CN108712987A - 运输集装箱和用于监测运输集装箱中的内容物的系统 - Google Patents

Abstract

一种运输集装箱，包括：多个侧壁，包括在至少一个所述侧壁中的门，通过所述门进入所述集装箱的内部以向所述集装箱放入货物或从所述集装箱移走货物。集装箱的底板，包括多个负载支撑梁，每个所述负载支撑梁直接或间接连接至所述集装箱的至少一个侧壁，位于所述负载支撑梁上的多个重力传感器以及位于所述重力传感器上的中间层。所述中间层不与所述侧壁连接以将施加于所述中间层上的载荷转移到所述多个重力传感器中的至少一个上，所述重力传感器检测载荷重量并将所述负载的重量转移到所述多个负载支撑梁中的至少一个上。本发明还扩展到一种用于监测运输集装箱内容物的系统。该系统监测以上重力传感器同时监测放置在运输集装箱内测量运输集装箱的内容物体积的体积传感器。如果运输集装箱内的内容物的重量或体积减小则生成警报。

Description

运输集装箱和用于监测运输集装箱中的内容物的系统

技术领域

本申请涉及一种运输集装箱和用于监测运输集装箱中的内容物的系统。

背景技术

运输容器(例如运输集装箱)用于将货物由一个地方运输至另一地方。

遗憾的是，这些集装箱的内容物经常是窃贼的目标。在集装箱离开之前、运输途中或者在已经到达目的地但未合法卸载之前，窃贼设法进入集装箱，并移走货物。

本发明致力于解决该问题，并提供了一种改进的运输集装箱和用于监测运输集装箱中的内容物的系统。

发明内容

根据本发明的第一实施例，提供了一种运输集装箱，包括：

多个侧壁，包括在至少一个所述侧壁中的门，通过所述门进入所述集装箱的内部以向所述集装箱放入货物或从所述集装箱移走货物；以及

底板，包括多个负载支撑梁，每个所述负载支撑梁直接或间接连接至所述集装箱的至少一个侧壁，位于所述负载支撑梁上的多个重力传感器，以及位于所述重力传感器上的中间层，其中，所述中间层不与所述侧壁连接以将施加于所述中间层上的载荷转移到所述多个重力传感器中的至少一个上，所述重力传感器检测载荷重量并将所述载荷的重量转移到所述多个负载支撑梁中的至少一个上。

所述运输集装箱还可包括设置于所述中间层上的木底板，在使用时将所述负载放置于所述木底板上，并通过所述木底板将所述负载的重量转移到所述中间层上。

所述木底板不与所述侧壁连接，以使得将施加于所述木底板上的任何载荷传递至所述中间层。

在一个实施例中，所述集装箱具有四个侧壁，呈长方形，并且所述负载支撑梁在相对的侧壁之间横跨所述集装箱的宽度连接。

所述中间层由连接到一起形成矩形的两个侧支撑元件和两个端支撑元件构成，其中所述矩形的尺寸小于所述运输集装箱的内部尺寸，以使得所述中间层能适合所述运输集装箱而不接触所述运输集装箱的侧壁，所述中间层包括在所述两个侧支撑元件和所述两个端支撑元件之间连接的多个其他支撑元件。

所述中间层只稍微小于所述运输集装箱的内部尺寸。

在一个实施例中，多个所述支撑元件中的一些沿所述矩形的宽度延伸，所述支撑元件中的一些沿所述矩形的长度延伸，从而形成网状结构。

优选地，所述侧壁中的至少一些在其底部具有与板材连接的下部框架元件以形成完整的侧壁，其中所述负载支撑梁、所述重力传感器、所述中间层和所述木底板的组合高度等于或小于所述下部框架元件的高度。

根据本发明的第二个实施例，提供了一种用于监测运输集装箱的内容物的系统，所述系统包括：

设置在所述运输集装箱的底板中的多个重力传感器，用以测量所述运输集装箱的内容物的重量；

设置在所述运输集装箱内部的至少一个体积传感器，用以测量所述运输集装箱的内容物的体积；

存储器；

通信模块；以及

与所述多个重力传感器、所述至少一个体积传感器和所述通信模块连接的处理器，所述处理器监测所述传感器的输出，如果所述运输集装箱中的内容物的重量或体积减小则生成警报，并在触发警报时通过所述通信模块发射警报信号。

优选地，所述存储器内存储有由所述多个重力传感器和所述至少一个体积传感器测量的初始测量结果，其中所述处理器对从所述多个重力传感器和所述至少一个体积传感器接收到的较为靠后的测量结果与所述初始测量结果进行比较来确定是否触发警报。

所述通信模块为GPRS通信模块。

所述系统还包括与所述处理器连接的定位模块，所述定位模块用于确定所述运输集装箱的位置。

所述定位模块为GPS模块。

在一个实施例中，所述系统还包括与所述处理器连接的门传感器，所述门传感器用于确定何时打开了所述集装箱的门

附图说明

图1示出具有根据本发明的系统的运输集装箱；

图2示出集装箱底板的一部分，说明如何将重力传感器结合到图1中集装箱的底板中；

图3示出组成图1中集装箱的底板的各层的分解图；

图4示出用于监测运输集装箱的内容物的系统的示例框图。

具体实施方式

参考附图，本发明提供了一种运输集装箱和一种用于监测运输集装箱的内容物的系统。

如图1所述的运输容器10的示例称为运输集装箱。

所说明的运输集装箱位于卡车拖车12之上，然而应理解的是在使用中，通常运输集装箱在对其进行装载和卸载的卡车、船和仓库之间移动。

此外，应同时理解的是所举的示例为运输集装箱，本发明可用于移动货物的其他类型的运输集装箱，以监测陆路运货的运货卡车拖车内部，或用于铁运运货的火车车厢内部，或者甚至用于空运运货的运输机内部，此处仅列举几个例子。

因此，在本说明书中使用的术语“运输集装箱”应做广义解释，而不限于下文的示例性描述。

在任何情况下，集装箱10包括多个侧壁14，在示例性示例中具有4个侧壁。

门16包括在至少一个侧壁14中，通过该门进入集装箱10的内部以向集装箱放入货物或从集装箱移走货物。

该集装箱还可以包括顶壁18，虽然一些集装箱顶壁开口，用以异常(abnormal)负载。

集装箱包括底板20，因为可改进底板以允许实现重量监测功能，下文将更详细地描述该底板。

在使用中，打开门16，将待运输的货物22装入集装箱中，然后关闭并通常锁上门16。

将集装箱10运至目的地，在目的地打开集装箱，并取出货物。

所需要的是监测集装箱的内容物，在这种情况下，在运输过程之前、之中和之后，没有授权不能从集装箱移走货物22。

为了方便这一点，根据本发明提供了一种改进的运输集装箱10，对该运输集装箱特别改进用以尤其能够监测集装箱内容物的重量而不需监测集装箱本身的重量。

这提供了一个非常重要的监测方面，例如如果内容物的重量相对于初始负载重量减少，可推测得出已经从集装箱中移走了至少一些货物22。

为了实现上述目的，改进集装箱20的底板以能够监测重量。

参考图2和图3，这些图更详细地示出了图1所示运输集装箱10的底板。

图2示出了沿图3中线2-2的截面图。

在本发明的一个实施例中，底板20由三层构成，这三层可在图3中更清楚地看到。

最底层由在集装箱的两个侧壁14之间直接或间接连接的多个负载支撑梁24构成。

在所示的实施例中，多个负载支撑梁24结合入负载支撑框架26中，该负载支撑框架26与下部框架元件28连接，下部框架元件28为集装箱的组成部分。

可选地，多个负载支撑梁24可与组成集装箱底部的下部框架元件28直接连接。

应理解的是，所示的运输集装箱10通常为具有四个侧壁呈矩形的集装箱。

在这种情况下，负载支撑梁24在相对的侧壁之间横跨集装箱的宽度连接。

多个重力传感器30位于负载支撑梁24之上。

应理解的是，重力传感器30的数量及其在负载支撑梁24上的位置可根据集装箱的尺寸和特殊应用的需要变化，用以提供较大或较小的重量测量灵敏度。

在一个实施例中，该重力传感器为压电重力传感器，但任何合适的重力传感器可用于该应用中。

重力传感器30的关键标准是其能够负载达到施加到集装箱内部的期望的最大负载，并且其灵敏度足以测定集装箱的至少部分内容物何时被取出。

在本发明的一个模型中，使用具有6000千克的承受力、100毫米高度和10千克精度的薄型压电负载传感器。

中间层32位于重力传感器30之上，不与侧壁(14、28)连接，以便将任何施加到中间层32上的负载传递到多个重力传感器30的至少一个上。

在所示的实施例中，中间层32由两个侧支撑元件36和两个端支撑元件38组成，两个侧支撑元件36和两个端支撑元件38连接到一起组成矩形，其中，该矩形的尺寸小于运输集装箱的内部尺寸，以便中间层32能适合运输集装箱而不需要接触运输集装箱的侧壁。

可设想中间层32只稍微小于运输集装箱的内部尺寸，从而紧密贴合到运输集装箱的内部。

中间层32还包括在两个侧支撑元件和两个端支撑元件之间连接的多个其他支撑元件38。

这些其他支撑元件包括沿矩形的宽度延伸的多个支撑元件和沿矩形的长度延伸的多个支撑元件，这两种支撑元件形成网状结构。

因此应当理解中间层32可相对于下部框架元件28移动，并由此相对于集装箱10的侧壁14移动。

如果中间层32固定，位于中间层32之下的重力传感器30将不能检测到真正的重力(如果有的话)变化。

在本发明的一个实施例中，中间层32较矮(low profile)，以保持集装箱的容积，但是仍然在结构上足够牢固以承载其上的负载并将负载成功地平均分配至其支撑点。

在任何情况下，应当理解，在所示构造中，负载的重量被中间层32接收并经至少一个重力传感器30被传递至多个负载支撑梁24的至少一个上。

应当理解，如果集装箱满载，该负载的重量会通过整个中间层32被分配到所有的重力传感器30和所有的负载支撑梁24上，然而如果集装箱只部分装载，重量很可能被分配到中间层32的一部分和重力传感器30和负载支撑梁24的一个或多个上。

底板的最终层，即最上面的层是放置在中间层32上的木底板层34。

木底板层34也不与侧壁(14、28)连接，以使得施加到木底板上的任何负载可被传递到中间层32上，之后传递到上述的重力传感器30和负载支撑梁24上。

应当理解，木底板层32是层底板结构中的最上层，也是用户看到和在使用时将货物22直接在其上装载的层。

还应当理解，该木底板34不一定由木材制成，但可由任何其他合适材料制成，此处只是将木材作为可形成层的较为方便的材料进行描述，因为这是标准的运输集装箱底板的最后部分(finish)。这种最后部分有助于使货物隔热和隔电，同时提供了防滑表面。

上文已经提到侧壁14包括下部框架元件28。

通常标准运输集装箱由钢框架组成，板料连接到钢框架以形成侧壁、顶部和底板。

非常重要的是，由于内部空间确定可被船运的货物的数量，本发明的运输集装箱的内部空间不减小。

为了处理以上问题，负载支撑梁24、重力传感器30、中间层32和木底板34的组合高度大致等于或小于下部框架元件的高度。

现在参考图4，以上所述的重力传感器30结合入用于监测集装箱的内容物的系统中，以下参考该图对其进行详细说明。

用于监测运输集装箱10的内容物的系统包括设置于运输集装箱10的底板内的多个重力传感器30，用以测量运输集装箱的内容物的重量。

至少一个体积传感器40，设置在运输集装箱10的内部用来测量运输集装箱的内容物的体积。

存储器42用于将系统数据存储其中。

在一个实施例中，通信模块44包括GPRS通信模块。通常通信模块44能够与外部服务器通信。外部服务器与安装在多个集装箱上的多个系统通信。

为此，标志号也存储于存储器42中，用以在与外部服务器通信时，能使集装箱系统标识自身。

另外，通信模块44还包括如通过蓝牙技术等的短距离通信能力。

这允许船载系统与手持设备通信，手持设备可用于与集装箱系统配合工作。应当理解，例如，这将允许用户访问船载集装箱系统，执行诸如向处理器发出指令等操作，以进行最初读取和从存储器42读取数据等。

例如，手持设备可以为移动电话、平板设备或蓝牙手表等。

通信模块44还可包括卫星通信模块，以便在其它通信模式不可用时，系统可通过卫星进行通信。

处理器46与多个重力传感器30、至少一个体积传感器40、通信模块44和存储器42连接。

在所示实施例中，示出了4个体积传感器。

在一个实施例中，体积传感器40为包括无线电波发射器和接收器的无线电波系统。在该实施例中，无线电波从发射器发射并被集装箱的内部和货物22进行反射。反射的无线电波被接收器接收。

基于接收的无线电波，在处理器46上执行的软件能够确定货物22的预估体积。

之后，将预估体积与存储的初始体积进行对比，以确定货物体积是否以任何方式减少了。

处理器46按以下方式控制系统工作。

当集装箱装载完成以便运输时，处理器通过多个重力传感器30记录货物22的起始重量，通过体积传感器40记录货物22的起始体积。

这些值记录在存储器42中。

之后，处理器周期性的监测传感器的输出，并将这些输出与存储器42存储的初始值进行对比。

如果运输集装箱中的内容物的重量或体积减少了，处理器46将生成警报。

在触发警报情况下，则报警信号通过通信模块44发送出去。

该系统还可包括与处理器46连接的定位模块48，该定位模块用于在任何时候确定运输集装箱的位置。

在一个实施例中，定位模块48为GPS模块。

除了上述的重力和体积防护装置外，若干其他已知传感器可结合入集装箱中。

例如，该系统还可包括一个或多个与处理器46连接的门传感器(未示出)。

该门传感器用于确定集装箱10的门16何时被打开了。

还可增加传感器用于监测内容物的物理特性的任何变化。能增加的用于实现上述的传感器例如是测量温度、湿度或生物/化学变化的传感器。

例如，生物传感器为检测人类或动物身体产生的热量的被动式(passive)红外传感器。

例如，化学传感器为检测乙醇和甲烷相关气体存在的传感器。

除上述之外，可将相机结合入系统中，该相机可用于记录进入和离开连接有该相机的集装箱的人的图像。

上述的大部分部件结合入PC板中，该PC板具有在处理器46上执行的软件，处理器46组成PC板的一部分。

在处理器46上执行的软件一体化并解释由系统收集的信息，以被承运人、所有者和监管当局使用。

当前的软件包括各种模块用以执行包括但不限于下文的多个功能。

软件负责询问传感器、确定何时向控制服务器发送信息、处理来自服务器的请求和控制集装箱外部的通信。

因此，软件在定制PCB上运行通信模块44。

在实施例中，定制PCB具有几乎独立运行的四个模块，因为这四个模块实现了非专有的协议堆栈。这些堆栈包括GSM/GPRS/3G、GPS、蓝牙4.0和卫星电话。

这需要能与通信模块44通信的特殊软件，该通信模块44进一步按照协议堆栈通信。

该软件还控制从集装箱到控制服务器的通信。一旦有服务器请求的信息，其在内陆时通过GPRS或SMS或在海外时通过卫星消息从集装箱中的设备请求得到该信息。

系统对服务器的响应使用WebApi通过HTTP发送。同一WebApi可处理与手持设备和可穿戴设备的通信。

当以上所说的手持式设备为具有蓝牙4.0互联或网络接入的移动手机或平板电脑时，在手持设备上运行的应用允许设备处理来自集装箱的请求信息、手持设备上的用户确认和为所有者及其代理提供跟踪和业务功能的权限。

该系统还包括电池(未示出)、功率供给和调节模块，用以管理电源，延长电池寿命，来避免由于电池不可用导致系统故障和避免频繁维护。

因此，应当理解本发明提供了一种改进的能够对集装箱的内容物称重的运输集装箱。

上述目的可在不减小集装箱的内部容积的情况下实现。

另外，为避免窃贼移走集装箱的内容物和用任意的重物如石块等代替内容物，体积传感器和重力传感器联合使用来避免上述情况。

体积传感器不独立工作，因为窃贼可以简单地清空存储在集装箱中的盒子，而即使没有通常存储在其中的贵重物品，空盒子的体积也保持不变。

Claims (14)

1.一种运输集装箱，包括：

多个侧壁，包括在至少一个所述侧壁中的门，通过所述门进入所述集装箱的内部以向所述集装箱放入货物或从所述集装箱移走货物；以及

底板，包括多个负载支撑梁，每个所述负载支撑梁直接或间接连接至所述集装箱的至少一个侧壁，位于所述负载支撑梁上的多个重力传感器，以及位于所述重力传感器上的中间层，其中，所述中间层不与所述侧壁连接以将施加于所述中间层上的载荷转移到所述多个重力传感器中的至少一个上，所述重力传感器检测载荷的重量并将所述载荷的重量转移到所述多个负载支撑梁中的至少一个上。

2.根据权利要求1所述的运输集装箱，还包括设置于所述中间层上的木底板，在使用时将所述载荷放置于所述木底板上，并通过所述木底板将所述载荷的重量转移到所述中间层上。

3.根据权利要求2所述的运输集装箱，其中，所述木底板不与所述侧壁连接，以使得将施加于所述木底板上的任何载荷传递至所述中间层。

4.根据前述任一项所述的运输集装箱，其中，所述集装箱具有四个侧壁，呈长方形，并且所述负载支撑梁在相对的侧壁之间横跨所述集装箱的宽度连接。

5.根据前述任一项所述的运输集装箱，其中，所述中间层由连接到一起形成矩形的两个侧支撑元件和两个端支撑元件构成，其中所述矩形的尺寸小于所述运输集装箱的内部尺寸，以使得所述中间层能适合所述运输集装箱而不接触所述运输集装箱的侧壁，所述中间层包括在所述两个侧支撑元件和所述两个端支撑元件之间连接的多个其他支撑元件。

6.根据权利要求5所述的运输集装箱，其中，所述中间层只稍微小于所述运输集装箱的内部尺寸。

7.根据权利要求5或6所述的运输集装箱，其中，多个所述支撑元件中的一些沿所述矩形的宽度延伸，所述支撑元件中的一些沿所述矩形的长度延伸，从而形成网状结构。

8.根据前述任一项所述的运输集装箱，其中，所述侧壁中的至少一些在其底部具有与板材连接的下部框架元件以形成完整的侧壁，其中所述负载支撑梁、所述重力传感器、所述中间层和所述木底板的组合高度等于或小于所述下部框架元件的高度。

9.一种用于监测运输集装箱的内容物的系统，所述系统包括：

设置在所述运输集装箱的底板中的多个重力传感器，用以测量所述运输集装箱的内容物的重量；

设置在所述运输集装箱内部的至少一个体积传感器，用以测量所述运输集装箱的内容物的体积；

存储器；

通信模块；以及

与所述多个重力传感器、所述至少一个体积传感器和所述通信模块连接的处理器，所述处理器监测所述传感器的输出，如果所述运输集装箱中的内容物的重量或体积减小则生成警报，并在触发警报时通过所述通信模块发射警报信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述存储器内存储有由所述多个重力传感器和所述至少一个体积传感器测量的初始测量结果，其中所述处理器对从所述多个重力传感器和所述至少一个体积传感器接收到的较为靠后的测量结果与所述初始测量结果进行比较来确定是否触发警报。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，所述通信模块为GPRS通信模块。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的系统，还包括与所述处理器连接的定位模块，所述定位模块用于确定所述运输集装箱的位置。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述定位模块为GPS模块。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的系统，还包括与所述处理器连接的门传感器，所述门传感器用于确定何时打开了所述集装箱的门。