，即在检测到箱体开启时要求用户在设定时间内输入开箱密码，如果在设定时间内没有输入正确密码，则系统判定产生为一次非法开启，并将动作发生时间和动作持续时间存入内部芯片。

4.根据权利要求2所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：采用可见光传感器作为判断包装箱开启的方式，即通过检测可见光传感器接受的光强度来判断箱体是否开启。可见光传感器朝向箱盖开启方向，在箱体关闭时可见光传感器接受到的光强度极低，产生光电流极小；在箱体开启时，可见光传感器接受外部自燃光线，产生较大的光电流，据此即可判定箱盖是否开启。

5.根据权利要求1所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：卫星定位模块具有GPS/北斗双模定位功能，两种定位方式并行进行，并可以根据需求设定为分时工作、同时工作。

6.根据权利要求2所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：系统硬件分为主控电路和壳体两个部分，主控电路按照在壳体内部，实现系统功能；传感面板安装在壳体表面，实现状态感知，壳体对主控电路提供安全防护，并实现系统与包装箱的固连。

7.根据权利要求2所述运输包装箱智能监测微系统，其特征是：系统壳体为带安装孔的铝合金长方体外壳，壳体通过螺钉与包装箱实现固连。