CN112286118A - 一种卫星运输工况智能监控系统及带有该系统的包装箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星运输工况智能监控系统及带有该系统的包装箱。包括传感单元、采集存储控制单元、本地监控单元、远程监视单元、执行单元和供电单元；传感单元采集卫星包装箱内的温度、湿度、振动、实时图像，包装箱外环境的温湿度和大气压数据，以及包装箱内外的压差数据并传输给采集存储控制单元；采集存储控制单元通过有线或无线方式连接本地监控单元、远程监视单元，采集存储控制单元连接执行单元，供电单元为系统各单元供电。本发明从整体和各子单元的优化设计实现了包装箱内卫星工况的自动监控和调整，使包装箱满足飞机、铁路、公路、吊装、转运、停放、检漏等不同工况下的使用要求，提高了整个运输过程中的稳定性和安全性。

Description

一种卫星运输工况智能监控系统及带有该系统的包装箱

技术领域

本发明涉及航空航天工程的运输工况监测装备领域，特别涉及一种卫星运输工况智能监控系统，及带有该系统的包装箱。

背景技术

通常，卫星在制造地进行装配、集成、测试等阶段的工作，随后通过运输设备运输至发射场进行发射。随着我国航空航天事业的高速发展，近年来我国的卫星发射次数有了飞速的增长。而随着卫星发射频率、卫星载荷设备尺寸和精密化程度越来越高，在运输过程如何对保证卫星状态的稳定成为重要的要求。目前，卫星通常采用专用的包装箱实现运输，包装箱作为产品运输、存储、检漏容器使用，具备温度控制、湿度控制、压力控制、减振、气密、箱内环境测控等功能，同时还应满足包装箱开合及起吊时的可靠性、安全性要求。采用包装箱运输卫星要经过公路、飞机和铁路运输等多个环节的转运，因此要求满足各种运输环节的要求。如包装箱抵达机场后，要经历在机场停放、飞机装箱和空运飞行环节，经过数小时才能进行飞机装箱。期间对包装箱的外形尺寸、减振功能、内部温度、湿度、气密性等提出了非常高的要求。因而通过控制装置对包装箱内部环境进行监测并调节，以保持包装箱内环境如温度、湿度、压力等参数的稳定。已经成为卫星运输过程中必不可少的一部分。

CN 107368025公开了一种用于双星运输的集成监控装置，在两个集装箱中分别装有卫星数据采集控制装置、视频监控摄像装置和控制柜；两个控制柜互联，同时与上位机连接。CN 102774576公开了一种遥感卫星通用运输包装箱，数据采集及控制系统分别与温湿度传感器、压力传感器、振动传感器、冲击传感器等进行电通信，并与远程控制终端进行电通信以对遥感卫星运输进行远程实时控制。但上述系统仍然存在监视与控制方式较简单，难以在复杂运输条件下实现有效监控的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种卫星运输工况智能监控系统，及带有该系统的包装箱。

本发明完整的技术方案包括：

一种卫星运输工况智能监控系统，包括传感单元、采集存储控制单元、本地监控单元、远程监视单元、执行单元和供电单元；

所述传感单元采集卫星包装箱内的温度、湿度、振动和实时图像，包装箱外环境的温湿度和大气压数据，以及包装箱内外的压差数据并传输给采集存储控制单元；

所述采集存储控制单元通过有线或无线方式连接本地监控单元、远程监视单元，采集存储控制单元连接执行单元，所述供电单元为系统各单元供电；

所述传感单元包括箱内传感子单元和箱外传感子单元，所述箱内传感子单元包括箱内温湿度传感模组、压差传感模组、振动传感模组、数字摄像模组和高低压传感模组；所述箱外传感子单元包括环境温湿度传感模组和大气压传感模组；

所述箱内温湿度传感模组包括4个温湿度传感器，分别安装于卫星包装箱内，4个温湿度传感器分别采集箱内不同位置处的温湿度数据并传送给采集存储控制单元；

所述压差传感模组包括2个压差传感器，分别安装于卫星包装箱底，2个压差传感器采集箱内和箱外环境的压差数据并传送给采集存储控制单元；

振动传感模组包括8个三向振动传感器，分别安装于卫星包装箱内的减振器上， 8个三向振动传感器分别采集箱内不同位置上的卫星振动数据并传送给采集存储控制单元；

所述数字摄像模组包括4个数字摄像机，分别安装于卫星包装箱内， 4个数字摄像机分别采集箱内不同位置上的实时视频图像数据并传送给采集存储控制单元；

所述高低压传感模组包括1个高压传感器和1个低压传感器，高、低压传感器与执行单元的充排气组件相配合使用，执行充气和排气功能；

所述箱外传感子单元中，所述环境温湿度传感模组包括2个环境温湿度传感器，分别采集箱外环境的温湿度数据并传送给采集存储控制单元；所述大气压传感模组包括2个大气压传感器，分别安装于箱体外侧，分别采集箱外环境的气压数据并传送给采集存储控制单元；

所述采集存储控制单元由工控机、数字硬盘录像机、本地北斗导航模块、交换机、无线网桥、驱动电路、状态反馈电路、硬采开关组成；

所述工控机包括主机、同步采集卡、异步采集卡、数字I/O卡、信号适配器以及操作系统；

所述工控机主机通过同步采集卡连接振动传感模组；工控机主机通过异步采集卡连接箱内温湿度传感模组、压差传感模组、温湿度传感模组和大气压传感模组；工控机主机通过数字I/O卡连接执行单元和硬采开关；所述信号适配器为在每一路传感器的输出信号后增加的阻抗匹配电路；

所述数字硬盘录像机用来对视频数据进行存储，数字硬盘录像机连接数字摄像模组；

所述本地北斗导航模块安装在包装箱外部；本地北斗导航模块通过北斗卫星的短报文功能，将现场采集的经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力、振动冲击包络数据传输到远程监视单元；

工控机和数字硬盘录像机连接交换机，交换机将工控机信号和数字硬盘录像机信号汇在一起，用网线将其输出至无线网桥；无线网桥安装在包装箱罩上圆弧处，通过有线网口连接交换机，并具有无线通信功能；无线网桥的信号发射装置外露在箱外，用于接收发射信号；

数字I/O卡通过驱动电路连接执行单元，驱动电路接收I/O口的信号，并路控制执行部件；执行单元的执行情况信息通过状态反馈电路输入到I/O口，供工控机主机判读；

所述硬采开关用以在包装箱吊装时，脱离本地监控单元对箱内环境数据进行独立自动采集，所述硬采开关为自复位开关；

所述采集存储控制单元上配置有采集存储软件，所述采集存储软件完成数据采集、处理与存储工作；

所述本地监控单元由笔记本电脑和本地监控系统软件组成，所述笔记本电脑具备有线网口和无线网桥配置；所述本地监控系统软件具备数据采集、存储、分析功能；

所述远程监视单元由大屏台式机、远程北斗导航模块和远程监视端软件组成；通过北斗卫星的短报文功能，接收现场采集的经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力、振动冲击包络数据；

所述执行单元包括空调组件、充排气组件、检漏风机组件、干燥风机组件和LED灯带组件；

所述空调组件包括整体式车载定频空调，采用380VAC供电，使用空调控制器及笔记本电脑控制；单台空调制冷量为8000W，制热采用电加热管加热，功耗为6000W；

所述充排气组件构成为：包装箱外壁安装的一套配气台，配气台内包含有自动充排气电磁阀各一个、手动充排气阀门及管路，配气台与外接气瓶连接并同时连接传感单元的高低压传感模组；当压差值超过设置的压差上下限时，笔记本电脑发出控制信号，打开或关闭充排气阀，并通过状态反馈电路，用笔记本电脑显示充排气阀工作状态，自动调节箱内压力，保持箱内外压差在设定范围，实现自动充排气控制；

在除空运之外的其他运输环节途中，通过传感单元的压差传感模组监控箱体内外的压差数据，并由采集存储控制单元接受本地监控单元指令或者按照预设的指令，通过执行单元中的充排气组件进行实时控制，确保包装箱在除空运之外的其他运输环节途中压力在正压500～3000Pa的范围之内；

在空运环节的飞机起飞和降落过程中，通过本地北斗导航模块将实时采集的海拔数据传送给采集存储控制单元，采集存储控制单元通过海拔数据的变化，通过海拔高度和大气压力的对应关系计算出箱外环境的压力变化速度，并控制执行单元的充排气组件进行适应性调整，控制排气和充气的速度；

所述检漏风机组件构成为：包装箱底安装有4个检漏风机，风机可由笔记本电脑远程控制，也可用手动风机开关进行本地控制；通过状态反馈电路，用指示灯和笔记本电脑显示风机工作状态；

所述LED灯带组件用来给箱内照明，为摄像机提供照明；

所述干燥风机单元用于当需要进行需要箱内干燥时，控制信号打开风机，风机运行，将大湿度的气体吸入，经过干燥剂干燥后，再将干燥的气体吹出，以实现对箱内气体的干燥。

带有所述的卫星运输工况智能监控系统的卫星包装箱。

本发明相对于现有技术的优点为：

1.根据计算和实际运输情况，对数据采集方式进行了优化式的设计，由于振动频率一般为几十赫兹，最高不超过200Hz，不存在高频冲击的情况，因此只需考虑振动即可，根据计算与实际验证，采样速率至少为被采信号的2倍以上，使用同步采集卡，选择1kHz的采样频率对力学信号进行采集。而温湿压信号为缓变量，采用异步采集卡，选择10Hz的采样频率对信号进行采集。实现了包装箱内24路振动数据的同步采集和存储和箱内外温度、湿度、压差各路数据的异步采集和存储。在不改变监控精度的条件下并节省了工控机采集工序与内存消耗，提高了效率。

2.采用了包括传感单元、采集存储控制单元、本地监控单元、远程监视单元、执行单元和供电单元在内的整体设计，根据传感器设计、数据自动采集处理、软件智能决策及自动执行调整等，实现了包装箱内卫星工况的自动监控和调整，如自动充排气等。并在必要时可采用人工干预的方式，提高了整个运输过程卫星工况的稳定性和安全性。

3.针对各种工况进行了对应性设计，如针对包装箱吊装时设计了硬采开关，可脱离笔记本电脑，对箱内环境数据进行自动采集，给使用带来方便，提高了整个系统的自动化和智能化。使包装箱满足飞机、铁路、公路、吊装、转运、停放、检漏等不同工况下的使用要求。

4.监控系统具有同步采集、无线通讯、视频监视、远程监视等功能，可扩展性强，兼容性好，利于型谱化，可在各种型号的部组件储运环境监控包装箱上推广使用，还可应用于相关环境监控的其他领域。

附图说明

图1为本发明公开的一种卫星运输工况智能监控系统整体构成图。

图2a为传感单元构成图，图2b为采集存储控制单元构成图，图2c为执行单元构成图，图2d为供电单元构成图，图2e为本地监控单元构成图，图2f为远程监视单元构成图。

图3为包装箱内LED灯带布置示意图。

图4a为海运时的供电接口示意图，图4b为路运、厂房内使用时的供电接口。

图5为采集存储软件结构图。

图6为本地监控软件结构图。

图7为远程监视软件结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。

如图1、图2a-图2f所示，本发明所公开的卫星运输工况智能监控系统，

一种卫星运输工况智能监控系统，包括传感单元、采集存储控制单元、本地监控单元、远程监视单元、执行单元和供电单元；

传感单元采集箱内的温度、湿度、振动、实时图像，箱外环境的温湿度和大气压数据，以及箱内外的压差等数据并传输给采集存储控制单元。

采集存储控制单元通过有线或无线方式连接本地监控单元，采集存储控制单元连接远程监视单元，采集存储控制单元连接执行单元，供电单元为系统各单元供电。下面对各单元构成进行详细介绍：

（一）传感单元

如图2a所示，该传感单元包括箱内传感子单元和箱外传感子单元，箱内传感子单元包括箱内温湿度传感模组、压差传感模组、振动传感模组、数字摄像模组和高低压传感模组，箱外传感子单元包括环境温湿度传感模组和大气压传感模组；

所述箱内温湿度传感模组包括4个温湿度传感器，分别安装于箱罩内蒙皮纵向的中部和下部，横向的中央位置，所述温湿度传感器量程分别为-20℃~60℃、0%RH~100%RH，传感器精度为±0.5℃、±3%；4个温湿度传感器分别采集箱内不同位置处的温湿度数据并传送给采集存储控制单元。

压差传感模组包括2个压差传感器，分别安装于箱底，压差传感器量程为±5kPa，精度为0.5级；2个压差传感器采集箱内和箱外环境的压差数据并传送给采集存储控制单元。

振动传感模组包括8个三向振动传感器，分别安装于减振器上，振动传感器量程为5g，线性度为0.5%，灵敏度为300mV/g；8个三向振动传感器分别采集箱内不同位置上的卫星振动数据并传送给采集存储控制单元。

数字摄像模组包括4个数字摄像机，分别安装于箱罩内蒙皮的下方四角，数字摄像机的水平视场角73.1°，垂向可调节，图像压缩标准H.264/MJPEG，压缩输出码率32kbps~8Mbps，采用RJ45接口；4个数字摄像机分别采集箱内不同位置上的实时视频图像数据并传送给采集存储控制单元。

高低压传感模组包括1个高压传感器和1个低压传感器，高低压传感器的量程分别为0MPa-25MPa和0MPa-2.5MPa，精度均为0.5级。高低压传感器与执行单元的充排气组件相配合使用，执行充气和排气功能。

箱外传感子单元中，环境温湿度传感模组包括2个环境温湿度传感器，分别采集箱外环境的温湿度数据并传送给采集存储控制单元。

大气压传感模组包括2个大气压传感器，分别安装于箱体外侧，分别采集箱外环境的气压数据并传送给采集存储控制单元。

（二）采集存储控制单元

如图2b所示，采集存储控制单元由工控机、数字硬盘录像机（NVR）、本地北斗导航模块、交换机、无线网桥、驱动电路、状态反馈电路、硬采开关组成。

工控机包括主机、同步采集卡、异步采集卡、数字I/O卡、信号适配器以及操作系统。

工控机主机通过同步采集卡连接振动传感模组，所述同步采集的具体参数为：

32路单端16位模拟输入通道；采样速率：每通道200KSPS；软件可选电压输入范围±10V,±5V,±2.5V，0/+5V,0/+10V；采样控制方式：内部时钟，软件触发，外部触发；1MByte的FIFO数据缓冲区；通过本地数据包形式增大吞吐量；32位、64位；33MHz，66MHzPCI兼容；V、3.3V兼容；双DMA通道；硬件多面板同步I/O，支持多板级联；内部请求自动校准；完全软件配置，无跳线；工作温度：-40℃~+85°C。

工控机主机通过异步采集卡连接箱内温湿度传感模组、压差传感模组、温湿度传感模组和大气压传感模组，异步采集的具体参数为：

16通道差分或32通道单端模拟输入，16位精度；采样率100KSPS；模拟输入范围：单端0-5V ,0-10V；差分±5V，±10V，±2.5V；-2.5-7.5V；输入保护电压：±25V；信噪比87DB；16位双向IO，输入输出范围：+3.3 V或+5 V（TTL / CMOS），驱动电流：24mA；工作温度: -40度—+85°C。

工控机主机通过数字I/O卡连接执行单元和硬采开关，数字I/O卡的具体参数为：光耦隔离输入：48 路光耦隔离数字输入；＋5V标准输入，开门电平2.4V ，最大输入15V；反极性保护；2500V隔离电压；光耦隔离输出；16 路光耦隔离集电极开路数字输出；4.75 K 欧姆上拉电阻；最大输出电流：8 mA；最大输出电压：30V；2500Vrms 电压隔离。

所述信号适配器为在每一路传感器的输出信号后增加的阻抗匹配电路。

所述操作系统是以嵌入式Windows系统为平台，通过对Windows系统进行有选择性的裁剪，可保证系统的稳定运行。

数字硬盘录像机（NVR）连接数字摄像模组，数字硬盘录像机（NVR）用来对视频数据进行存储，可支持720P及以上编码，使用标准的H.264码流。支持多路IPC（网络摄像机）摄像机接入，POE供电（1根网线同时给摄像头提供电源和信号），内置百兆网卡，便于上传数据。NVR内部配备硬盘，根据实际使用时间及码率进行计算容量。按照10天已2Mbps码率进行录像需要1块4TB的硬盘进行存储。

所述本地北斗导航模块安装在包装箱外部周围无遮挡处，便于对卫星信号的可靠接收。本发明所选用的本地北斗导航模块产品支持北斗二代RDSS的S、L频点和RNSS的B1、L1频点，支持经纬度、海拔、速度等信息功能，通过RS485接口连接到工控机上，给振动冲击数据提供地理信息支持。本地北斗导航模块可实现RDSS的双向定位、短报文通信以及RNSS的定位和授时功能。

通过北斗卫星的短报文功能，可将现场采集的关键数据（如经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力、振动冲击包络数据）传输到远程监视单元。

工控机和数字硬盘录像机（NVR）连接交换机，交换机将工控机信号和数字硬盘录像机（NVR）信号汇在一起，用一根网线将其输出至无线网桥。交换机的参数如下：5个M12网口；1个M12供电接口；10/100BaseT（X）自适应；IP67防护等级；电源输入18-30VDC；工作温度-40-75℃。

无线网桥安装在包装箱罩上圆弧处，通过有线网口连接交换机，并具有无线通信功能。

无线网桥的信号发射装置外露在箱外，用于接收发射信号。两车之间短距离无线通讯使用全向天线大功率无线网桥，开阔地可传3公里。传输速率150Mbps，频段为5.8GHz，可有效避免干扰。

数字I/O卡通过驱动电路连接执行单元，驱动电路接收I/O口的信号，并路控制执行部件，如充排气电磁阀、风机等。执行单元的执行情况信息通过状态反馈电路输入到I/O口，供工控机主机判读。

在包装箱吊装时，可脱离本地监控单元，通过打开硬采开关，对箱内环境数据进行自动采集，给使用带来方便。所述硬采开关为自复位开关，设计方式为：点按一下开始采集，再点按一下暂停采集，长按系统关机。另设计一指示灯作为状态指示：采集开始时灯闪烁，暂停时灯常亮，系统关机时灯灭。

所述采集存储控制单元上配置有采集存储软件，所述采集存储软件完成数据采集、处理与存储工作，其结构图如图5所示，采集存储软件执行以下工作：

1）配置信息管理功能，具体包括：a. 实现简单界面，包含硬件基本信息设置、采集信息配置、数据解析文件配置、告警门限设置、应急门限配置；b. 对访问用户实行访问控制；c.实现配置文件管理、修改、保存。

2）数据提取功能，具体包括：a. 实现硬件板卡初始化；b. 完成不同采样周期的数据提取；c. 实现硬件故障错误码判别、传递，并执行相应故障恢复措施。

3）数据格式化功能，具体包括：a. 验证数据有效性、长度合法性；b. 完成统一格式数据帧创建；c. 屏蔽下层硬件的差异性，实现数据帧向上层发送。

4）数据处理功能，具体包括：a. 完成数据采样值至物理量的转换，并形成数据文件；b. 实现振动数据包络提取，并形成包络文件；c. 完成数据告警判断，并形成告警文件；d. 完成关键信息提取，传送至北斗通信模块。

5）数据存储功能，具体包括：a. 完成测量数据文件存储；b. 实现包络文件、告警文件等存储；

6）控制命令执行功能，具体包括：a. 根据本地监控单元的指令信息，调用相应硬件驱动，完成相应指令操作；b. 读取硬件状态反馈，完成执行状态信息反馈。

7）通信功能，具体包括：a. 完成采集存储单元数据文件、包络文件、告警文件等上传至本地监控单元；b. 完成本地监控单元控制命令的接收；c. 完成硬件执行状态信息反馈至本地监控单元。

8）北斗通信功能，具体包括：完成经纬度、速度等信息的解析；

9）应急控制，具体包括：根据应急门限值与测量值的判定，执行相应命令。

10）日志记录功能，具体包括：a. 实现故障记录；b. 实现操作记录。

（三）本地监控单元

如图2e所示，所述本地监控单元由笔记本电脑和本地监控系统软件组成，所述笔记本电脑具备有线网口和无线网桥配置，使用时根据实际情况，可选择有线或无线方式。

本地监控系统软件基于Windows平台进行软件开发，具备数据采集、存储、分析等功能。结构如图6所示，本地监控软件执行以下工作：

1）设备管理功能：实现对采集存储单元的管理，包括ID分配等；

2）配置文件管理功能：实现硬件基本信息设置、采集信息配置、通道标识配置、告警门限配置等文件管理、修改、保存。

3）通信功能：a. 完成由采集存储单元发送的数据文件、包络文件、告警文件等的接收；b. 完成控制命令发送至采集存储单元；c. 完成硬件执行状态信息的接收。

4）实时数据显示功能：

a. 实现温湿压数据显示近1小时的曲线趋势，显示时长可分10min、0.5h、1h等若干档位选择；b. 实现振动数据实时包络曲线显示，显示时长可分10min、0.5h、1h等若干档位选择。可以通过光标选取包络上任一点，根据预先设置好的时域点数和频域线数进行该时间点的数据回放和频谱分析。c. 支持测量通道实时显示波形任意组合，即多通道数据显示在同一窗口中。如实现两至三路振动数据同向（X、Y、Z）的趋势比对；

5）界面管理功能：a. 实现用户登录管理，实现用户分级显示；b. 包含设备管理、配置管理、实时显示、状态控制、告警显示、常用工具栏等区域；c. 具有软件使用说明的帮助菜单，方便试验过程中随时查阅；d. 实现实时数据显示窗口可由用户对数量、大小进行灵活配置；e. 实现告警信息分类显示，显示窗口醒目、简单，详细告警信息可隐藏。

6）手动/智能控制功能：a. 完成手动控制命令的输入，进行对硬件控制操作。b.实现温度、充排气、空调依据实时数据与门限数据的算法判定及处理进行智能控制。

7）数据管理功能：完成实时数据的数据转存，方便查询检索。

8）用户管理功能：完成多用户权限与角色管理，实现用户角色权限可配置；

9）日志记录功能：a. 完成用户登录日志的记录；b. 完成用户操作日志的记录；c. 完成告警日志的记录；d. 完成故障日志的记录。

10）数据查询分析功能：a. 具有参数设置功能。参数有：时域分析时间长度、频谱分析时域点数等。b. 在包络图中，可根据设置时间长度任取数据段；在时域图中，单击时域回放按钮，根据预先设置的时间长度对包络图中选定的数据段进行时域数据回放，显示信息有：当前窗口最大值、最小值、均方根值、GPS数据、光标值；在频谱分析图中，单击频谱分析按钮，根据预先设置的时域点数对时域图中选定的数据段进行频谱分析，显示信息有：当前窗口最大幅值和峰值列表、光标值。c. 可至少同时回放3个通道的时域曲线，可对曲线进行放大、缩小操作，可直接读出每个点的值，图形可保存至word文档中，在窗口中合适的位置显示通道标识；d. 在时域图中，任意一路数据根据选定的时间段和检索阈值导出绝对峰值检索列表，并可保存为Excel文件；e. 温湿压等缓变量数据分析要求：使用时域窗口进行曲线显示，显示信息：最大值、最小值、光标值。可根据选定的时间段和时间间隔导出检索列表，并可保存为Excel文件。

11）时间同步功能：实现采集存储单元与本地监控单元系统时间的统一，保持数据同步性。

（四）远程监视单元

如图2f所示，所述远程监视单元由大屏台式机、远程北斗导航模块和远程监视端软件组成。通过北斗卫星的短报文功能，接收现场采集的关键数据（如经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力、振动冲击包络数据），供专家进行数据分析和监视。

远程监视端软件结构如图7所示，执行以下工作：

1）通信功能：完成北斗通信模块关键信息的接收；

2）数据显示功能：完成关键信息数据的显示。

3）界面管理功能a. 实现用户登录管理，实现用户分级显示；b. 实现用户对窗口大小、数量的灵活配置。

4）数据存储功能完成关键信息数据的存储。

5）数据查询功能完成关键信息数据的查询。

（五）执行单元

如图2c所示，所述执行单元包括空调组件、充排气组件、检漏风机组件、干燥风机组件和LED灯带组件。

所述空调组件构成为：选择整体式军用车载定频空调，采用380VAC供电，使用空调控制器及笔记本电脑控制。单台空调制冷量为8000W，为防止压缩机启动电流过大，采取软启动方式对启动电流加以限制。制热采用电加热管加热，功耗为6000W。

所述充排气组件构成为：包装箱外壁安装一套配气台，配气台内包含有自动充排气阀（电磁阀）各一个、手动充排气阀门及管路等，配气台与外接气瓶连接并同时连接传感单元的高低压传感模组。当压差值超过设置的压差上下限时，笔记本电脑发出控制信号，打开或关闭充排气阀，并通过状态反馈电路，用笔记本电脑显示充排气阀工作状态，达到自动调节箱内压力，保持箱内外压差在设定范围，实现自动充排气控制的目的。

本包装箱设计的压力控制要求为：

a. 除空运外，装载卫星的包装箱应始终维持箱内压力高于外界大气压力；

b. 卫星空运时，须保证箱体内外无压差。

为实现上述要求，本发明在除空运之外的其他运输环节途中，通过传感单元的压差传感模组监控箱体内外的压差数据，并由采集存储控制单元接受本地监控单元指令或者按照预设的指令，通过执行单元中的充排气组件进行实时监控，确保包装箱在整个运输过程中（除空运外）压力在正压500～3000Pa的范围之内。

在空运环节中，首先要求箱体内外无压差，所以需要对箱内压力进行调整，其次，在飞机起飞和降落过程中，随着飞行高度急剧变化，外界的大气压也随之快速变化。而这个过程中，由于压差的采集采用异步采集的方式，不能实时监控箱内外压差变化，此外，进入箱内的气体需要，给压力控制带来很大难题。为此，本发明采用如下手段，在飞机起飞和降落过程中，通过本地北斗导航模块将实时采集的海拔数据传送给采集存储控制单元。采集存储控制单元通过海拔数据的变化，通过海拔高度和大气压力的对应关系计算出箱外环境的压力变化速度，并控制执行单元的充排气组件进行适应性调整，控制排气和充气的速度，实现对箱内外压差的精准、快速调整控制，以满足设计的压力控制要求。

所述检漏风机组件构成为：包装箱底安装有4个检漏风机，风机既可由笔记本电脑远程控制，也可用手动风机开关进行本地控制，操作方便灵活。通过状态反馈电路，用指示灯和笔记本电脑显示风机工作状态。

所述LED灯带组件用来给箱内照明，为摄像机提供照明。如图3所示，LED灯带组件构成为：设计有8组灯带，每组2m，在箱罩四角各分布2组。正常使用4组，另4组为备份。用采集控制单元自动控制灯带的开关。控制流程为：开①②③④→工作12h→关①③→开⑤⑦→关②④→开⑥⑧→工作12h→开①③→关⑤⑦→开②④→关⑥⑧→工作12h→关①③……LED灯带参数为60珠LED/米，每珠LED亮度为18-20LX。

所述干燥风机单元，该单元用来当需要进行需要箱内干燥时使用。此时通过控制信号打开风机，风机运行，将大湿度的气体吸入，经过干燥剂干燥后，再将干燥的气体吹出，以实现对箱内气体的干燥。风机选择220VAC供电的风机。

（六）供电单元

所述供电单元采用380V供电，空调直接由380V供电，其它负载通过变压器转成220V供电。供电系统具有缺相保护装置、漏电保护装置、电压电流监测模块，可实时监测供电系统运行状态。

接口设计方式如下：如图4a所示为海运时的供电原理示意图，XP0为海运供电接口，如图4b所示则为公路运输、厂房内使用时的供电原理示意图。使用标准的2个380V/25A插头，与公路运输的发电机、厂房内的墙插对插。

以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种卫星运输工况智能监控系统，其特征在于，包括传感单元、采集存储控制单元、本地监控单元、远程监视单元、执行单元和供电单元；

所述传感单元采集卫星包装箱内的温度、湿度、振动和实时图像，包装箱外环境的温湿度和大气压数据，以及包装箱内外的压差数据并传输给采集存储控制单元；

所述采集存储控制单元通过有线或无线方式连接本地监控单元和远程监视单元，采集存储控制单元连接执行单元，所述供电单元为系统各单元供电；

所述传感单元包括箱内传感子单元和箱外传感子单元，所述箱内传感子单元包括箱内温湿度传感模组、压差传感模组、振动传感模组、数字摄像模组和高低压传感模组；所述箱外传感子单元包括环境温湿度传感模组和大气压传感模组；

所述箱内温湿度传感模组包括4个温湿度传感器，分别安装于卫星包装箱内，4个温湿度传感器分别采集箱内不同位置处的温湿度数据并传送给采集存储控制单元；

所述压差传感模组包括2个压差传感器，分别安装于卫星包装箱底，2个压差传感器采集箱内和箱外环境的压差数据并传送给采集存储控制单元；

振动传感模组包括8个三向振动传感器，分别安装于卫星包装箱内的减振器上，8个三向振动传感器分别采集箱内不同位置上的卫星振动数据并传送给采集存储控制单元；

所述数字摄像模组包括4个数字摄像机，分别安装于卫星包装箱内，4个数字摄像机分别采集箱内不同位置上的实时视频图像数据并传送给采集存储控制单元；

所述高低压传感模组包括1个高压传感器和1个低压传感器，高低压传感器与执行单元的充排气组件相配合使用，执行充气和排气功能；

所述箱外传感子单元中，所述环境温湿度传感模组包括2个环境温湿度传感器，分别采集箱外环境的温湿度数据并传送给采集存储控制单元；所述大气压传感模组包括2个大气压传感器，分别安装于箱体外侧，分别采集箱外环境的气压数据并传送给采集存储控制单元；

所述采集存储控制单元由工控机、数字硬盘录像机、本地北斗导航模块、交换机、无线网桥、驱动电路、状态反馈电路和硬采开关组成；

所述工控机包括主机、同步采集卡、异步采集卡、数字I/O卡、信号适配器以及操作系统；

所述工控机主机通过同步采集卡连接振动传感模组；工控机主机通过异步采集卡连接箱内温湿度传感模组、压差传感模组、温湿度传感模组和大气压传感模组；工控机主机通过数字I/O卡连接执行单元和硬采开关；所述信号适配器为在每一路传感器的输出信号后增加的阻抗匹配电路；

所述数字硬盘录像机用来对视频数据进行存储，数字硬盘录像机连接数字摄像模组；

所述本地北斗导航模块安装在包装箱外部；本地北斗导航模块通过北斗卫星的短报文功能，将现场采集的经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力和振动冲击包络数据传输到远程监视单元；

工控机和数字硬盘录像机连接交换机，交换机将工控机信号和数字硬盘录像机信号汇在一起，用网线将其输出至无线网桥；无线网桥安装在包装箱罩上圆弧处，通过有线网口连接交换机，并具有无线通信功能；无线网桥的信号发射装置外露在箱外，用于接收发射信号；

数字I/O卡通过驱动电路连接执行单元，驱动电路接收I/O口的信号，并路控制执行部件；执行单元的执行情况信息通过状态反馈电路输入到I/O口，供工控机主机判读；

所述硬采开关用以在包装箱吊装时，脱离本地监控单元对箱内环境数据进行独立自动采集，所述硬采开关为自复位开关；

所述采集存储控制单元上配置有采集存储软件，所述采集存储软件完成数据采集、处理与存储工作；

所述本地监控单元由笔记本电脑和本地监控系统软件组成，所述笔记本电脑具备有线网口和无线网桥配置；所述本地监控系统软件具备数据采集、存储、分析功能；

所述远程监视单元由大屏台式机、远程北斗导航模块和远程监视端软件组成；通过北斗卫星的短报文功能，接收现场采集的经纬度、海拔、速度、温度、湿度、压力和振动冲击包络数据；

所述执行单元包括空调组件、充排气组件、检漏风机组件、干燥风机组件和LED灯带组件；

所述空调组件包括整体式车载定频空调，采用380VAC供电，使用空调控制器及笔记本电脑控制；单台空调制冷量为8000W，制热采用电加热管加热，功耗为6000W；

所述充排气组件构成为：包装箱外壁安装的一套配气台，配气台内包含有自动充排气电磁阀各一个、手动充排气阀门及管路，配气台与外接气瓶连接并同时连接传感单元的高低压传感模组；当压差值超过设置的压差上下限时，笔记本电脑发出控制信号，打开或关闭充排气阀，并通过状态反馈电路，用笔记本电脑显示充排气阀工作状态，自动调节箱内压力，保持箱内外压差在设定范围，实现自动充排气控制；

在除空运之外的其他运输环节途中，通过传感单元的压差传感模组监控箱体内外的压差数据，并由采集存储控制单元接受本地监控单元指令或者按照预设的指令，通过执行单元中的充排气组件进行实时控制，确保包装箱在除空运之外的其他运输环节途中压力在正压500～3000Pa的范围之内；

在空运环节的飞机起飞和降落过程中，通过本地北斗导航模块将实时采集的海拔数据传送给采集存储控制单元，采集存储控制单元通过海拔数据的变化，通过海拔高度和大气压力的对应关系计算出箱外环境的压力变化速度，并控制执行单元的充排气组件进行适应性调整，控制排气和充气的速度；

所述检漏风机组件构成为：包装箱底安装有4个检漏风机，风机可由笔记本电脑远程控制，也可用手动风机开关进行本地控制；通过状态反馈电路，用指示灯和笔记本电脑显示风机工作状态；

所述LED灯带组件用来给箱内照明，为摄像机提供照明；

所述干燥风机单元用于当需要进行需要箱内干燥时，控制信号打开风机，风机运行，将大湿度的气体吸入，经过干燥剂干燥后，再将干燥的气体吹出，以实现对箱内气体的干燥。

2.带有权利要求1所述的卫星运输工况智能监控系统的卫星包装箱。

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