CN113247476A - 智能运送集装箱门 - Google Patents

Abstract

一种用于智能运送集装箱的门，其包括具有外壳的门，外壳由限定其内部通道的至少一个中空支撑梁加固。门还包括设置在门的中空支撑梁的内部通道内的嵌入式计算系统。嵌入式计算系统包括电源、存储器、至少一个处理器、通信电路、天线和一个或更多个传感器。可选地，在中空支撑梁中限定了窗口，以允许天线访问门的外部。例如，该窗口可以是三侧的窗口，以便无论门的打开或关闭位置如何，都允许天线访问门的外部。

Description

智能运送集装箱门

技术领域

本发明涉及运送集装箱领域，并且更具体地涉及智能运送集装箱。

背景技术

自从大约七十年前首次引入以来，标准化的运送集装箱已经彻底改变了货物运输。运送集装箱是可重复使用的运输和存储单元，用于在多个位置之间移动产品和物料。典型的集装箱包括：矩形的、封闭的、一端带有门的箱子设计，波纹状的耐候钢框架和木底板。运送集装箱之所以有用，是因为它们能够在铁路、卡车和船舶之间轻松传递，而无需在此过程中卸货。可以用拖车上的卡车来运输运送集装箱。当通过铁路运输时，运送集装箱是用平板车或落下孔车(well car)运载的。根据特定的铁路系统限制，可以轻松将集装箱堆叠在一起。集装箱也可以通过船舶运输。船舶提供了任何运输方式中最大的运输能力；一些集装箱船舶可以运载超过2万标准箱。之所以能够获得如此高的容量，是因为为船舶上的货物预留了大量的空间，并且集装箱相互堆叠，通常高达七个单位。港口和货物码头通常配置为使用各种装卸设备来处理运送集装箱物流。这种设备的示例包括叉车、龙门起重机和堆垛机。

运送集装箱由一些关键结构部件组成，这些部件全部传递重量和货架力。第一个部件是顶板。运送集装箱的顶板通常由耐候钢板制成，该钢板具有波纹轮廓以提高强度和刚度。下一个部件是侧壁面板，由与顶板相同的材料制成。运送集装箱的另一个部件是底板和横梁。集装箱底板通常由层压的海洋胶合板制成。横构件是一系列横向的梁，它们提供了底板框架支撑的组成部分。底板框架可以选择包括鹅颈管，以方便集装箱的卡车运输。集装箱底板搁置在横构件上。附加部件是顶部侧轨和底部侧轨。侧轨是位于集装箱顶部和底部的纵向结构构件，用作集装箱主体的框架。前端和门端组件的顶梁和底梁完善了集装箱的框架。最后一个关键部件包括门。运送集装箱的门可以用金属板、波纹金属或与玻璃纤维组合制成。门被铰接并打开至少一百八十度。衬有塑料或橡胶的门垫片可用作防止液体进入的密封件。

智能集装箱是运送集装箱的下一个发展。智能集装箱配备有嵌入式计算系统，该嵌入式计算系统包括传感器、处理单元、存储器以及-将感测到的数据传输到远程后端系统的无线收发器/通信电路。可以由后端系统处理感测到的数据(感测到的数据可以包括地理位置数据、运动/加速度数据、环境数据)，以便向系统的终端用户提供集装箱状态的指示并“解决”在集装箱到达可能进行外观检查的位置之前很久就检测到的问题。就这一点而言，尽管集装箱可以将货物从一个地点运输到遥远的另一地点，但由于缺乏有关集装箱状态的信息(包括集装箱的门是否已打开，水分是否侵蚀了集装箱的内容物，货物是否在集装箱中移动了位置以及移动程度，或者集装箱内部是否发生火灾或化学物质溢出)，导致对货物感兴趣的团体(从政府当局到货物所有人、再到物流公司)无法控制货物的完整性。

对运送集装箱进行仪表检测有助于解决信息的缺乏，但是对运送集装箱进行仪表检测并非没有挑战。显然，运送集装箱的环境可能很恶劣，可能包括雨、雪、雨夹雪、非常热的温度和冰冻的低温，当然还有海水。同样，运送集装箱总是容易受到意外移动损坏的风险，尤其是在附着到远洋船只的甲板上时。一种解决方案是将使集装箱“智能”的计算部件放置在集装箱内部。但是，由于运送集装箱的厚金属外壳，并且计算部件无法通过该厚金属外壳传输无线信号，因此这样做会抑制计算部件与外界之间的通信。同样地，将计算部件放置在运送集装箱的外壳上不仅会不期望地使计算部件暴露于恶劣天气，而且还会抑制集装箱彼此紧密堆叠以及抑制集装箱彼此紧紧放置，从而抑制优化能够装在船只甲板上的集装箱的数量。当然，将计算部件放置在集装箱的外壳上可能无意或恶意地对计算部件进行不必要的篡改。

发明内容

本发明的实施例解决了关于智能集装箱的现有技术的缺陷，并且提供了一种新颖且非显而易见的、配备有具有集成计算设备的运送集装箱门的运送集装箱。在本发明的实施例中，具有门集成计算设备的智能运送集装箱包括具有两个平行的细长侧壁的集装箱，每个侧壁在一侧具有顶部导轨，每个顶部导轨在相对侧上固定至底板框架的相应底部导轨，并且每个底部导轨通过固定至底板框架的多个横梁构件并搁置在底板框架的多个横梁构件上的底板彼此耦接。集装箱还包括前端组件和门端组件；其中，前端组件通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的一端和每个底部导轨的一端；门端组件与前端组件相对，并通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的相对端和每个底侧的相对端。

门端组件包括具有外壳的至少一个门，该外壳由限定其内部通道的至少一个中空支撑梁加固。最后，该集装箱包括顶板，该顶板固定至两个侧壁中的每个侧壁的对应顶部导轨之一。值得注意的是，嵌入式计算系统设置在门的中空支撑梁的内部通道内。嵌入式计算系统包括一个或更多个处理单元、存储器、传感器和无线收发器/通信电路、天线以及电源。以此方式，嵌入式计算系统未完全容纳在运送集装箱的内部腔室中，从而抑制了无线通信，并且嵌入式计算系统未设置在易受篡改(包括盗窃)的集装箱外表面上，因此以防止集装箱相对于其他集装箱的紧密堆叠。因此，嵌入式系统被视为集装箱的一部分，而不是受海关强制执行的单独物品。但是，非常重要的是，通过将嵌入式计算系统放置在集装箱本身的门内，可以最紧密地感测、监视和记录门的开闭。

在实施例的一方面，传感器被嵌入到内部通道内部的嵌入式计算系统上，并通过内部通道上的一个或更多个开口进行操作。在实施例的另一方面，传感器布置在内部通道外部的集装箱上。替代地，传感器布置在集装箱内部和内部通道的外部。在任一情况下，传感器都感测温度、湿度、水气、姿态和运动中的至少一个。同样，传感器之一可以是指示门是否被打开或关闭的门传感器。甚至，传感器还能感应到任何光、接近度、粉尘、一氧化碳、二氧化碳、重量、声音的存在以及当前声音的音量。

在实施例的另一方面，集装箱包括销钉，该销钉水平地横穿嵌入式计算系统下方的内部通道并支撑嵌入式计算系统。在实施例的又一方面，将盖焊接到中空支撑件的开口。在该实施例的又一个方面，在中空支撑件中、在内部通道中的嵌入式计算系统的重合水平位置处限定了侧窗。优选地，侧窗是多于一侧的，从而使得嵌入式计算系统的天线可以访问集装箱的外部和内部，而与门的打开或关闭位置无关。同样，可以提供覆盖侧窗的盖。例如，盖可以由非金属材料形成并且可以用与门或集装箱相同的颜色涂漆，以使得盖的存在被遮盖并且不容易用眼看到。

本发明的其他方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实施本发明而获知。本发明的各方面将通过所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述两者都只是示例性和说明性的，并不限制如所要求保护的那样的本发明。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本文示出的实施例是目前优选的，但是要理解，本发明不限于所示的精确的布置和手段，其中：

图1是配置有门集成计算设备的智能运送集装箱的透视图；

图2是图1的智能运送集装箱的门组件的示意图，该门组件包括一个或更多个装有集成计算设备的门；

图3是图2的门之一的梁的一部分的分解图；以及，

图4是示出了用于组装具有集成计算设备的运送集装箱门的过程的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种包括门集成计算设备的智能运送集装箱。该集装箱包括具有一个或更多个门的门组件。门由一个或更多个中空梁支撑。嵌入式计算系统设置在中空梁内限定的中空空间内，并耦接到一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器可以嵌入到嵌入式计算系统中。嵌入式计算系统从梁的开口部分固定在中空空间内，搁置在横穿嵌入式计算系统下方的中空空间的销钉上。可选地，当嵌入式计算系统搁置在销钉上时，在梁的外表面上与嵌入式计算相当的水平位置处限定了窗口。

窗口可以是三侧的，以确保计算系统的天线能够访问门的外部，以便于与远程接收器的无线通信。就这一点而言，当门关闭时，窗口的至少一侧将向集装箱的外部部分敞开以利于通信，并且窗口的至少一侧将向集装箱的内部部分敞开以利于与集装箱内包括的任何传感器或设备进行通信。同样，当门打开时，窗口的所有三侧都将向集装箱的外部部分敞开，以增强与远程接收器的无线通信。然后将非金属盖固定至窗口以覆盖窗口。例如，盖可以由塑料材料制成。以此方式，可以在不抑制嵌入式计算系统的无线通信的情况下，并且在不抑制集装箱与其他集装箱的紧密定位的情况下，将集装箱变成智能集装箱，同时限制了操作者篡改嵌入式计算系统的能力。

在进一步的说明中，图1提供了具有门集成计算设备的智能运送集装箱的透视图。如图1所示，智能运送集装箱100包括两个平行的细长的波纹状侧壁120，每个侧壁120在一侧具有顶部导轨，每个顶部导轨在相对侧上固定至底板框架的相应底部导轨，并且每个底部导轨通过固定至底板框架的多个横梁构件并搁置在底板框架的多个横梁构件上的底板彼此耦接。集装箱100还包括前端组件(未示出)和门端组件130；前端组件通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的一端和每个底部导轨的一端；与前端组件相对的门端组件130通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的相对端和每个底侧的相对端。最后，集装箱100包括顶板110，顶板110固定至两个侧壁120中的每一个的对应的顶部导轨之一。

在门组件130的结构的进一步说明中，图2是图1的智能运送集装箱100的门组件130的示意图，门组件130装有集成计算设备。门端组件130包括至少一个门130A、130B，至少一个门130A、130B具有由限定至少一个中空支撑梁160内部通道的至少一个中空支撑梁160加固的外壳。门130A、130B可以根据闩锁140固定在关闭位置。值得注意的是，嵌入式计算系统可以设置在任何中空支撑梁的中空空间内的任何位置。例如，其可以设置在门130A、130B中的相应一个的中空支撑梁160之一的内部通道内的位置150处。

在嵌入式计算系统在中空支撑梁160之一的内部通道内的示例位置150处集成的进一步说明中，图3是图2的位置150的分解图。如图3所示，部分150在中空支撑梁160之一的顶端，并且在顶端包括开口380A。该部分包括窗口380B，该窗口380B在部分150中限定了侧开口，通过该侧开口可以访问在部分150内限定的中空区域。销钉390横穿服务窗口380B的水平位置下方的中空区域。可以看出，窗口380B可以是三侧的，以允许插入的嵌入式计算系统300的天线360访问中空支撑梁160之一的外部部分。

然后，嵌入式计算系统300穿过开口380A被插入并搁置于销钉390上。嵌入式计算系统300包括至少一个处理器310、存储器320、传感器340、(例如电池的)电源(未示出)和包括天线360的无线收发器/通信收发器350。传感器340中的一个或更多个可以设置在中空区域外部的集装箱上。替代地，传感器340中的一个或更多个可以设置在集装箱内部、中空区域的外部。每个传感器340感测温度、湿度、水分、姿态和运动中的至少一个。此外，传感器340可以感测光、接近度、粉尘、一氧化碳、二氧化碳、重量、压力、声音的存在和当前声音的音量。

最后，传感器340中的至少一个可以是指示门是否被打开或关闭的门传感器。就这一点而言，传感器340中的至少一个可以包括四个传感器部件的布置：监测光强度的水平的光传感器，以便将增加的光强度与相应的门130A、130B之一的打开相关联；磁性接近传感器和磁体，其中磁性接近传感器感测相应的门130A、130B之一之间的距离变化，磁体放置在门130A、130B中的相邻一个上或放置在集装箱100的固定部分上；加速度计，加速度计测量门130A、130B中相应一个的运动，使得如果相应的门130A、130B之一的已知开始位置关闭，则加速度计对相应的门130A、130B之一的摆动运动的观察可以解释为相应的门130A、130B之一的打开；以及温度/湿度传感器，温度/湿度传感器适于感测指示相应的门130A、130B之一的打开或关闭的温度和湿度的阈值变化。这四个部件可以组合以提供相应的门130A、130B之一的打开或关闭的准确指示。

数据处理计算机程序370由处理器310在嵌入式计算系统300的存储器320中执行。数据处理计算机程序370处理从一个或更多个传感器340在传感器接口330中接收到的数据。然后，通过诸如蜂窝数据通信的无线通信、通过通信电路350并通过天线360将接收到的数据传输到存在于运输集装箱的船只上的远程服务器或基于陆地的远程服务器。

一旦将嵌入式计算系统300插入到示例部分150的中空空间中，就使用密封剂以及可选地通过穿透该部分的外表面到嵌入式计算系统的外表面上的一个或更多个定位螺钉将嵌入式计算系统300固定在中空空间内。然后，将盖380C固定至顶端380A，并将塑料盖子380D固定至窗口380B。

在将嵌入式计算系统300固定在部分150内的示例过程的进一步说明中，图4是示出了用于将运送集装箱门与集成计算设备组装在一起的过程流程图。从方框410开始，将销钉插入到门的梁中，以横穿梁内限定的内部通道。然后通过胶水或焊接的方式将销钉固定至梁上。在方框420中，将嵌入式计算系统从在该示例中梁的顶部部分的开口插入到通道中，并搁置在销钉上。在方框430中，将一个或更多个定位螺钉通过梁的螺纹部分施加到梁的外部并施加到嵌入式计算系统的外表面上，并且可选地施加到嵌入式计算系统的螺纹孔中。在方框440中，然后通过诸如胶水的密封剂将嵌入式计算系统固定在通道内。在方框450中，然后通过胶水或焊接的方式将顶盖固定至顶部部分。最后，在方框460中，将塑料盖附着到梁的窗口上。

本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

所附权利要求书中的所有装置或步骤加上功能元件的相应结构、材料、作用和等同物旨在包括用于与具体要求保护的其他要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或作用。已经出于说明和描述的目的给出了本发明的描述，但是并不旨在是穷举的或将本发明限制为所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是显而易见的。所选择和描述的实施例是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的各种实施例，这些实施例具有适于所设想的特定用途的各种修改。

这样已经详细地并且通过参考本发明的实施例描述了本申请的发明，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (10)

1.一种具有门集成计算设备的智能运送集装箱，包括：

两个平行的细长侧壁，每个侧壁在一侧具有顶部导轨，并且每个顶部导轨在相对侧上固定至底板框架的相应底部导轨，每个底部导轨通过固定至底板框架的多个横梁构件并搁置在底板框架的多个横梁构件上的底板彼此耦接；

前端组件，所述前端组件通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的一端和每个底部导轨的一端；

门端组件，所述门端组件与所述前端组件相对，并通过对应的角铸件固定至每个顶部导轨的相对端和每个底侧的相对端，所述门端组件包括至少一个门，所述门包括外壳，所述外壳由限定至少一个中空支撑梁的内部通道的至少一个中空支撑梁加固；

顶板，所述顶板固定至所述两个侧壁的每一个的对应的顶部导轨之一；以及，

嵌入式计算系统，所述嵌入式计算系统设置在所述至少一个门的至少一个中空支撑梁的内部通道内，所述嵌入式计算系统包括电源、存储器、至少一个处理器、通信电路、天线和一个或更多个传感器。

2.根据权利要求1所述的集装箱，还包括盖，所述盖焊接到所述中空支撑梁的端部开口。

3.根据权利要求1所述的集装箱，还包括窗口，所述窗口在与所述内部通道中的所述嵌入式计算系统重合的水平位置处限定在所述中空支撑梁中。

4.根据权利要求3所述的集装箱，其中，所述窗口是多于一侧的窗口，使得无论所述门的打开或关闭位置如何，所述天线都通过所述窗口的至少一侧暴露。

5.根据权利要求4所述的集装箱，还包括非金属盖，所述非金属盖覆盖所述窗口。

6.一种适于装在智能运送集装箱中的门，所述门包括：

至少一个中空支撑梁，所述至少一个中空支撑梁限定了所述至少一个中空支撑梁的内部通道；

外壳，所述外壳由所述至少一个中空支撑梁加固；以及

嵌入式计算系统，所述嵌入式计算系统设置在所述中空支撑梁之一的内部通道内，所述嵌入式计算系统包括电源、存储器、至少一个处理器、通信电路、天线和一个或更多个传感器。

7.根据权利要求6所述的门，还包括盖，所述盖焊接到所述中空支撑梁的端部开口。

8.根据权利要求6所述的门，还包括窗口，所述窗口在与所述内部通道中的所述嵌入式计算系统重合的水平位置处限定在所述中空支撑件中。

9.根据权利要求8所述的门，其中，所述窗口是多于一侧的窗口，使得无论所述门的打开或关闭位置如何，所述天线都通过所述窗口的至少一侧暴露。

10.根据权利要求9所述的门，还包括非金属盖，所述非金属盖覆盖所述窗口。

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