CN109844796B - 用于监测货物运输过程中的振动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用由便携式监测设备收集的数据来估计易损货物运输过程中易损货物的损坏水平的方法。该方法包括测量与货物相关联的振动数据。振动数据由便携式监测设备的振动传感器监测。该方法还包括响应于测量的振动数据的振幅超过预定阈值而使便携式监测设备中的计数器递增。该方法还包括：确定计数器值是否超过预定值；以及响应于确定计数器值已经超过预定值而生成指示货物损坏的警报。

Description

用于监测货物运输过程中的振动的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请是要求2016年9月1日提交的美国发明专利申请第15/254,449号的优先权的PCT国际申请。上面引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。
背景技术
货物每天在全世界被运输。常常，由于与运输方式有关的振动，货物可能发生损坏。例如，道路上运输的易损货物可能经历多个频率和振幅上的振动，这可以造成易损货物的损坏。这在道路不被维护或状况不佳的区域或国家中更为显著。来自振动的这种损坏通过使易损货物不可销售或者在最好情况下使易损货物损坏到降低产品的等级或整体质量的点而造成产品和价格的大幅损失。然而，难以确定损坏的确切原因，或者与一部分运输过程中的振动有关的损坏的水平。因此，具有用于进行监视并且在振动已经达到大幅损坏货物的点时警告用户的系统将是有利的。
发明内容
本公开内容的一些实施方式涉及一种用于使用由便携式监测设备收集的数据来估计货物运输过程中易损货物的损坏水平的方法。该方法包括测量与货物相关联的振动数据。振动数据由便携式监测设备的振动传感器监测。该方法还包括响应于所测量的振动数据的振幅超过预定阈值而使便携式监测设备中的计数器递增。该方法还包括：确定计数器值是否超过预定值；以及响应于确定计数器值已经超过预定值而生成指示货物损坏的警报。
本公开内容的又一实施方式涉及一种用于确定运输过程中易损货物的损坏水平的系统。该系统包括加速度计，所述加速度计被配置成测量运输过程中传递至易损货物的振动。该系统还包括处理电路，所述处理电路包括存储器和处理器。处理电路与加速度计通信并且被配置成接收与来自加速度计的所测量的振动相关联的振动数据。该系统还包括被配置成在所接收的振动数据的振幅超过预定阈值的情况下生成中断的处理电路。中断使存储在存储器中的计数器值递增。处理电路还被配置成响应于确定计数器值已经超过预定值而生成警报。
本公开内容的又一实施方式包括一种确定由于运输过程中发生的振动造成的易损货物损坏的水平的方法。该方法包括：使用振动传感器测量振动数据，所述振动传感器附接至容纳易损货物的容器并且被配置成测量多个预定频率范围中的每一个处的振动的振幅。该方法还包括：将振动数据发送至便携式监测设备的处理电路；以及使用便携式监测设备的处理电路来确定振动数据是否超过与发生于所述易损货物的损坏相关联的阈值。该方法还包括：使用便携式监测设备，针对每次发生阈值被超过来生成中断信号；以及针对所生成的每个中断信号使便携式监测设备中的计数器递增。该方法包括：确定计数器值是否在预定时段内超过第一预定值；以及响应于确定计数器值已经超过第一预定值而生成指示货物的第一水平损坏的警报。
附图说明
根据下面结合附图的详细描述将更全面地理解本公开内容，其中，相同的附图标记指示相同的元素，附图中：
图1是示出根据示例性实施方式的交通工具中的便携式监测设备向远程服务器发送信号的图；
图2是根据示例性实施方式的图1的便携式监测设备的详细框图；
图3是根据示例性实施方式的图1的远程服务器的详细框图；
图4是根据示例性实施方式的图2中示出的警报模块的详细框图；
图5是示出从交通工具顶部向下看的用于监测易损货物损坏的交通工具中的便携式监测设备的可能安装位置的图；
图6是示出从交通工具的后面向前看的用于监测易损货物损坏的交通工具中便携式监测设备的可能安装位置的图；
图7是用于确定运输的货物的损坏百分比的过程的流程图；
图8是表示位于运输的货物上的加速度计的数据读数的图，其指示施加至运输的货物的振动的频率和振幅；
图9是表示示例性振动中断寄存器读数的图，所述读数指示超过预定阈值的振动水平被施加至运输的货物的次数；
图10是用于向用户警告货物的损坏已经超过或将要超过预定阈值的过程的流程图；
图11是示出关于在模拟运输过程中施加至草莓的振动频谱密度所进行的示例性测量的图表；
图12是示出基于模拟运输过程中的位置和施加的频率的不可销售的草莓的重量百分比的分布图；
图13是示出关于在模拟运输过程中施加至葡萄的振动频谱密度所进行的示例性测量的图表；以及
图14是示出基于模拟运输过程中的位置和施加的频率的不可销售的葡萄的重量百分比的分布图。
具体实施方式
在转向详细说明示例性实施方式的附图之前，应理解的是，本申请不限于说明书中阐述或附图中示出的细节或方法。还应理解的是，术语仅出于描述的目的而不应视为限制。
通常参照附图，示出并描述与运输过程中监测货物有关的系统和方法。本公开内容的各种实施方式的特征包括但不限于：确定运输过程中在哪些振动频率和振幅处货物可能发生损坏；监测与货物运输相关联的振动；以及基于所检测的振动和相关联的振幅来评估可能的货物损坏。例如，估计的正被运输的货物的损坏百分比可以能够基于所监测的振动频率和振幅来确定。在一些实施方式中，损失(例如，在运输结束时不可销售的产品的量)的估计可以能够提供给用户，如运输公司、托运者或货物的采购者。
在一些实施方式中，便携式监测设备可以用来监测货物在运输过程中经受的振动的频率和振幅。便携式监测设备可以能够使用加速度计或其他振动感测设备来监测振动。在一些示例中，便携式监测设备还可以能够确定运输交通工具的位置，从而使得能够将位置数据与振动数据一起提供。便携式监测设备还可以将振动数据与各种其他类型的数据一起传输至远程服务器，在远程服务器处其可以被进一步分析并且发送至一个或更多个用户。在一些示例中，在振动频率和振幅指示预期货物的预定百分比要损坏的情况下，远程服务器和/或便携式监测设备可以发起警报。
现在参照图1，示出了运输货物104的运输交通工具102。便携式监测设备106被示出在运输交通工具102中并且被配置成经由网络112和一个或更多个蜂窝塔110与远程服务器114通信。然后，远程服务器114可以使用由便携式监测设备106发送以及由蜂窝塔110中继的信号来例如确定运输交通工具102的位置。在一些实施方式中，如图1中所示，便携式监测设备106耦接至货物104(例如，固定至容纳运输货物的箱子，固定至货物被放置在其上的托盘，粘附至货物自身等)。在一些实施方式中，便携式监测设备106可以被配置成在交通工具102的封闭空间内，例如在货物区域或外壳内操作。在其他实施方式中，便携式监测设备106在任何其他位置处耦接至运输交通工具102，并且可以物理附接至货物104或可以不物理附接至货物104。应理解的是，在不脱离本公开内容的范围的情况下，便携式监测设备106在运输交通工具102中的定位可以变化。
便携式监测设备106可以包括耦接至便携式监测设备106和/或容纳在便携式监测设备106内的一个或更多个传感器108。传感器108可以包括加速度计、温度传感器、环境光传感器或被配置成感测货物104周围的状况或环境的任何其他传感器。通常，传感器108可以用于例如测量货物或货物附近的温度，感测货物区域中光强度的变化(以确定货物舱门是否打开)以及感测加速力(以确定交通工具102是否在运动中)。传感器还可以用于感测货物104在运输过程中经受的振动的频率和振幅。在图1的实施方式中，传感器108被示出为容纳在便携式监测设备106内；在其他实施方式中，传感器108可以位于运输交通工具102内的任何其他位置中，并且可以与便携式监测设备106集成或可以不与便携式监测设备106集成(例如，传感器108可以经由无线连接与便携式监测设备106无线通信)。
便携式监测设备106被示出为经由网络112和多个蜂窝塔110与远程服务器114通信。网络112可以是或者可以包括被配置成经由各种通信协议中的一个或更多个通信协议在便携式监测设备106与远程服务器114之间传输信息的任何类型的网络(例如，蜂窝网络或其他无线电通信网络、WAN、LAN等)。示出了将蜂窝信号发送至便携式监测设备106的多个蜂窝塔110，蜂窝信号可以被用来估计便携式监测设备106的位置。在一些实施方式中，使用蜂窝三角测量来估计便携式监测设备106的位置。在图1中示出多个蜂窝塔110时，应理解的是，在一些实施方式中，可以单独或与蜂窝信号结合使用其他类型的设备(例如，GPS卫星、其他卫星)，以估计示出的系统中的便携式监测设备106的位置。
现在参照图2，示出了根据一个实施方式的便携式监测设备106的详细框图。通常，便携式监测设备106被示出为包括被配置成便于与例如远程服务器114和/或多个蜂窝塔110的无线通信的发送/接收电路202。发送/接收电路202可以包括例如被配置成从多个蜂窝塔110接收蜂窝信号以及向多个蜂窝塔110发送蜂窝信号的蜂窝收发器。
便携式监测设备106还包括被配置成提供传感器数据的一个或更多个传感器，传感器数据可以由便携式监测设备106和远程服务器114使用以生成警报、监测货物、调节电力管理设置等。例如，便携式监测设备106可以包括用于检测运输交通工具102中的当前温度水平的温度传感器220。温度传感器220可以以给定时间间隔或调度(例如，每五分钟、每十五分钟等)感测温度。然后，温度传感器数据220可以被用来确定当前温度水平是否可能危害货物104(例如，在温暖环境中的冷藏或冷冻食物)，运输交通工具102的制冷系统是否故障等。
作为另一示例，便携式监测设备106可以包括环境光传感器222。环境光传感器222可以感测运输交通工具102的内部的环境光。如果运输交通工具102的车门被打开，则环境光传感器222可以感测到运输交通工具102内部的增加的环境光，并且得到的传感器数据可以被用来指示目的地处的用户已经打开车门，车门不应被打开以及出现了问题等。环境光传感器222可以被配置成在其发生时感测环境光的增加或减少，或者可以被配置成以给定时间间隔或调度(例如，每五分钟、每十五分钟等)感测环境光。
在一个实施方式中，便携式监测设备106包括加速度计224。加速度计224可以感测加速力以确定运输交通工具102是否在运动中。在一些实施方式中，加速度计224可以生成表示感测的振动的信号。信号可以指示振动的持续时间和/或振幅/强度。加速度计224的振动数据可以被用来基于所检测的振动的持续时间和/或强度来确定运输交通工具102正在移动的速率(例如，相对速率或绝对速率)。在一个实施方式中，加速度计224的振动数据被用来确定货物104的损坏百分比。特别是在货物104是易损食品，例如水果和蔬菜的情况下。下面更详细地描述确定货物104的损坏率的过程。在其他实施方式中，加速度计224可以生成指示移动的其他信号，例如重力数据、取向数据、冲击数据等。便携式监测设备106还可以包括各种其他传感器，以及用于经由有线或无线连接与远离便携式监测设备106的传感器进行通信的传感器接口。
便携式监测设备106被示出为包括处理电路206，处理电路206包括处理器208和存储器210。关于图3，远程服务器114被示出为包括处理电路304，处理电路304包括处理器306和存储器308。处理器208、处理器306可以是通用或专用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)、一组处理部件或其他合适的处理部件。处理器208、处理器306可以被配置成执行存储在存储器210、存储器308中或者从其他计算机可读介质(例如CD-ROM、网络存储装置、远程服务器等)接收的计算器代码或指令以执行本文中描述的过程中的一个或更多个。存储器210、存储器308可以包括被配置成存储数据、计算机代码、可执行指令或其他形式的计算机可读信息的一个或更多个数据存储设备(例如，存储单元或设备)。存储器210、存储器308可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器存储装置、临时存储装置、非易失性存储器、闪存、光学存储器或用于存储软件对象和/或计算机指令的任何其他合适的存储器。存储器210、存储器308可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本公开内容中描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。存储器210、存储器308可以经由处理电路206、处理电路304可通信地连接至处理器208、处理器306并且可以包括用于(例如，由处理器208、处理器306)执行本文中描述的一个或更多个过程中的计算机代码。
再参照图2，存储器210被示出为包括用于控制便携式监测设备106的操作的各种模块。各种模块可以包括电力管理模块212、传输模块214、警报模块216、位置模块218和损坏检测模块228。在一个实施方式中，电力管理模块212被配置成出于电力节省和/或通信管理目的来控制便携式监测设备106的活动。例如，便携式监测设备106可以包括电源204，电源204通常可以是或可以包括可能随时间被耗尽的电池或其他电源。电力管理模块212可以基于在给定时间点处设备中可用的电源204的电平来调节便携式监测设备106的活动。电力管理模块还可以基于便携式监测设备106的通常电力使用来调节便携式监测设备106的活动。例如，可以调节便携式监测设备106的活动以确保在计划行程的持续时间内剩余足够的电力。这样的活动可以包括传输调度计划(例如，调节计划以使设备每四小时而不是每一小时发送信号一次)。这样的活动还可以包括基于剩余电池水平来持续监测电池水平并增加或减少设备的传输电力。
传输模块214被配置成控制便携式监测设备106经由发送/接收电路202的传输。在一个示例中，传输模块214可以接收传感器数据并且将传感器数据与信号数据(例如，表示所接收的蜂窝信号的一个或更多个特征的数据)和/或用于传输的其他设备数据一起发送至远程服务器114。在一些实施方式中，传感器数据可以在传输模块214处或者更一般地在便携式监测设备106处被处理，以确定便携式监测设备106的位置。在其他实施方式中，传感器数据可以由远程服务器114发送，其然后可以确定便携式监测设备106的位置。
传输模块214还可以被配置成按计划(例如，每十分钟一次，每小时一次等)生成传输。传输模块214可以基于各种因素来修改传输计划。例如，传输模块214可以单独或与电力管理模块212协调地改变发送至远程服务器14的传输的传输电力(例如，如果电源正在低电运行，如果正在发送警告，如果检测到跳闸情况结束)，或者可以使用不同的频率信道向不同的设备传输。作为另一示例，可以至少部分基于剩余电池寿命来修改传输计划。作为另一示例，如果加速度计224未检测到交通工具移动，则传输模块214可以较不频繁地发送信号。作为另一示例，可以基于便携式监测设备106的位置来调节传输计划(例如，如果交通工具是船并且位置是水体，则设备可以较不频繁地发送信号)。在一些实施方式中，货物在运输中可以切换运输交通工具(例如，从卡车到船或从船到卡车，从一个卡车到另一个卡车)，并且传输模块214可以使用与交通工具的切换有关的信息来调节传输计划。
警报模块216被配置成基于与运输交通工具102有关的当前状况来生成警报或警告。例如，警报模块216可以从温度传感器220接收温度读数并确定该温度对货物有害。警报模块216然后可以生成信号以发送至远程服务器114。作为另一示例，警报模块216可以从环境光传感器222接收增加的环境光的指示，并且确定应当生成警报(例如，因为增加的环境光将指示不应当被打开的门的打开)。作为另一示例，警报模块216可以从电力管理模块212接收低电力指示，并且可以将该指示提供给远程服务器114。此外，警报模块216可以提供对便携式监测设备106的操作是否(以及如何)响应于低电力情况而改变的指示。在一些实施方式中，警报模块216可以基于由位置模块218进行的设备106的当前位置在一个或更多个定义的地理区域(例如，开始位置、目的地、一个或更多个检查点位置、港口等周围的区域)内或刚进入或离开一个或更多个定义的地理区域的确定来生成警报。图4中更详细地描述了警报模块216的活动。
位置模块218被配置成单独或与远程服务器114组合地确定便携式监测设备106和运输交通工具102的当前位置。在一些实施方式中，位置模块218从多个蜂窝塔110接收蜂窝信号并且使用所接收的信号来计算运输交通工具102的位置。例如，位置模块218可以使用蜂窝三角测量，蜂窝三角测量利用多个蜂窝塔110来向便携式监测系统106提供最强信号。位置模块218可以确定蜂窝信号的特征并且使用所述特征来计算位置。例如，位置模块218可以计算信号的接收信号强度指示(RSSI)并且使用RSSI来计算运输交通工具102的位置(例如，基于较强信号指示较接近蜂窝塔的已知位置以及较弱信号指示较远离蜂窝塔的确定)。在一些实施方式中，除RSSI之外的蜂窝信号特性可以单独或与RSSI组合使用。
在一些实施方式中，位置模块218可以使用其他类型的收发器或传感器来单独地或与蜂窝信号组合地帮助确定便携式监测设备106的位置。例如，便携式监测设备106可以包括GPS收发器，该GPS收发器被配置成接收一个或更多个GPS信号并且使用信号确定便携式监测位置106的位置。在一些示例中，便携式监测设备106可以包括Wi-Fi收发器、蓝牙收发器、RFID收发器，或者其他长距或短距通信接口，并且可以使用经由这样的通信接口接收的数据来确定便携式监测设备106的位置。在一个实施方式中，便携式监测设备106使用蜂窝信号作为用于确定便携式监测设备106的位置的主源，并且可以使用从其他辅助源接收的位置数据来确认和/或细化使用蜂窝信号确定的位置。
在一个实施方式中，位置模块218计算运输交通工具102的估计位置，并且可以将估计位置发送至远程服务器114。在其他实施方式中，位置模块218可以基于来自多个蜂窝塔110的传输来确定或检索信号特征，并将信号特征提供至远程服务器114。然后，远程服务器114可以计算运输交通工具102的估计位置。
在一些实施方式中，位置模块218可以确定运输交通工具102自从确定运输交通工具102的位置的先前时间以来是否已经移动。例如，位置模块218可以使用加速度计数据来确定运输交通工具102是否已经移动。加速度计数据可以指示由加速度计224感测的振动振幅和持续时间。位置模块218可以确定振动的振幅和/或持续时间是否超过指示移动(例如，指示运输交通工具102自上次位置更新以来处于运动中)的阈值。作为另一示例，位置模块218可以确定向便携式监测设备106提供信号的多个蜂窝塔110中的一个或更多个蜂窝塔的位置和身份。位置模块218可以比较从用于提供先前传输和当前传输的多个蜂窝塔110接收的信号。如果蜂窝塔110中的一个或更多个蜂窝塔不同，则位置模块218确定运输交通工具102移动过，因为至少一个不同的蜂窝塔110向便携式监测设备106提供了更强的信号。在一个实施方式中，位置模块218将信号特征例如RSSI值与来自先前接收信号的相应的特征进行比较，并且如果特征变化了至少阈值，则位置模块218确定便携式监测设备218已经移动。在一些实施方式中，如下面进一步详细的描述，位置模块218可以基于蜂窝信号与来自加速度计或其他移动检测设备的移动数据的组合来确定是否已经发生移动。在一些实施方式中，位置模块218可以将蜂窝信号特征数据和来自加速度计224的移动数据发送至远程服务器114，并且远程服务器114可以确定是否已经发生便携式监测设备106的移动。
在一个实施方式中，损坏检测模块228被配置成确定正被运输的货物的损坏水平。例如，损坏检测模块228可以提供指示在运输过程中可能已经发生的损坏的百分比的分析。在一些实施方式中，损坏检测模块228可以接收来自加速度计224的数据例如振动数据，并且基于所接收的数据来确定估计的损坏量，如下面更详细的描述。此外，损坏检测模块228可以被配置成与位置模块218通信以提供关于可能已经发生损坏的位置的信息。此外，损坏检测模块228可以被配置成与警报模块216通信以在估计的损坏量超过阈值时生成警报。在一个实施方式中，损坏检测模块228将估计的损坏百分比传送至警报模块216。然后警报模块216进一步被配置成在警报中提供估计的损坏百分比。例如，警报可以以0％至100％的递增量来报告损坏百分比，其中100％指示损坏是100％。因此，如果警报指示20％，则估计货物的20％被损坏。相反，警报可以将货物损坏指示为未损坏货物的百分比。例如，100％将指示所有货物可销售，而20％将指示仅货物的20％可销售。警报报告类型可以由用户可配置。另外，损坏检测模块228可以被配置成与传输模块214通信以将与估计的损坏相关联的数据发送至远程服务器114。例如，损坏检测模块228可以将估计的损坏百分比发送至远程服务器114。
在一些实施方式中，便携式监测设备106可以包括辅助通信电路226，所述辅助通信电路226被配置成能够实现与接近便携式监测设备106(例如，同一交通工具中的设备、运载相关货物的一个或更多个其他相邻交通工具上或交通工具中的设备)的一个或更多个其他设备(例如其他便携式监测设备)的通信。便携式监测设备106可以包括辅助无线电收发器，所述辅助无线电收发器被配置成使用短程、中程或远程通信协议与设备进行通信。可以利用各种通信协议中的一个或更多个通信协议，例如蓝牙、Wi-Fi等。在一些实施方式中，利用通信协议例如基于IEEE 802.15.4标准的那些通信协议。在一些实施方式中，可以利用专用通信协议。在一些实施方式中，辅助通信电路226可以与发送/接收电路202分离。在一些实施方式中，辅助通信电路206可以与发送/接收电路202集成(例如，使得发送/接收电路202包括能够与一个或更多个本地设备以及与多个蜂窝塔110中的一个或更多个蜂窝塔通信的一个或更多个电路)。
在一些实施方式中，辅助通信电路226可以被配置成与多个频率带或信道上的设备进行通信。例如，辅助通信电路226可以包括第一收发器和第二收发器，第一收发器被配置成与第一频率带(例如2.4GHz)上的设备进行通信，第二收发器被配置成与第二频率带(例如433MHz)上的设备进行通信。
在一些示例中，辅助通信电路226可以包括被配置成与不同频率上的特定部件进行通信的专用硬件部件。在其他示例中，辅助通信电路226可以是至少部分地软件定义的，使得可以在不修改硬件的情况下使用软件修改辅助通信电路226所交互的设备以及/或者辅助通信电路226通信的频率。
上面讨论的其他设备可以包括被配置成通过耦接至传感器(例如射频电路)的通信接口与辅助通信电路226通信的一个或更多个传感器。例如，射频电路可以包括一个或更多个传感器所耦接的一个或更多个接口。射频电路可以被配置成将由传感器收集的数据发送至便携式监测设备106，便携式监测设备106可以处理数据以生成警报以及/或者将数据发送至服务器114。在一个实施方式中，射频电路被配置成接收来自位于运输交通工具102内的多个加速度计的数据。在其他示例中，射频电路可以包括被配置成接收来自例如温度传感器、环境光传感器、移动传感器等的其他传感器的数据的一个或更多个预配置接口。在一些实施方式中，射频电路可以被重配置成通过软件和/或简单的硬件重配置来适应不同类型的传感器输入。例如，在一些实施方式中，射频电路可以包括被配置成通过使用处理器可读的指令来实现一个或更多个处理功能的软件定义的射频模块。这样的射频电路可以包括能配置成接收来自多种不同类型的传感器的输入的一个或更多个接口。对不同传感器输入的适应性可以允许容易且廉价地实现对与交通工具中货物的运输相关的各种应用的监测。
现在参照图3，示出了根据一个实施方式的远程服务器例如远程服务器114的详细视图。远程服务器114通常被配置成接收由便携式监测设备106发送的信号并且向便携式监测设备106提供支持。远程服务器114还被配置成经由显示模块316向一个或更多个用户提供信息。远程服务器114还被示出为包括接口302。接口302可以被配置成经由网络112无线地接收数据。在一个实施方式中，接口302是无线通信接口。接口302可以是被配置成接收来自便携式监测设备106的信号的任何类型的无线通信接口。远程服务器114包括处理电路304，处理电路304包括如上面描述的处理器306和存储器308。
如上面描述的，便携式监测设备106的位置模块218的一些活动可以在远程服务器114处执行。例如，存储器308被示出为包括被配置成确定运输交通工具102是否已经从先前位置移动的交通工具移动模块310。交通工具移动模块310可以如上面描述基于加速度计数据和/或蜂窝塔信息来确定运输交通工具102已经移动。此外，存储器308被示出为包括交通工具位置模块312。交通工具位置模块312被配置成计算运输交通工具102的当前位置以及/或者从便携式监测设备106接收当前位置。尽管在一些实施方式中使用便携式监测设备106的位置模块218计算交通工具位置和/或运动，然而在其他实施方式中，可以使用交通工具移动模块310和交通工具位置模块312进行一些或全部的计算。在这样的实施方式中，远程服务器114被配置成经由网络112从便携式监测设备106无线地接收输入，包括在便携式监测设备106处从多个蜂窝塔110接收的信号的信号特征(例如RSSI)，加速度计数据和/或其他传感器和/或通信接口(例如收发器)数据。
如上面描述的，位置模块218和/或交通工具移动模块310可以使用RSSI数据来确定运输交通工具是否已经移动。例如，如果相同的三个蜂窝塔110连续两次向便携式监测设备106提供了最强信号，则可以将信号的RSSI值相互比较。如果RSSI值的差异超过阈值(例如，10％)，则可以确定运输交通工具102正在移动，这是因为便携式监测设备106的位置相对于蜂窝塔已经改变。如果与该组最强的接收信号相关联的蜂窝塔110中的一个或更多个蜂窝塔改变，则在一些实施方式中这可以被解释为指示交通工具移动。
运输交通工具102的位置可以由远程服务器114使用以调节便携式监测设备106的操作。例如，可以使用当前交通工具位置来确定是否应生成警报并发送至便携式监测设备106(例如，与交通工具位置结合的传感器数据是否指示可能的危险情况，或者数据是否指示货物104可能快要被损坏)。作为另一示例，可以使用当前交通工具位置来触发至便携式监测设备106的传输以进入电力节省模式(例如，如果交通工具接近其目的地，则可以不使用电力节省；如果交通工具远离其目的地，则可以激活省电特征)。
便携式监测设备操作模块314可以向便携式监测设备106提供指令。例如，如果由便携式监测设备106生成了警告或警报，则可以更频繁地指示便携式监测设备106发送传感器数据。作为另一示例，如果在便携式监测设备106上检测到低电池或低电力情况，则可以指示便携式监测设备进入其不太频繁地向远程服务器114发送信号的模式。便携式监测设备操作模块314可以被配置成确定新的传输计划并且以其他方式调节便携式监测设备106的操作。
显示模块316被配置成生成与运输交通工具102位置和状态有关的数据以向一个或更多个用户(例如，承运者、接收者、托运者等)显示。例如，显示模块316可以生成示出交通工具的位置、运输过程中监测的振动数据以及/或者货物的其他特征的地图、表格或其他可视化数据。显示可以指示不同时间处的运输交通工具102的位置，运输交通工具102是否已经停止移动以及运输交通工具102在哪里停止移动，以及/或者其他一般行程性质(例如，行程持续时间，覆盖的距离和剩余距离等)。显示模块316还可以生成与由便携式监测设备106或远程服务器114生成的一个或更多个警报或警告有关的数据(例如，超过的振动水平、产品的过度损坏等)。显示模块316还可以生成与便携式监测设备106的电源状态有关的数据(例如，电源是否足够低使得来自便携式监测设备106的更新以后将变得较不频繁)。显示模块316可以定期(例如，每15分钟，每当远程服务器114从便携式监测设备106接收信号时)更新或者可以按规定更新(例如，在运输交通工具102已经到达目的地时，在生成警报或警告时等)。应理解的是，显示模块316可以为任何类型的设备(例如，膝上型电脑、台式电脑、移动设备、平板电脑等)生成任何类型的报告(例如，图像、文本、电子邮件等)，并且可以根据报告的性质为不同用户(例如，第一响应者、监管者)生成报告。可以例如经由网络(例如，使用应用、基于网页的接口等)将由显示模块316生成的数据提供给一个或更多个用户设备。
远程服务器114还被示出为包括用户层级318。在一个实施方式中，远程服务器114存储用户层级318，并且可以从另一源接收对用户层级318的更新。在另一实施方式中，远程服务器114可以被配置成存储并且维护或更新用户层级318。尽管在远程服务器114中示出了用户层级318，但是在其他实施方式中，用户层级可以替选地或另外地被存储在便携式监测设备106中。
用户层级318可以指示负责监督或管理经由运输交通工具102的货物104的运输的多个用户。例如，用户层级318可以包括被分配来监测交通工具的一个或更多个用户，以及被分配来接收与交通工具操作有关的警报或警告的一个或更多个监管者。用户层级中的不同用户可以具有与货物104和运输交通工具102的操作有关的不同级别的责任。在一些实施方式中，用户层级318可以是详述责任的列表并且可以向远程服务器114指示应当为其生成显示数据、警报等的用户列表。
在一个实施方式中，远程服务器114可以在运输交通工具102的正常操作过程中生成针对第一用户(或多个用户)的报告。如果由便携式监测设备106生成警报或警告，则远程服务器114可以生成指示针对第一用户的警报的显示。然后远程服务器114可以接收由第一用户对警报的接收的确认，或者第一用户已经解决了警报的确认。远程服务器114可以在未接收到确认时生成针对第二用户(例如，第一用户的监管者、备用用户等)的警报。用户层级318可以由远程服务器114使用以确定应当给哪些用户哪些警报。例如，可以向第一用户给出一种类型的警报(例如，环境光增加)，而另一种类型的警报(例如，过度振动)可能更适合第二用户。
远程服务器114还被示出为包括损坏货物模块320。在一个实施方式中，损坏货物模块320可以从损坏检测模块228接收正被运输的货物的损坏的估计。在其他实施方式中，损坏货物模块320可以从损坏检测模块228接收与货物损坏有关的数据，并且可以执行计算以确定货物损坏量。在其他实施方式中，损坏货物模块320在从损坏检测模块228接收到货物损坏的估计时可以生成示出估计的货物损坏量的报告。报告可以包括估计的货物损坏百分比、货物可销售性的相关影响、损坏出现的位置、货物到达目的地之前的剩余时间以及基于历史分析的另外的预期损坏的估计。
通常参照图2至图3，应理解的是，便携式监测设备106的各种活动可以由远程服务器114执行，并且反之亦然。便携式监测设备106和远程服务器114可以彼此协调或可以不彼此协调以一般地实现本文中描述的处理。
参照图4，更详细地示出了根据一个实施方式的警报模块216的活动。警报模块216可以基于在便携式监测设备106处接收的各种传感器数据和位置数据来生成警报。例如，警报模块216被示出为包括行程信息402。行程信息402可以包括运输交通工具102的计划路线和/或目的地以及与路线有关的位置数据。如果运输交通工具102已经到达目的地或在目的地的相同地理区域中(基于来自位置模块218的位置数据)，则警报模块216可以抑制一些或者所有可能的警报。例如，如果运输交通工具102中温度升高，但交通工具已经达到其目的地，则警报可以被抑制，这是因为货物已经到达(或者当前正从交通工具被卸载)，所以温度增加不会影响货物。
在一些实施方式中，警报模块216包括行程结束模块406以基于行程信息402、位置信息和/或其他信息来确定运输交通工具102是否已经到达其目的地。在一些实施方式中，警报模块216生成指示货物已经达到其目的地的警报以发送至远程服务器114。警报模块216还可以向电力管理模块212发送信息，电力管理模块212则可以被配置成(例如，当不再需要监测货物时)将便携式监测设备106的各种传感器下电。在一些实施方式中，耦接至便携式监测设备106的发送/接收电路202(例如蜂窝收发器)的SIM卡(或其他可移动存储设备)可以在接收到运输交通工具已经到达目的地的指示时被停用。
行程结束模块406还可以使用其他传感器数据来确定行程的结束。例如，行程结束模块406可以利用来自温度传感器220的温度数据。如果温度突然增加了显著的量(例如，冷冻食物从运输交通工具移除)，则行程结束模块406可以检查交通工具是否在其目的地或接近其目的地。如果是这样，则可以确定温度增加是货物到达目的地的结果(例如，货物区域门被打开以卸载货物的结果)而不是运输交通工具的冷却系统的问题或其他问题。作为另一示例，可以使用来自环境光传感器222的环境光数据。如果环境光突然增加了显著的量(例如，货物从交通工具中被移出而进入阳光中)，则可以确定运输交通工具104的位置是否在目的地或者另一已知的检查点。如果是这样，则可以确定货物正在其目的地处被卸载。如果不是，则可以发出警报，因为货物区域的预期外的打开可能指示对货物的干预或偷盗。作为另一示例，可以使用来自加速度计224的加速度计数据。如果加速度计不再报告振动(指示交通工具已经停止移动)，则可以确定货物已经到达其目的地，而不是确定运输交通工具存在问题或者运输交通工具在码头附近停顿等待码头槽打开。作为又一示例，发送/接收电路202、辅助电路226和/或另一电路(例如，通信电路，例如无线电频率通信设备)可以被配置成与位于目的地处或目的地附近(例如，安装在装载码头上或装载码头附近)的信标或其他信号传输设备通信。便携式监测设备106和/或远程服务器114可以响应于接收来自信标的信号来单独地或与确定便携式监测设备106的位置在目的地位置附近相结合地确定货物已经达到目的地。可以使用位置数据、行程信息、温度数据、环境光数据、加速度计数据和/或其他传感器数据的任何组合来确定行程场景结束。
在一些实施方式中，行程结束模块406可以在到达目的地时自动地生成指示行程已经结束的警报和/或报告以发送至远程服务器114。响应于警报，便携式监测设备106和/或远程服务器114可以生成提供与行程有关的信息的总结报告，例如，行程过程期间一个或更多个位置或者与货物有关的一个或更多个情况(例如，振动数据)的总结。例如，便携式监测设备106和/或远程服务器114可以生成指示与在行程中发生的针对一个或更多个频率的振动振幅的次数有关的信息的报告。在一些实施方式中，可以将总结报告提供给用户，例如，托运者、接收者和/或承运者。在一些实施方式中，报告可以被配置成满足一个或更多个报告要求，例如FDA或其他政府/监管报告要求。
在一些实施方式中，警报模块216包括被配置成确定运输交通工具102何时已经开始行程(或者已经开始行程的特定部分或区段)的行程启动模块404。行程启动模块404可以接收运输交通工具102当前停止的指示，并且可以检查位置数据和传感器数据以确定运输交通工具102何时开始移动。例如，在运输交通工具102开始移动时，加速度计224可以检测振动，其可以由行程启动模块404使用以确定行程已经开始(例如，如果位置在已知开始位置处或已知开始位置附近)。在一些实施方式中，可以单独地或与加速度计224结合地使用其他传感器，例如，光传感器222(例如在移动之前检测门何时已经关闭，表明货物刚被装载/检查)和/或温度传感器220(例如，检测已经开始下降的较高温度，其可以指示货物被装载或门已经被关闭，从而允许制冷开始)。行程启动模块404可以由警报模块216使用以确定何时开始检查警报(例如，忽视在开始行程之前由传感器数据生成的错误警报)。
可以由警报模块216基于例如振动频率和水平来生成警报。如果振动水平超过给定值的次数，则生成警报。这在下面将更详细地描述。警报模块216被示出为包括损坏阈值信息408。例如，损坏阈值信息408可以包括与一个或更多个振动频率相关联的计数器。损坏阈值信息408可以包括特定频率处的振动超过预定值的振动次数。在一些实施方式中，损坏阈值信息408可以在发生次数超过预定次数时生成警报。在一些实施方式中，生成的警报可以提供估计的货物损坏百分比。
现在转向图5，示出了运输交通工具102的自上至下的视图。运输交通工具102被示出为包括许多运送容器502。在一个实施方式中，运送容器502是可堆叠的托盘。然而，运送容器502可以包括可堆叠的箱子、板条箱或其他适用的包装。在一个实施方式中，运送容器502被用作易损货物例如产品的包装。例如，产品可以包括专用产品项，例如草莓、葡萄、桃子等。然而，可设想的是，运送容器可以用于在运输过程中易受来自振动的损坏的所有类型的货物，不仅仅是易损货物。例如，易受振动损坏的非易损货物可以包括但不限于，电子产品、建筑材料、危险材料、消费品(家庭用品、器具等)、汽车或其他通常运输的货物。图5进一步示出了便携式监测设备504。在一个实施方式中，便携式监测设备504可以与上面描述的便携式监测设备106相同。如上面描述的，便携式监测设备504可以包括加速度计506或用于监测由便携式监测设备504经历的振动频率和振幅的其他振动感测设备。在便携式监测设备和/或加速度计定位在运输容器上时，所测量监测的振动频率和振幅可以代表运送容器内货物经历的振动频率和振幅。如图5示出的，便携式监测设备504位于运输交通工具的最后部(即最靠近装载门)，其通常是振动振幅最显著的地方。然而，在一些实施方式中，多个另外的加速度计(未示出)可以定位在运输交通工具内以监测在整个运输交通工具102的各位置处的振动频率和振幅。
图6示出了运输交通工具102自后向前的视图，示出为货物门打开以查看运输交通工具102的内部。示出了许多运送容器502，以及便携式监测设备504和加速度计506。在一个实施方式中，便携式监测设备504被定位在运输交通工具的后部以及运送容器502的最顶部。便携式监测设备504还可以被定位成尽可能靠近运输交通工具102的中心轴线。尽管在图5至图6中便携式监测设备504被示出在一个特定位置中，但是预期到便携式监测设备504可以位于运输交通工具内运送容器经受最大振动的任何地方。尽管便携式监测设备504可以位于运输交通工具内的任何位置，但是通常优选将便携式监测设备504定位在运送容器502紧之上以获得在运输期间存储在运送容器502中的货物经受的最坏情况振动的精确且具有代表性的测量。此外，为了精确地预测货物的损坏水平，如下面描述的，理想的是将便携式监测设备504定位成尽可能靠近最高振动区域。如上面陈述的，可以在整个运输交通工具102中使用另外的加速度计，以提供整个交通工具中的更精确的测量。另外的加速度计可以直接与便携式监测设备504通信。例如，便携式监测设备504可以包括Tx/Rx电路，例如上面描述的Tx/Rx电路202。如上面描述的，Tx/Rx电路可以允许便携式监测设备504经由无线通信网络与另外的加速度计通信。
现在转向图7，示出了说明根据实施方式的用于确定运输过程中的货物损坏百分比的处理700的流程图。在处理框702处，在多个频率处监测振动数据。例如，加速度计506可以监测给定范围(例如，加速度计的范围)内的所有频率，或者加速度计506可以监测频率的子集。例如，加速度计可以仅监测与特定易损货物的最大损坏相关联的那些频率。还监测在每个频率处检测的振动的振幅。在一个实施方式中，如上面描述的，使用加速度计例如包含在便携式监测设备内的加速度计来监测振动。加速度计可以检测X方向、Y方向和Z方向上的振动。此外，加速度计可以监测测量的振动的峰值振幅(Gpeak)以及RMS值(GRMS)两者。在一个实施方式中，处理器例如上面描述的处理器208监测由加速度计提供的测量值以评估监测数据。在一个实施方式中，监测的振动数据可以存储在存储器例如存储器210中。监测的振动数据可以存储在存储器内的临时缓存器中。监测的振动数据可以被存储预定时段例如五分钟以用于分析。然而，也考虑多于五分钟或少于五分钟的预定时段。
现在暂时转向图8，示出了显示根据一个实施方式的例如上面描述的三轴加速度计的输出的数据图800。数据图800示出了针对Z轴802、X轴804和Y轴806的给定频率处的加速度数据。数据图800还示出了中断信号线808。中断信号线808可以从加速度计输出。可替选地，中断信号线808可以由处理器生成，例如上面关于图2描述的。在测量的振动频率的振幅超过预定值时，中断信号线808可以生成中断信号810。中断信号可以是如图8中示出的数字“高”信号，或者数字“低”信号，这取决于处理器的配置。对于数据图800中示出的系统，正被监测的振动的频率是25Hz，并且阈值是859mGpeak。然而，这些值仅是示例性的，并且如下面描述的，给定系统的频率和阈值将取决于正被运输的货物的类型。此外，如下面将更详细讨论的，通常使用加速度计来监测振动的整个频率谱，以提供对货物损坏的更大预测精确性。
现在返回图7，在处理框703处，处理器处理处理框702中收集的监测数据。在一个实施方式中，处理器可以使用上面描述的损坏检测模块228以处理收集的数据。在一个实施方式中，处理器可以确定在所有三个轴上的监测的振动振幅的绝对值。例如，可以使用下面的式1来确定记录的振动的绝对值：
Figure BDA0002007106160000181
式1
此外，在处理框703处，处理器可以进一步将低通滤波器应用于处理框702中监测的振动振幅。例如，低通滤波器可以滤除12Hz以上的所有振动振幅。然而，也考虑大于12Hz的频率和小于12Hz的频率。如下面将更详细地讨论的，经过低通滤波的频率可以基于正被监测的易损货物的类型。
在处理框704处，处理器确定在X方向、Y方向和/或Z方向中的任一个方向上的在一个或更多个监测频率处的测量振幅是否超过预定值。在一个实施方式中，处理器可以确定处理框703处计算的振幅的绝对值是否超过预定最大振幅。在另一实施方式中，预定值是与易损货物相关联的最大振幅。在一个实施方式中，预定值存储在便携式监测设备例如上面描述的便携式监测设备106的存储器中。在另一实施方式中，预定值经由用户接口被输入至便携式监测设备506中。在其他示例中，预定值可以由用户输入至远程服务器114中，远程服务器114然后可以将预定值发送至便携式监测设备506。在另外的示例中，用户可以能够将正被监测的货物的类型输入至便携式监测设备106，便携式监测设备106然后可以基于货物的类型来设置要监测的预定值。
如下面更详细描述的，可以基于正被监测的易损货物的类型来确定预定最大振幅。如果处理器未检测到超过预定值的振动振幅，则处理器返回至处理框702并且继续监测振动数据。如果处理器检测到超过预定阈值的在一个或更多个监测频率处的振动振幅，则在处理框706处使计数器递增。在一个实施方式中，计数器存储在便携式监测设备506例如上面描述的便携式监测设备106的存储器中。在其他实施方式中，计数器可以被存储在便携式监测设备的处理器的寄存器内。
另外，如上面描述的，在一个或更多个监测频率上测量沿X方向、Y方向和/或Z方向的监测频率。在一个实施方式中，一个或更多个监测频率可以是与每个测量轴(例如，X方向、Y方向和/或Z方向)相关联的频率范围。在另一实施方式中，频率范围可以与正被运输的易损货物(或者一般货物)的类型相关联。如下面将更详细描述的，关于，某些频率范围的振动相对于损坏货物可以具有与其他频率范围相比的更显著的影响。因此，在一些实施方式中，监测的频率范围可以取决于货物的类型。在一个实施方式中，用户将正被运输的货物的类型输入便携式监测设备506中，便携式监测设备506然后可以基于正被运输的货物的类型来设置要监测的频率范围。在一个示例中，用户将正被运输的货物类型直接输入便携式监测设备506。在其他示例中，用户可以将正被运输的货物的类型输入远程服务器114，其然后被发送至便携式监测设备506。此外，用户可以将正被运输的货物的类型输入远程服务器114中，远程服务器114然后可以将要监测的频率范围直接发送至便携式监测设备。
暂时转向图9，示出了根据一个实施方式的计数器注册表900。如图9中示出的，中断计数器寄存器902(INT1_CFG)是与检测的超过阈值的频率振幅相关联的计数器。尽管中断计数器寄存器902是示出为与超过预定值振动的频率振幅(例如，处理框703中计算的绝对值)相关联的图9中示出的唯一的中断计数器，但是可设想与不同预定值相关联的多个计数器。例如，可以存在针对Z轴、Y轴和X轴中的每一个的计数器。在其他示例中，可以存在针对振动的多个频率或频率范围的计数器。然而，如上面描述的，可以利用上述的使用单个计数器902对超过预定振幅的每个振动频率进行计数来减少使用便携式监测设备发送和/或存储所需的数据量。
处理700然后在处理框708读取计数器值。在一些示例中，在每个计数器被递增的实例之后读取计数器值。在一个实施方式中，计数器值以预定间隔被读取。例如，计数器值可以每五秒被读取一次。然而，进一步可设想大于五秒或小于五秒的预定间隔。在其他示例中，计数器值可以在处理器例如图2中描述的处理器208的每个扫描循环期间被读取。一旦在处理框708处读取计数器值，在处理框710处将计数器值评估以确定计数器值是否超过预定计数器值。在一个实施方式中，如上面描述的，预定计数器值可以被存储在损坏阈值信息408中。在一个实施方式中，预定计数器值可以是与正被运输的货物的特定损坏水平相关联的值，如下面更详细描述的。在另一实施方式中，预定计数器值被存储在便携式监测设备例如上面描述的便携式监测设备106的存储器中。如果计数器值未超过预定计数器值，则处理700返回至处理框702处监测振动数据。如果将计数器值被确定为超过预定计数器值，则可以在处理框712处生成警报。在一些实施方式中，提供针对每个轴的多个预定计数器值。多个预定计数器值的每一个可以与正被运输的货物的损坏水平相关联。多个预定计数器值可以特定于正被运输的货物类型，如下面描述的。
在一个实施方式中，警报被生成并被发送至远程服务器，例如上面描述的远程服务器114。远程服务器114然后可以向与运输交通工具102相关联的公司或驾驶员发送消息以通知他们正被运输的货物开始发生损坏。例如，远程服务器114可以使用损坏货物模块320来确定是否向驾驶员或公司发出消息。在其他实施方式中，警报可以被存储在便携式监测设备中用以在货物被递送至目的地时访问。然后可以访问生成的警报以确定货物损坏百分比可能是多少。在一些示例中，生成的警报可以包括估计的货物损坏百分比。在一些实施方式中，警报可以包括其他数据例如在何时何地生成警报等。例如，警报数据可以包括来自位置模块的用以示出沿着路径在何处发生警报，以及其他信息例如运输交通工具的速度和行程持续时间。在一个实施方式中，警报数据可以利用损坏货物模块320存储、存储在远程服务器114的存储器304内。
在一些实施方式中，在计数器超过增加值的多个预定计数器值的情况下可以生成多个警报。例如，处理框710中使用的预定计数器值可以是多个预定计数器值之一，其中，每个预定计数器值指示正被运输的货物的进一步的损坏水平。例如，预定计数器值可以关联到10％损坏、25％损坏、40％损坏和50％损坏等。然而，可设想多种配置。在一个实施方式中，用户可以能够选择生成警报的预定计数器值，以及针对每个警报相关联的损坏百分比将是多少。
现在转向图10，描述了根据一个实施方式的用于确定预定计数器值和振动频率的幅度的阈值的处理1000。在处理框1002处，在货物将处于运输过程中时将其封装并放置在运送容器中。然后货物经历在变化的频率和变化的振幅处的振动。在处理框1004处，然后评估货物损坏。在一些实施方式中，基于将被视为不可销售的产品的百分比来评估货物。对于一些产品，可以使用USDA指南来确定损坏水平，例如何时货物被视为不可销售。或者，可以使用USDA指南来示出何时已经造成足够的损坏以导致USDA等级降低。然而，可以使用其他标准，例如由分销商和/或购买者设定的那些标准来确定货物的损坏水平以及/或者何时货物变得不可销售。下面提供针对各种货物的这种确定的示例。最后，在处理框1006处可以确定随时间在一个或更多个频率处的振动振幅的阈值，其等于货物损坏百分比。处理1000可以被执行多次以使得能够在多个频率、振幅和时间段上评估损坏。
图11至图14提供针对各种易损货物使用上面描述的处理1100来确定阈值的示例性说明。图11至图14中示出的结果基于由D.Fischer、W.L.Craig、A.E.Watada、W.Douglas和B.H.Henry进行的题为“Simulated In-Transit Vibration Damage to Packaged FreshMarket Grapes and Strawberries”的研究。然而，应理解的是，可以使用图10至图14中描述的处理进行用于确定其他易损货物的损坏水平的分析。图11示出应用于易损货物的振动谱密度图1100。在该示例中，易损货物是草莓。如图表中示出的，以大约0.12G2/Hz的加速率施加具有2Hz-5Hz的频率范围的主振动分量。主振动分量还具有3Hz的带宽，但也考虑大于3Hz或小于3Hz的带宽。另外，还以大约0.07G2/Hz的加速率施加5Hz-10Hz、10Hz-15Hz、15Hz-20Hz、20Hz-25Hz和25Hz-30Hz的辅助振动频率范围。辅助振动分量具有大约5Hz的带宽。在所有频率上施加的总振幅等于1.4697GRMS。在一个实施方式中，将振动施加至草莓30分钟。然而，可以设想小于30分钟或大于30分钟的时间段。上面描述的值仅是示例性的，并且设想到可以按需要使用多个其他频率、振幅和带宽。
现在转向图12，示出了根据一个实施方式的经历图11中描述的振动的草莓的重量的不可销售的百分比。对于每个频率范围(X轴)，产品基于它们在封装中的位置被评估。在这个示例中，结果通过“顶部盒”、“中间盒”和“底部盒”被划分开，类似于运送过程中草莓如何被封装。例如，草莓通常可以被封装在堆叠成十五行高的盒子中。尽管在整个频率谱上针对每个位置(即，顶部盒、中间盒、底部盒)确定了草莓的损坏，但是在分布图1200中清楚的是，位于顶部盒中的草莓在5Hz-10Hz的范围以及7.5Hz-10Hz范围中经历了显著的损坏，其示出了重量上的大约70％的不可销售的草莓。因此，监测运送容器的最上部可以是确定在运输车辆中将加速度计和/或便携式监测设备定位在何处的重要因素。尽管可以使用多个标准来评估草莓，但是下面的表1示出用于在图12中示出的分析中评估草莓的标准。
Figure BDA0002007106160000211
Figure BDA0002007106160000221
表1：草莓损坏等级标准
使用上面图11和图12收集的结果，可以计算振幅阈值和预定计数器值。基于图12中示出的结果，预定阈值可以被设置为849Gpeak(或者0.6Grms)。在一个实施方式中，可以通过积分在每个频率处测量的振动功率谱密度确定Grms值以确定阈值。例如，图11中示出的振动功率谱密度。在其他实施方式中，例如上面示出的，阈值可以是通过2的平方根乘以Grms计算的峰值
Figure BDA0002007106160000222
此外，假设处理器例如上面描述的便携式监测设备106的处理器208的采样率是1样本/80ms，则可以使用下面的式2来确定指示货物损坏的预定计数器值：
如果计数＞0.03*P/0.08；则失败
式2
在计数等于给定频率处振动的记录峰值数时，P等于单位为秒的测量周期，并且0.03表示货物损坏30％。例如，假设测量周期是十五分钟，则预定的计数数目将需要通过低于337。
图13示出另一示例，其中，易损货物是葡萄。图13包括应用于新鲜葡萄的多个容器的振动谱密度图1300。在该示例中，如上面的，葡萄在其将被运输时首先被封装。如图表中示出的，以大约0.19G2/Hz的加速率施加2Hz-5Hz的频率范围的主振动分量。主振动分量还具有3Hz的带宽，尽管还考虑大于3Hz或小于3Hz的带宽。另外，还以大约0.11G2/Hz的加速率施加5Hz-10Hz、10Hz-15Hz、15Hz-20Hz、20Hz-25Hz和25Hz-30Hz的辅助振动分量范围。辅助振动分量具有大约5Hz的带宽。所有频率上施加的总振幅等于0.75GRMS。在一个实施方式中，将振动施加至葡萄60分钟。然而，可设想小于60分钟或大于60分钟的时间段。上面描述的值仅是示例性的，并且设想到在适用时可以使用多个其他频率、振幅和带宽。
现在转向图14，示出了显示根据一个实施方式的经历图13中描述的振动的葡萄的重量的不可销售的百分比的分布图1400。针对每个频率范围(X轴)，产品基于它们在封装中的位置被评估。在该示例中，结果通过“顶部盒”、“中间盒”和“底部盒”被划分开，类似于运送过程中将如何封装葡萄。例如，葡萄通常可以被封装在堆叠成九行高的盒子中。尽管在整个频谱上针对每个位置(即，顶部盒、中间盒、底部盒)确定了葡萄的损坏，但是在分布图1400中清楚的是，位于顶部盒中的葡萄在5Hz-7.5Hz范围、5Hz-10Hz范围和7.5Hz-10Hz范围中经历了显著损坏。在该示例中，基于破碎葡萄的重量百分比来评估葡萄的损坏。葡萄的损坏水平可以进一步影响可销售性，如葡萄中的重量的12％的破碎可以造成USDA等级降低。
基于图14中示出的结果，预定阈值可以被设置为1.061GPEAK(或0.75Grms)。在一个实施方式中，可以通过积分在每个频率处测量的振动功率谱密度确定Grms值来确定阈值。例如，图13中示出的振动功率谱密度。在其他实施方式中，例如上面示出的，阈值可以是通过根号2的平方根乘以Grms计算的峰值
Figure BDA0002007106160000231
此外，假设处理器例如上面描述的便携式监测设备106的处理器208的采样率是1样本/秒，则可以使用下面的式3来确定指示货物损坏的预定计数器值：
如果计数＞0.03*P，则失败
式3
其中，计数等于给定频率处的振动的记录峰值数，P等于以秒为单位的测量周期，并且0.03表示货物损坏30％。例如，假设测量周期为十五分钟，则预定的计数数量需要通过低于27。
尽管上面的分析对于草莓和葡萄进行，但是设想到上面的处理可以用于提供对可能对易损货物具有的多个频率和振幅上的振动的影响的理解。然后该数据可以用于监测运输中的类似的易损货物以提供与可能的货物损坏有关的数据和/或警报。该数据可以用于帮助确定更好的运输路线，更好的包装解决方案和/或与易损货物的运输相关的其他修改，以减少由运输过程中振动造成的损坏。
各种示例性实施方式中示出的系统和方法的构造和布置仅是说明性的。尽管在该公开内容中仅详细描述了一些实施方式，但是可以进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、取向等的变化)。作为示例，元件的位置可以颠倒或者以其他方式变化并且可以修改或改变离散元件的性质或数量或位置。因此，所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。可以根据可替选实施方式改变或重新排列任何处理或方法步骤的顺序或次序。在不脱离本公开内容的范围的情况下可以在示例性实施方式的设计、操作条件和布置上进行其他替换、修改、变化和省略。
本公开内容考虑了用于实现各种操作的存储器或其他机器可读介质上的方法、系统和程序产品。本公开内容的实施方式可以使用现有的计算机处理器实现，或者通过用于出于该目的或另一目的并入的用于适当系统的专用计算机处理器实现，或者通过硬连线系统实现。本公开内容的范围内的实施方式包括程序产品或存储器，程序产品或存储器包括用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这样的机器可读介质可以是可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。作为示例，这样的机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储设备，或者可以用于以机器可执行的指令或数据结构的形式携带或存储期望的程序代码并且可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何其他介质。上面的组合也包括在机器可读介质的范围内。作为示例，机器可执行指令包括使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行特定功能或功能组的指令和数据。
尽管附图可以示出方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可以与描述的顺序不同。还可以同时执行或部分同时执行两个或更多个步骤。这样的变化将取决于选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这样的变化在本公开内容的范围内。同样地，软件实现可以利用标准编程技术完成，该标准编程技术具有基于规则的逻辑和用以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤的其他逻辑。

Claims (20)

1.一种使用由便携式监测设备收集的数据来估计在易损货物的运输过程中所述易损货物的损坏水平的方法，所述方法包括：
接收指示感兴趣的频率范围的输入；
测量在所述感兴趣的频率范围内产生的振动数据，所述振动数据与所述货物相关联，所述振动数据由所述便携式监测设备的振动传感器监测；
响应于所测量的振动数据的振幅超过预定阈值而使所述便携式监测设备中的计数器递增；
确定所述计数器的值是否超过预定值；以及
响应于确定所述值已经超过所述预定值而生成指示所述货物损坏的警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动数据包括在振动频率的频谱上的振幅数据。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：基于正被监测的货物的类型来设置要监测的振动频率的频谱。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动数据包括在三个振动轴上的振动数据。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于确定所测量的振动数据的振幅已经超过所述预定阈值，使用所述便携式监测设备的处理电路来生成中断。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用所述便携式监测设备将所述计数器值发送至远程服务器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定值表示所述货物的预期损坏水平。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用所述便携式监测设备将所生成的警报发送至远程服务器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所生成的警报包括估计的所述货物的损坏百分比。
10.一种用于确定运输过程中易损货物的损坏水平的系统，所述系统包括：
加速度计，其被配置成接收指示感兴趣的频率范围的输入并测量在运输过程中传递至所述易损货物的在所述感兴趣的频率范围内产生的振动；
处理电路，其包括存储器和处理器，所述处理电路与所述加速度计通信并且被配置成从所述加速度计接收与所测量的振动相关联的振动数据；
所述处理电路被配置成在所接收的振动数据的振幅超过预定阈值的情况下生成中断，所述中断使存储在所述存储器中的计数器值递增；
所述处理电路还被配置成响应于确定所述计数器值已经超过预定值而生成警报；以及
便携式监测设备，其被配置成附接至所述易损货物中、容纳所述易损货物的壳体以及所述易损货物被放置在其上的托盘中的至少一个，所述便携式监测设备包括所述处理电路。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定值表示所述易损货物的预期损坏水平。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定值取决于所述易损货物的类型。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述加速度计还被配置成在第一轴、第二轴和第三轴上监测一个或更多个频率范围，其中，所述频率范围取决于正被监测的易损货物的类型；并且
其中，所述处理电路还被配置成响应于所述便携式监测设备的低电力情况而改变所述便携式监测设备的与电力消耗有关的操作，以确保在计划行程的持续时间内剩余足够的电力。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述振动数据包括针对多个频率范围中的每个频率范围的振幅。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述阈值是用户能配置的。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述处理电路还包括被配置成向远程服务器提供无线通信的发送/接收电路，其中，便携式监测设备被配置成使用所述发送/接收电路将所述警报发送至所述远程服务器。
17.根据权利要求10所述的系统，其中，所述加速度计和所述处理电路被集成在所述便携式监测设备中。
18.一种确定由于运输过程中发生的振动造成的易损货物损坏的水平的方法，所述方法包括：
接收指示感兴趣的频率范围的输入；
使用振动传感器测量在所述感兴趣的频率范围内产生的振动数据，所述振动传感器附接至所述易损货物、容纳所述易损货物的容器以及所述易损货物被放置在其上的托盘中的至少一个，所述振动数据包括多个预定频率范围中的每一个处的振动的振幅测量；
将所述振动数据发送至便携式监测设备的处理电路；
使用所述便携式监测设备的处理电路来确定所述振动数据是否超过与发生于所述易损货物的损坏相关联的阈值；
使用所述便携式监测设备，针对每次发生所述阈值被超过来生成中断信号；
针对所生成的每个中断信号使所述便携式监测设备中的计数器递增；
确定所述计数器的值是否在预定时段内超过第一预定值；以及
响应于确定所述值已经超过所述第一预定值而生成指示所述货物的第一损坏水平的警报。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
确定所述值是否在所述预定时段内超过第二预定值；以及
响应于确定所述值已经超过所述第二预定值而生成指示所述货物的第二损坏水平的第二警报。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述振动传感器在运输过程中经历最大振动量的位置处附接至所述容器。
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