CN103987649A - 集装箱安全系统 - Google Patents

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Abstract

利用本公布中描述的信息安全集装箱安全系统，可以通过信号处理来检验集装箱中是否有偷渡者。除了人之外，偷渡者也可以是动物。此外，利用本发明的系统，可以在不同的集装箱处理阶段基于振动来产生代码，该代码识别和保护集装箱和集装箱内容物。利用联接到所述系统的集装箱处理装置并利用本发明的集装箱安全系统，在物流链中，可以保护和检查将在不同集装箱处理阶段中将要移动的集装箱和集装箱内容物以及集装箱状况。在检查中揭露的因素可以是与货运信息中提前声明的重量和/或内容物存在偏差、或在不同集装箱处理阶段之间集装箱内容物状况的改变、或在不同集装箱处理阶段之间集装箱状况的改变。除了新的集装箱处理装置之外，遵循本发明的方法的集装箱安全方案（系统）也可以被改型到所有现有的集装箱处理装置中。所述集装箱处理系统包括被附接到容器处理装置的力传感器（13）和加速度传感器（14）、该系统的电子单元（17）、振动装置（18）以及软件、用户接口、加密的无线数据传输流量、ID卡/读取器和系统的标识符号码键盘。

Description

集装箱安全系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的集装箱安全系统。
背景技术
在已知的集装箱物流领域，在货运处理区域执行关于集装箱安全的检查措施，以防止偷渡者偷渡、走私、改变集装箱内容物使其不同于货运信息或改变集装箱内容物的状况。检查措施可以是扫描未开封的集装箱或从集装箱的通风口利用单独的测量装置测量未开封的集装箱的二氧化碳含量。通过扫描集装箱，可以确定货运的内容物，但是此方法昂贵。在巨大的集装箱处理区域中，手持式二氧化碳计量仪具有使用上的问题。手持式计量仪主要适合用于所谓的精确检查。作为检查措施也使用集装箱的打开。上述所有检查措施都会增加在集装箱处理区域中的集装箱的周转时间并需要额外的过程和额外的人力资源来运转。称量集装箱用于辅助防止例如超载、重量偏差和所谓的集装箱的不平衡情形。利用此方法，无法解释关于在可能的偷渡者偷渡、走私、改变集装箱内容物使其不同于货运信息或改变集装箱内容物的状况是否存在问题。除上述以外，在已知的集装箱物流领域，相当数量的集装箱被损坏。尤其常见的是，损坏的产生原因和发生损坏的阶段仍不清楚，并且损坏的成本不能收回。
本发明的目的是消除上述缺点和提供不需要昂贵或单独测量过程或执行集装箱的检查措施的额外人力资源的集装箱安全系统。此外，本发明的目的是提出信息安全系统方案。
此目的可以根据本发明利用集装箱处理装置（例如，起重机、跨运车、伸缩臂叉车）来达到，从而将根据权利要求的系统添加到集装箱处理装置中。利用上述集装箱处理资源和发明的系统来执行集装箱检查措施，并且同时移动集装箱（例如，装载、卸载、存储）。利用根据所述方法的系统，利用系统所产生的标识（代码）来确认离开的集装箱，并且确定所接收的集装箱的检查（结果）的必要性。该结果可以指示在上述集装箱内存在偷渡者。除了人之外，偷渡者还可以是动物。此外，结果还可以是与货运信息中提前声明的重量和/或内容物存在偏差、或内容物状况改变、或集装箱的状况已经改变。上述集装箱处理区域的集装箱处理装置经由本发明系统的用户接口、软件、无线数据传输和加密数据网络连接而联接到所述系统。
公布US2006/0220842 A1、US2007/0276619 A1和US 2006/0113384 A1提出用于试图利用被安装在集装箱内或集装箱的处理装置内的惯性传感器（可以是力传感器或加速度传感器）来识别集装箱的入侵者和集装箱内容物的可能变化的技术。与以上公布不同，本发明中遵循的技术不需要由集装箱本身或进入集装箱的入侵者导致的振动，而是通过比较待测量物体（集装箱和/或集装箱内容物）的弹性的变化来确定将出现的结果。
公布文献美国专利4,370,888和本公布中所引用的公布文献呈现了遵循基于待测量物体的移动质量的振动变化来测量的现有技术。与以上公布文献不同，本发明中遵循的技术不需要质量的变化，而是通过比较待测量物体（集装箱和/或集装箱内容物）的弹性的变化来确定将出现的结果。
通过利用安装在集装箱处理装置中的加速度和力传感器测量受迫振动以及通过在设备的电子单元中分析测量结果，来确定待测量的物体的上述弹性和弹性的变化。通过利用附接到集装箱处理装置上的振动装置进行激励，以编程方式产生集装箱和集装箱处理装置的受迫振动。
更具体地，根据本发明的集装箱安全系统由权利要求1的特征部分中出现的内容来表征。
附图说明
在下文中，参照附图更详细地描述本发明，附图作为系统的一部分绘图而示出了根据本发明的系统。
图1示出根据本发明的系统的部件，其中，传感器和振动装置被设置到集装箱处理装置中。
图2示出根据本发明的系统的部件，其适合于处于一个物流链中的系统。
图3示出根据本发明的系统的部件和方法，其适于分析从传感器和部件接收的信号，并且适于控制振动装置。
图4示出根据本发明的系统的方法，利用该方法来产生和比较由所述系统使用的代码。
具体实施方式
图1示出根据本发明的系统及其部件。所述系统包括集装箱处理装置10的所谓的吊梁11。吊梁11中安装有力传感器13和加速度传感器14。传感器13、14经由导线12联接到系统的电子单元17。此外，所谓的振动装置18经由导线12连接到系统的电子单元17。振动装置18被安装在集装箱处理装置的所谓的吊梁11中。传感器13、14和振动装置18可以是多个。从系统的电子单元17到系统的计算机是基于TCP/IP的无线连接。系统的计算机可以连接有多个集装箱处理装置10。
在图1所示的本发明的一个实施例中，传感器13、14、系统的电子单元17和振动装置18被安装在集装箱处理装置的框架10中。同样在本实施例中，传感器13、14以及振动装置18经由导线12联接到系统的电子单元17。在根据本发明的方案中，系统的电子单元17控制振动装置18，所述振动装置18以编程方式产生集装箱和集装箱内容物19的受迫振动。从系统的计算机接收影响对振动装置的控制的编程命令和代码文件。传感器13、14测量在振动阶段期间引起的力、振动力和力的变化。因此，本发明涉及识别受迫振动的系统。
在图2所示的本发明的一个实施例中，系统的部件适合于处于一个物流链中的系统。本发明的系统所使用的集装箱处理装置10可以是海港集装箱起重机、集装箱跨运车、集装箱伸缩臂叉车，换言之是从地面抬起集装箱19并且同时移动（装载、卸载、存储）集装箱的所有集装箱处理装置。除了新的集装箱处理装置之外，遵循本发明的方法的集装箱安全方案（系统）也可以被改型到所有现有的集装箱处理装置中。
在图2所示的本发明的一个实施例中，在抬升或向前移动集装箱时，系统在集装箱处理阶段21识别出被处理的集装箱的标识符并接收关于集装箱的离开信息。接着，系统利用设施的伸缩臂叉车的振动装置18产生被导引到集装箱19和内容物上的机械振动。在集装箱处理阶段21中产生振动的期间，系统基于从传感器13、14接收的信号为集装箱产生基于力、振动力和力的变化的其自身集装箱专用代码25.0并将此代码与从系统的数据库25检索到的代码25.1进行比较。在装载所述集装箱之前基于空集装箱的振动测量来产生代码25.1。之后，系统在电子单元17.1中比较上述代码25.0、25.1。比较结果可以指示在上述集装箱中是偷渡者。此外，结果可以指示与货运信息中提前声明的内容物存在偏差或指示根据货运信息的集装箱内容物状况或集装箱的状况已经改变。在正常情况下，系统给出正确货运内容物和集装箱安全状况的指示并将此通知给系统的用户。之后，在处理阶段21，经处理的集装箱及其内容物19被检查并用代码25.0、25.2被确认，以用于下一处理阶段22。代码25.0、25.2被存储在系统的数据库中。在实施例的所述阶段，经公路进行集装箱的运输26.1。
在图2所示的一个实施例中，在系统的集装箱处理阶段22（从公路到海洋），系统利用海港起重机的振动装置18产生被导引到集装箱19和内容物上的机械振动。在海港的集装箱处理阶段21所产生的振动期间，系统基于从传感器13、14接收的信号为集装箱产生基于力、振动力和力的变化的其自身集装箱专用代码25.3并将此代码与从系统的数据库25检索到的代码25.0进行比较。之后，系统在电子单元17.1中比较上述代码25.0、25.3。比较结果可以指示在上述集装箱中是偷渡者。此外，结果可以指示与货运信息中提前声明的内容物存在偏差或指示根据货运信息的集装箱内容物状况或集装箱的状况已经改变。在正常情况下，系统给出正确货运内容物和集装箱安全状况的指示并将此通知给系统的用户。之后，在处理阶段22，经处理的集装箱及其内容物19被检查并用代码25.3、25.4被确认，以用于下一处理阶段23。在实施例的所述阶段，经海道进行集装箱的运输26.2。
在图2所示的本发明的一个实施例中，系统在物流链的每个阶段21、22、23、24中都执行相同种类的集装箱处理方法。
在图2所示的本发明的一个实施例中，系统在以卸载的空集装箱结束物流链的集装箱处理阶段24执行相同种类的集装箱处理方法，并且基于从传感器13、14接收的信号为集装箱产生基于力、振动力和力的变化的其自身集装箱专用代码25.9，并将此代码与从系统的数据库25检索到的关于空集装箱的代码25.1进行比较。
在图2所示的本发明的一个实施例中，利用所述系统，可以监控基于集装箱代码25.0-25.8、集装箱处理阶段21、22、23、24、集装箱检查结果25.2、25.4、25.6、25.8、25.10和集装箱进度26.1-26.3的指示。此外，利用所述系统，可以计划和控制集装箱处理阶段21、22、23、24、集装箱处理装置19的检查测量和比较。
在图2所示的本发明的一个实施例中，系统的用户在开始使用系统的软件25和集装箱处理装置10之前将用户自己的ID卡放置到联接到系统的集装箱处理装置的用户接口中。如果上述ID卡和/或标识符号码未被设置在用户接口25中，则系统的用户接口25阻止启动和使用系统软件25、集装箱处理装置10或集装箱处理装置10。
在图2所示的本发明的一个实施例中，由系统的电子单元17得到的结果通过加密和无线数据传输流量被传送和存储在系统的软件25和/或海港操作员的某个其它信息系统22.1、23.1中。系统的软件和用户接口可以二者择一地被安装在操作员的信息系统22.1、23.1、用户的PDA/移动装置中或被固定在集装箱处理装置的使用区中。系统的软件25和用户接口25受用户自己的ID卡/读取器和/或标识符号码保护。
图3所示的本发明的实施例在原理上示出了如何分析从传感器接收的信号以及如何控制集装箱19的振动。可以通过简单的弹簧-质量系统来描述振动点a。当质量m短暂地受到一定外力影响时，它保持在其平衡位置两侧振动。在所述系统中，弹簧或弹簧常数k是弹性项，其中力产生给定的位移。一个振动所消耗的时间由字母T标注。当在坐标系中画出质量相对于时间的移动时，得到时间信号。
在图3所示的本发明的一个实施例中，本发明的技术不需要集装箱自身振动或集装箱的侵入者振动或集装箱或集装箱的内容物发生变化，而是通过比较待测量物体（集装箱和/或集装箱内容物）的弹性k的变化来确定将出现的结果。通过利用被安装在集装箱处理装置中的加速度和力传感器测量受迫振动并且通过在装置的电子单元中分析测量结果来确定待测量物体的上述弹性k和弹性k的变化。通过用附接到集装箱处理装置上的振动装置进行激励而以编程方式产生集装箱19和集装箱处理装置10的受迫振动。利用振动装置18以编程方式产生外力（即由受迫振动引起的所谓的激励），所述外力可以被定期地随机地产生、根据存储的文件被产生、或类似于撞击。
在图3所示的本发明的一个实施例中，通过在设备的电子单元17中进行比较来分析从传感器接收的信号。当上述激励被引入系统时，所述系统产生由激励确定的受迫振动。当激励终止时，系统处于其标准状态，该系统的振动可以是自由的、未衰减的振动或者自由的、衰减的振动。信号的比较可以发生在受迫振动期间或在自由振动期间。在比较时，可以得到振动的时间周期T，或限定的振动次数和振幅A的平均值，或其中受激振动在其中降至限定的极限值A（t）以下的时间。此外，所述比较试图找到两个比较时刻之间（例如，在使用相同的待测量物体（集装箱和/或集装箱内容物）的离开海港22和到达海港23之间）的所谓的虚拟谐振。谐振指的是在两个对比时刻（例如，图2中的离开海港22和到达海港23）同一集装箱19以相同方式振动。
在图4所示的本发明的一个实施例中，产生并比较所述系统所使用的代码。首先，在代码中限定代码的ID，其连接代码和集装箱。接着，在代码中限定集装箱的号码以及集装箱的序列号SN1。接着，在代码中限定集装箱处理装置的序列号SN2和集装箱处理装置的振动装置的序列号SN3。接着，在代码中记录来自集装箱处理装置的吊梁或利用红外线方法从集装箱测量的振动时刻的温度。三个序列号SN1、SN2和SN3以及温度t被用作振动比较算法中的比较调节参数。接着，代码具有关于振动的控制方式的标识符。之后，代码具有在限定时间点处测量的振动时间周期T、在限定时间点处测量的振动的振幅A的平均值（ka）、振动衰减到限定的极限值A（t）以下的时间、以及描述上述谐振的质量的百分数R。
对于本领域技术人员来说显然的是，本发明不限于上述实施例，在所附权利要求的范围内可以进行许多改变。根据需要，可以与其它特征一起出现在本说明书中的特征也可以彼此独立地被使用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种集装箱安全系统，包括：
振动装置（18），所述振动装置产生集装箱和集装箱的内容物（19）的振动；
力传感器（13）和加速度传感器（14），所述力传感器和加速度传感器测量由所述振动装置（18）产生的所述集装箱和集装箱的内容物（19）的振动；
所述系统的电子单元（17），在所述电子单元中处理从传感器（13, 14）接收的力信号、振动信号和力信号的变化；
其特征在于，所述系统识别出在不同的集装箱处理阶段之间所述集装箱或所述集装箱的内容物的状况的变化以及所述集装箱的内容物的量的变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，振动装置（18）被附接到所述集装箱处理装置（10）的所谓的吊梁（11）上或附接到所述集装箱处理装置的框架（10）的某个其它部件上，所述振动装置（18）产生所述集装箱和所述集装箱的内容物（19）的振动。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，能够通过所述力传感器（13）和加速度传感器（14）来测量由附接到所述集装箱处理装置（10）的振动装置（18）产生的集装箱和集装箱的内容物（19）的振动，在振动阶段期间，在所述集装箱处理装置（10）的电子单元（17）中利用信号处理来处理力、振动和力信号的变化，目的是在集装箱处理阶段产生用于识别和确认所述集装箱和集装箱的内容物（19）的代码，利用联接到所述系统的集装箱处理装置（10），在物流链中，能够对在不同集装箱处理阶段产生和记录的代码进行比较。

Claims (3)

1. 一种集装箱安全系统，包括：
力传感器（13）和加速度传感器（14），所述力传感器和加速度传感器被附接到集装箱处理装置的所谓的吊梁（11）上或附接到所述集装箱处理装置的框架（10）的某个其它部件上，
所述系统的电子单元（17），
振动装置（18），
其特征在于，所述系统识别出在不同的集装箱处理阶段之间集装箱或所述集装箱的内容物的状况的变化以及所述集装箱的内容物的量的变化。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，振动装置（18）被附接到所述集装箱处理装置（10）的所谓的吊梁（11）上或附接到所述集装箱处理装置的框架（10）的某个其它部件上，所述振动装置（18）产生所述集装箱和所述集装箱的内容物（19）的振动。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，能够通过所述力传感器（13）和加速度传感器（14）来测量由附接到所述集装箱处理装置（10）的振动装置（18）产生的集装箱和集装箱的内容物（19）的振动，在振动阶段期间，在所述集装箱处理装置（10）的电子单元（17）中利用信号处理来处理力、振动和力信号的变化，目的是在集装箱处理阶段产生用于识别和确认所述集装箱和集装箱的内容物（19）的代码，利用联接到所述系统的集装箱处理装置（10），在物流链中，能够对在不同集装箱处理阶段产生和记录的代码进行比较。
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