CN111885193A - 一种智能冷藏集装箱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能冷藏集装箱系统，其包括后台监控系统以及部署在各集装箱上的监控模块；各监控模块与所述后台监控系统通信连接。监控模块用于监测集装箱内部的环境参数以及活动的物体，同时对集装箱进行定位，并监测其箱门的开关装置。监控模块可已将这些数据上传至后台监控系统。通过对集装箱的内部环境进行监测，可及时发现集装箱内部环境的变化，以便管理人员及时处置集装箱的异常情况。通过对集装箱的载重进行监测，可根据集装箱空重载状态报警，判断集装箱状态，提高集装箱使用率。该系统无需人工现场抄录，减少码头、运输船、卡车司机监控的劳动力，降低人力成本，避免人为数据采集失误，提升数据采集准确性。

Description

一种智能冷藏集装箱系统
技术领域
本发明涉及集装箱监控领域，特别涉及一种智能冷藏集装箱系统。
背景技术
随着贸易全球化的发展，集装箱航运业也紧跟贸易的脚步，行业对于物流过程中的安全及时效性要求越来越高。集装箱改变世界贸易，公司及客户都希望通过各种方式能够了解货物的位置及状态，因此集装箱多信息采集与数据信息整合就尤为重要。
现有的智能集装箱系统以定位集装箱信息、采集集装箱温湿度状态、箱门开关等信息为主，并没有完善的智能冷藏集装箱系统。经常有犯罪分子利用集装箱进行货物走私或者偷渡犯罪，而集装箱为全封闭机构，监管人员难以随意对集装箱内部进行核查，这为打击犯罪制造了困难。
此外，某些集装箱中的货物需要在保存在特定的环境下，例如某些需要冷藏的药物和食品。这些产品的在运输过程中需要时刻监控其内部的温度，而现有技术中，各集装箱中的温度通常需要运输的司机自行监控，这会给货物的运输过程引入不确定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能冷藏集装箱系统，该系统通过在集装箱中设置监控模块，通过远程监控集装箱的各个参数，实现了运输过程的监管和货物状态的监控预警。
本发明的技术方案是：
一种智能冷藏集装箱系统，其包括后台监控系统以及部署在各集装箱上的监控模块；各所述监控模块与所述后台监控系统通信连接；
所述监控模块包括箱内监控模组、箱外监控模组；
所述箱内监控模组设置在集装箱内部，包括工控机、红外摄像机、传感器装置；所述红外摄像机以及所述传感器装置与所述工控机连接；所述工控机被配置为通过所述红外摄像机获取集装箱内的图像，并检测集装箱内的移动物体；所述传感器装置包括环境监测传感器、温度湿度传感器以及重量传感器；
所述箱外监控模组包括与所述工控机通信连接的定位组件、通讯组件以及箱门开关传感器；所述定位组件包括GPS定位装置、北斗定位装置以及基站辅助定位装置；所述通讯组件包括有线通讯装置以及无线通讯装置；
所述工控机通过所述箱门开关传感器检测所述集装箱的箱门开关状态，通过所述定位组件检测所述集装箱的位置，并通过所述无线通讯装置与所述后台监控系统通信连接。
本发明的进一步改进在于，检测集装箱内的移动物体的过程中，从集装箱的图像中选取具有一定时间间隔的两帧图像，对两帧图像进行帧差分处理，对差分图像进行预处理；当预处理后的差分图像中像素亮总和大于阈值时，判断集装箱中有活动物体，所述工控机通过所述无线通讯装置将检测到活动物体的两帧图像上传至所述后台监控系统。
本发明的进一步改进在于，所述环境监测传感器用于监测集装箱内部的氧气、硫化氢、二氧化碳的含量。
本发明的进一步改进在于，所述无线通讯装置通过5G/4G/3G/2G/蓝牙/WiFi/ZigBee/NBIoT中的一种或多种的组合与后台监控系统通信连接。
本发明的进一步改进在于，所述箱外监控模组包括锂电池供电装置；所述锂电池供电装置被配置为电量较低时通过所述通讯组件上报低电压警报，并在环境温度低于4℃时，停止充电。
本发明的进一步改进在于，所述后台监控系统包括：
箱内监控数据接收模组，用于接收所述箱内监控模组上传的数据；
箱外监控数据接收模组，用于接收所述箱外监控模组上传的数据；
状态监控模组，包括集装箱定位监控模块、行驶路线优化模块、状态预警模块以及设备在线升级模块；
所述集装箱定位监控模块用于根据所述箱外监控数据接收模组接收的定位数据对集装箱的位置进行监控；
所述行驶路线优化模块用于根据所述集装箱的定位数据以及集装箱的目的地对该集装箱的运输路线进行优化，并将优化后的路线发送至司机的手机；
所述状态预警模块用于根据所述箱内监控数据接收模组以及箱外监控数据接收模组接收的数据对集装箱的状态进行判断，当某项参数异常时，向监管人员以及司机发送预警信息；
所述设备在线升级模块用于向各集装箱的监控模块发送升级程序包，以便各所述监控模块在线升级其内部软件。
本发明的有益技术效果为：该系统无需人工现场抄录，减少码头、运输船、卡车司机监控的劳动力，降低人力成本，避免人为数据采集失误，提升数据采集准确性。通过对集装箱的内部环境进行监测，可及时发现集装箱内部环境的变化，以便管理人员及时处置集装箱的异常情况。通过对集装箱的载重进行监测，可根据集装箱空重载状态报警，判断集装箱状态，提高集装箱使用率。
附图说明
图1为监控模块的结构框图；
图2为后台监控系统的结构框图。
具体实施方式
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种智能冷藏集装箱系统，该系统将智能监测模块与视频图像处理技术结合，实现集装箱内多种数据采集。
如图1、2所示，为了实现上述目的，本发明提供了一种智能冷藏集装箱系统，其包括后台监控系统以及部署在各集装箱上的监控模块。各监控模块用于采集集装箱的各种参数，其与后台监控系统通信连接，并将采集到的参数上传至后台监控系统。
具体的，监控模块包括设置在集装箱外侧的箱外监控模组SMATRCONV-OUT、箱内监控模组SMATRCONV-IN。箱外监控模组用于负责通信、定位以及监控集装箱的开关门动作。箱内监控模组用于获取集装箱内部的图像、温度、湿度、重量等环境参数。
箱内监控模组设置在集装箱内部，包括工控机、红外摄像机、传感器装置。红外摄像机以及传感器装置与工控机电性连接。工控机被配置为通过红外摄像机获取集装箱内的图像，并检测集装箱内的移动物体。传感器装置包括环境监测传感器、温度湿度传感器以及重量传感器。环境监测传感器为多个传感器构成的复合传感器，用于监测集装箱内部的氧气、硫化氢、二氧化碳等气体的含量。温度湿度传感器用于集装箱内部的湿度和温度。重量传感器用于检测集装箱的载重。
箱外监控模组包括与工控机通信连接的定位组件、通讯组件以及箱门开关传感器。定位组件包括GPS定位装置、北斗定位装置以及基站辅助定位装置，用于获取集装箱的位置信息。通讯组件包括有线通讯装置以及无线通讯装置。
在运行过程中，工控机通过箱门开关传感器检测集装箱的箱门开关状态，通过定位组件检测所述集装箱的位置，并通过无线通讯装置与所述后台监控系统通信连接。
在常规运行状态下，各工控机可作为监控模块的控制组件，各传感器的数据均由工控机进行转发。在工控机无法工作时，定位组件和通讯组件中的微控制器可接管监控模块，并定时上传定位数据，以便监控模块工作保持最基本的定位功能。
工控机与红外摄像机相配合可检测集装箱内的移动物体，此功仅能在集装箱内有剩余空间的情况下使用。检测集装箱内的移动物体的过程中，从集装箱的图像中选取具有一定时间间隔的两帧图像，对两帧图像进行帧差分处理，得到差分图像，如果没有移动物体，则两帧的差分图像应该接近纯黑。对差分图像进行预处理；当预处理后的差分图像中像素亮总和大于阈值时，表明两帧图像之间存在较大的区别，因此可判断集装箱中有活动物体。检测到活动物体后，工控机通过无线通讯装置将检测到活动物体的两帧图像上传至所述后台监控系统。采用此功能，可检测集装箱内异常出现的人或动物，以便集装箱服务提供商以及监管机构及时检测到集装箱内侵入的人或动物。
本实施例中，通讯组件的无线通讯装置通过5G/4G/3G/2G/蓝牙/WiFi/ZigBee/NBIoT中的一种或多种的组合与后台监控系统通信连接。此外，ZigBee和NBIoT的通信方式还可以在临近的集装箱之间互相通信连接，组成物联网。
本实施例中，箱外监控模组还包括锂电池供电装置；锂电池供电装置被配置为电量较低时通过通讯组件上报低电压警报，并在环境温度低于4℃时，停止充电。
本实施例中，监控模块中各模组采用工业级器件，满足-40℃～85℃极端环境稳定工作，各模组的连接采用多重可靠的密封设计，并采用航空级航空插头与外部设备连接，保障设备在日晒雨淋环境下可靠工作。
本实施例中，后台监控系统可采用物理服务器或者云服务器进行实现，后台监控系统包括：
箱内监控数据接收模组，用于接收并存储箱内监控模组上传的数据；
箱外监控数据接收模组，用于接收并存储箱外监控模组上传的数据；
状态监控模组，包括集装箱定位监控模块、行驶路线优化模块、状态预警模块以及设备在线升级模块。
上述的箱内监控数据接收模组、箱外监控数据接收模组以及状态监控模组可采用软件进行实现，也可采用软件和硬件结合的方式进行实现。
具体的，状态监控模组中的集装箱定位监控模块用于根据箱外监控数据接收模组接收的定位数据对集装箱的位置进行监控。进一步，根据定位信息可以监控集装箱的运输轨迹以及运输进度，以便出现意外时进行及时响应。
状态监控模组中的行驶路线优化模块用于根据集装箱的定位数据以及集装箱的目的地对该集装箱的运输路线进行优化，并将优化后的路线发送至司机的手机。该线路优化过程可采用第三方的地图SDK接口进行实现。
状态监控模组中的状态预警模块用于根据所述箱内监控数据接收模组以及箱外监控数据接收模组接收的数据对集装箱的状态进行判断，当某项参数异常时，向监管人员以及司机发送预警信息。参数异常包括集装箱内的温度、湿度、气体成分异常、集装箱内的重量异常变化、在集装箱内检测到移动物体等情况。
所述设备在线升级模块用于向各集装箱的监控模块发送升级程序包，以便各所述监控模块在线升级其内部软件。
该系统无需人工现场抄录，减少码头、运输船、卡车司机监控的劳动力，降低人力成本，避免人为数据采集失误，提升数据采集准确性。

Claims (6)

1.一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于包括后台监控系统以及部署在各集装箱上的监控模块；各所述监控模块与所述后台监控系统通信连接；
所述监控模块包括箱内监控模组、箱外监控模组；
所述箱内监控模组设置在集装箱内部，包括工控机、红外摄像机、传感器装置；所述红外摄像机以及所述传感器装置与所述工控机连接；所述工控机被配置为通过所述红外摄像机获取集装箱内的图像，并检测集装箱内的移动物体；所述传感器装置包括环境监测传感器、温度湿度传感器以及重量传感器；
所述箱外监控模组包括与所述工控机通信连接的定位组件、通讯组件以及箱门开关传感器；所述定位组件包括GPS定位装置、北斗定位装置以及基站辅助定位装置；所述通讯组件包括有线通讯装置以及无线通讯装置；
所述工控机通过所述箱门开关传感器检测所述集装箱的箱门开关状态，通过所述定位组件检测所述集装箱的位置，并通过所述无线通讯装置与所述后台监控系统通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于，检测集装箱内的移动物体的过程中，从集装箱的图像中选取具有一定时间间隔的两帧图像，对两帧图像进行帧差分处理，对差分图像进行预处理；当预处理后的差分图像中像素亮总和大于阈值时，判断集装箱中有活动物体，所述工控机通过所述无线通讯装置将检测到活动物体的两帧图像上传至所述后台监控系统。
3.根据权利要求1所述的一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于，所述环境监测传感器用于监测集装箱内部的氧气、硫化氢、二氧化碳的含量。
4.根据权利要求1所述的一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于，所述无线通讯装置通过5G/4G/3G/2G/蓝牙/WiFi/ZigBee/NBIoT中的一种或多种的组合与后台监控系统通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于，所述箱外监控模组包括锂电池供电装置；所述锂电池供电装置被配置为电量较低时通过所述通讯组件上报低电压警报，并在环境温度低于4℃时，停止充电。
6.根据权利要求1所述的一种智能冷藏集装箱系统，其特征在于，所述后台监控系统包括：
箱内监控数据接收模组，用于接收所述箱内监控模组上传的数据；
箱外监控数据接收模组，用于接收所述箱外监控模组上传的数据；
状态监控模组，包括集装箱定位监控模块、行驶路线优化模块、状态预警模块以及设备在线升级模块；
所述集装箱定位监控模块用于根据所述箱外监控数据接收模组接收的定位数据对集装箱的位置进行监控；
所述行驶路线优化模块用于根据所述集装箱的定位数据以及集装箱的目的地对该集装箱的运输路线进行优化，并将优化后的路线发送至司机的手机；
所述状态预警模块用于根据所述箱内监控数据接收模组以及箱外监控数据接收模组接收的数据对集装箱的状态进行判断，当某项参数异常时，向监管人员以及司机发送预警信息；
所述设备在线升级模块用于向各集装箱的监控模块发送升级程序包，以便各所述监控模块在线升级其内部软件。
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