CN106291621A - 一种低功耗集装箱定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于集装箱定位设备领域，特别是涉及一种低功耗集装箱定位装置及方法，包括GPS/北斗双模定位模块、陀螺仪＋加速度传感器模块、GPRS通信模块、能量收集模块、蓄电池电量判断模块。本发明通过硬件判断（陀螺仪+加速度传感器模块）与软件设置（行为状态判断），实现超低功耗GPS/北斗定位系统，再通过能量收集模块对蓄电池充电，使得设备可超长时间工作，可达数月，便于集装箱在物流过程中的定位与管理。

Description

一种低功耗集装箱定位装置及方法
技术领域
本发明属于集装箱定位设备领域，特别是涉及一种低功耗集装箱定位装置及方法。
背景技术
近年来，集装箱在国际国内物流行业中得到了广泛的应用，它作为物流行业的重要终端，承载着80%以上的货运流通。为了适应反恐、货物安全、便于查询定位等发展需要，智能化的集装箱必然要得到极大的发展和运用，而智能集装箱在整个物流链下可实行信息实时化、可视化以及透明化，为了实现全供应链下的集装箱的位置信息进行远程监测、跟踪与管理，需要在智能集装箱上设置定位设备，现有的集装箱定位设备由于挂在集装箱外，主要采用微型蓄电池进行供电，但是蓄电池的容量有限，而定位跟踪功耗大，使得定位跟踪器工作时间不能持久，常常因为电池电量不足而定位失效。目前常见的解决办法就是采用加速度传感器来检测集装箱是否运动，当其运动时进行定位跟踪，当检测到其静止时，定位跟踪停止，进入省电模式。但是其缺点在于，仅仅采用两种运动状态的判断，运动或者静止，远远不能满足日常物流情况的复杂性，比如说，集装箱可能会短期停止一两个小时，如司机休息吃饭，可能会中期停止十个小时左右，如在码头、堆场装货等，还可能会长期停止长达数天，比如集装箱冬休、返修等等，因此，现有的仅仅采用两种运动状态的判断远远不能满足实际应用的要求。更进一步的，即使通过停用定位跟踪进入省电模式，也不能大幅度的提高蓄电池的工作时间，因此急需提供一种更长工作时间的集装箱定位装置及方法。
发明内容
针对以上问题，本发明基于现有集装箱定位设备，首次提供了一种低功耗集装箱定位装置及方法，采用多种行为判断模型实现了集装箱定位装置的超低功耗，延长了蓄电池的使用时间。
还提供了一种基于能量收集模块的低功耗集装箱定位装置及方法，可以在平时储存能量，在蓄电池电量不足时提供充电以延长蓄电池的使用时间。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低功耗集装箱定位装置，包括：GPS/北斗双模定位模块，用于通过GPS/北斗获取终端位置信息；陀螺仪+加速度传感器模块，用于判断所述集装箱的行为状态；GPRS通信模块，将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；能量收集模块，收集风能或者震动的能量，并将其转化成电能存储在存储单元中；蓄电池电量判断模块，检测到当蓄电池电量低于某一预设值时，启动能量收集模块的存储单元对蓄电池进行充电；根据所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态具体为，判断处于静止状态时，停止GPS/北斗双模定位模块和GPRS通信模块的运行；或者根据所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态，然后改变定位频率。
所述低功耗集装箱定位装置，其改变定位频率具体设置为：将集装箱的行为状态分成1）正常运动状态，陀螺仪和加速度传感器长期有变化中的数据，定位装置正常工作，默认定位频率1分钟1次；2）短期停止，陀螺仪和加速度传感器超过一小时数据都为0，启动一级休眠，将定位频率提高为10分钟1次；3）中期停止，陀螺仪和加速度传感器超过十小时数据都为0，启动二级休眠，将定位频率提高为60分钟1次；4）长期停止，陀螺仪和加速度传感器超过二十四小时数据都为0，启动三级休眠，将定位频率提高为4小时1次。
所述低功耗集装箱定位装置，能量收集模块包括便携式风力发电装置或者小型压电换能器。
还提供了前述低功耗集装箱定位装置的定位方法，包括：采用GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端位置信息；采用陀螺仪+加速度传感器模块来判断所述集装箱的行为状态；采用GPRS通信模块将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；采用能量收集模块收集风能或者震动的能量，并将其转化成电能存储在存储单元中；采用蓄电池电量判断模块检测蓄电池电量，当低于一预设值时，启动能量收集模块的存储单元对蓄电池进行充电；在所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态后，如果判断处于静止状态时，停止GPS/北斗双模定位模块和GPRS通信模块的运行；或者当所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态后，根据结果改变定位频率。
附图说明
图1是本发明的低功耗集装箱定位装置的总体原理框图；图2是本发明的能量收集模块的原理框图。

Claims (5)

1.一种低功耗集装箱定位装置及方法，包括:
GPS/北斗双模定位模块，用于通过GPS/北斗获取终端位置信息；
陀螺仪+加速度传感器模块，用于判断所述集装箱的行为状态；
GPRS通信模块，将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；
能量收集模块，收集风能或者震动的能量，并将其转化成电能存储在存储单元中；
蓄电池电量判断模块，检测到当蓄电池电量低于一预设值时，启动能量收集模块的存储单元对蓄电池进行充电；
其特征在于：根据所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态，判断处于静止状态时，停止GPS/北斗双模定位模块和GPRS通信模块的运行；或者根据所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态，然后改变定位频率。
2.如权利要求1所述的低功耗集装箱定位装置，其改变定位频率包括：将集装箱的行为状态分成1)正常运动状态，陀螺仪和加速度传感器长期有变化中的数据，定位装置正常工作，默认定位频率1分钟1次；2)短期停止，陀螺仪和加速度传感器超过一小时数据都为0，启动一级休眠，将定位频率提高为10分钟1次；3)中期停止，陀螺仪和加速度传感器超过十小时数据都为0，启动二级休眠，将定位频率提高为60分钟1次；4)长期停止，陀螺仪和加速度传感器超过二十四小时数据都为0，启动三级休眠，将定位频率提高为4小时1次。
3.如权利要求1所述的低功耗集装箱定位装置，所述能量收集模块包括便携式风力发电装置。
4.如权利要求1所述的低功耗集装箱定位装置，所述能量收集模块包括小型压电换能器。
5.如权利要求1～4任一所述的低功耗集装箱定位装置的定位方法，包括：
采用GPS/北斗双模定位模块通过GPS/北斗获取终端位置信息；
采用陀螺仪+加速度传感器模块来判断所述集装箱的行为状态；
采用GPRS通信模块将经纬度、集装箱开启/关闭状态、电池电量、以及可扩充的温度、湿度信息、胎压信息传输至数据通信服务器；
采用能量收集模块收集风能或者震动的能量，并将其转化成电能存储在存储单元中；
采用蓄电池电量判断模块检测蓄电池电量，当低于某一预设值时，启动能量收集模块的存储单元对蓄电池进行充电；
在所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态后，如果判断处于静止状态时，停止GPS/北斗双模定位模块和GPRS通信模块的运行；
或者当所述陀螺仪+加速度传感器模块判断所述集装箱的行为状态后，根据结果改变定位频率。
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