CN114004555A - 用于智能物流资产的动态访问控制的系统和方法 - Google Patents

用于智能物流资产的动态访问控制的系统和方法 Download PDF

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马克·阿尔伯特·黑尔德
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Abstract

公开了一种用于提供“智能航运集装箱”的系统和方法。本发明包括无线控制单元(其安装在集装箱上)；一个可以连接到多个运输管理系统的集中式云网络和网站。所述系统利用现有的车辆交通服务(VTS)和物联网(IoT)传感器来实时地监视集装箱内的内容和状况。本发明的目的是优化集装箱寿命周期沿供应链的透明度。这种透明度允许利益相关者(例如，制造商、托运者、客户和港务当局)了解在船舶或车辆上的每个集装箱的状态。本发明的其它实施例软件结合了区块链技术以增强所述供应链的透明度。

Description

用于智能物流资产的动态访问控制的系统和方法
技术领域
本发明主要涉及航运集装箱。更具体地，本发明涉及利用IoT技术和航运集装箱来创建“智能集装箱”。
背景技术
第一种设计用于运输标准装载物的集装箱船建造在十九世纪后期，并在欧洲的大海周围装载谷物和煤。在二十世纪早期，由金属制成的集装箱化单元已标准化，并且美国货船舰队(例如McLean和Pan Atlantic Steamship公司)开始将大型货船改装成统一的集装箱船。今天，世界上超过90％的干货每天都是在集装箱船和数千层国际海域中通过海洋运输的。使集装箱化运输流行的是集装箱本身的模块性和一致性。标准的航运集装箱通常为九英尺宽、九英尺高、48英尺长，并且可以立即从货船转移到陆地上的拖拉机拖车上。集装箱的标准化和互锁允许它们牢固地彼此堆叠多次。随着信息时代和实时数据工具的出现，制造业已经开始将IoT扩展到它们的航运物流和供应链中以增强透明度。授予Goldmann的美国专利No.US2020074395A1公开了一种用于火车上货运的IoT，其包括报告途中问题的传感器。授予江南大学的中国专利No.CN107527176A公开了一种用于载体的IoT系统，其结合了机载RFID系统以用于供应链管理。授予Min-kwan的韩国专利No.KR101941613B1公开了一种涉及货船的IoT的物流系统。虽然IoT在全球供应链中持续发展，但是没有发现将IoT操作作为“智能集装箱”系统的一部分而整合到单独集装箱上的专利。
发明内容
在此公开和描述的设备通过公开智能集装箱而提供了对现有技术中的缺点的解决方案。本发明包括附接到集装箱的IoT设备、软件系统以及实时监视集装箱状况和内容状态的云网络。本发明的目的是提高供应链的透明度。例如，美国分销商从韩国制造商处订购了一集装箱的手机，该韩国制造商在装运中嵌入了IoT传感器。当所述集装箱到达加利福尼亚港口时，当地港务局可连接到所述系统并确定所述船上所有集装箱中的货物的确切类型和数量，而无须打开所述船上的任何集装箱。
所述软件的另一个目的是在产品离开制造场地、前往分销商、交付给商店以及从货架上出售的过程中，增强货运资产的透明度和可追溯性。例如，上述示例中的IoT传感器可在沿供应链的任何点处以预设的间隔将手机的位置、时间和状态实时地发送到本发明的软件云网络。制造商可以登录到所述系统，选择他们的供应链。
本发明的另一个目的是增强商业网络上的软件兼容性。货运跟踪软件驻留在基于web的云网络上，与平台无关，并与通用的VTS系统兼容。此外，该软件包括与所述云网络交互的移动设备版本。
在一些实施例中，传感器能够与所述软件内的“区块链”模块进行交互。区块链是Satoshi Nakamoto在2008年首次发明的。Nakamoto开发了软件，用作称为“比特币”的加密货币的公共分布式事务分类账。用于比特币的区块链软件的发明使其成为第一数字货币，而不需要诸如银被记录，任何给定区块中的数据不能在不更改所有后续区块的情况下被追溯地更改，而更改所有后续区块需要网络多数成员的一致同意。与智能合同相结合，这样的区块链可被认为是允许透明性的分散式公证服务，以便具有预设权限的任何人都可以看到使用密码散列构造并打上时间戳的数据元素记录内的内容。
智能合同是动态的、实时的合同，其一旦创建就不能改变，但是当满足某些条件时可以执行某些动作，诸如使用数字签名自动地与预先批准的各方共享记录。所述软件中的每个区块包含前一区块的密码散列、时间戳和事务数据。通过设计，区块链可抵抗对所述数据的修改。为了用作分布式分类账(ledger)，区块链通常由对等网络管理，共同遵守用于节点间通信和验证新区块的协议。目前，区块链正在扩展到密码货币之外，并且可以在许多航运业中找到。事实上，IBM最近与丹麦物流巨头Maersk合作以用区块链软件更新其物流网络。
在本发明的货运跟踪实施例中，所有产品(或散装产品)的状态由IoT传感器持续监控。这些传感器将信息无线地传输到云网络上的区块链。诸如时间、日期、GPS坐标和资产状况(冷藏物品的温度等)、谁可能已经交互或移动了产品的元数据等的元数据可立即被添加和记录到所述链上的区块上的永久的、加密的记录中。如果违反了任何预编程参数，则经由分散分类账自动通知所述区块链上的所有相关方。例如，在印度洋中的航道中的检查点处，RFID传感器中检测到船员未维持船上较冷的温度，从而导致在随后的一周到达港口的10吨水果变质。所述软件将这些状况记录在所述区块链上，并立即将该问题和谁负责通知给财务人员。
本发明的另一个目的是允许制造商在其行业内更具竞争力。因为这些制造商可以在真实世界条件下监视集装箱而不是抽象预测，所以与依赖预测的竞争者相比，他们可以以更低的成本提供其服务。
公开了一种用于提供“智能航运集装箱”的系统和方法。本发明包括无线控制单元(其安装在集装箱上)；一个可以连接到多个运输管理系统的集中式云网络和网站。所述系统利用现有的车辆交通服务(VTS)和物联网(IoT)传感器来实时地监视集装箱内的内容和状况。本发明的目的是优化集装箱寿命周期沿供应链的透明度。这种透明度允许利益相关者(例如，制造商、托运者、客户和港务当局)了解在船舶或车辆上的每个集装箱的状态。本发明的其它实施例软件结合了区块链技术以增强所述供应链的透明度。
在此简要说明，在阅读本公开内容时，本领域技术人员将认识到用于实施本发明的这些预期特征的各种手段。因此，应当理解，适于该任务的其它方法、应用程序和系统也可被配置成实现这些特征，因此被认为是在本发明的范围和意图内，并且是可预期的。关于以上描述，在详细解释本文中公开的发明的至少一个优选实施例之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于以下描述中或附图中示出的构造细节和组件布置。这里描述的本发明能够有其它实施例，并且能够以对于本领域技术人员来说显而易见的各种方式来实施和执行。而且，应当理解，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。
因此，本领域技术人员将理解，本公开所基于的概念可以容易地用作设计用于实现本公开的设备的若干目的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这种等同的结构和方法，只要它们不偏离本发明的精神和范围。如权利要求书中所用的描述各种发明方面和实施方案，“包括”是指包括但不限于该词语“包括”之后的任何事物。因此，术语“包括”的使用表示所列出的要素是必需的或强制性的，但是其它要素是可选的并且可以存在或可以不存在。“由…组成”是指包括并且限于在该词语“由…组成”中的任何事物。因此，词语“由…组成”表示所列出的要素是必需的或强制性的，并且不可以存在其它要素。“基本上由…组成”是指包括该词语中列出的任何要素，并且限于不干扰或有助于在公开内容中对所列要素指定的活动或作用的其它要素。因此，词语“基本上由…组成”表示所列要素是必需的或强制性的，但其它要素是可选的，并且可以存在或可以不存在，这取决于它们是否影响所列要素的活动或作用。本发明的对象特征和优点以及其相对于现有技术的优点将从下面的描述中变得显而易见，通过在本说明书中描述的和在以下详细描述中描述的改进来实现，所述详细描述充分公开了本发明，但不应被认为是对其进行限制。
附图说明
附图并入本文并形成本说明书的一部分，展示了一些实施例和/或特征，但不是唯一或排他性的示例。
图1示出了智能集装箱的透视图。
图2示出了本发明在使用时的透视图。
图3示出了本发明过程的典型视图。
图4示出了本发明的区块链实施例。
当结合附图和下面的详细描述(这两者都不应被认为是限制性的)进行考虑时，本发明的其它方面将更容易理解。
附图详细描述
在本说明书中，方向介词“向上”、“向上地”、“向下”、“向下地”、“前”、“后”、“顶部”、“上方”、“底部”、“下方”、“左”、“右”和其它这样的术语的指的是设备在其被定向和出现在附图中时的情况，并且仅为了方便而使用；它们不是限制性的，也不意味着该设备必须以任何特定的方向使用或定位。本发明的常规组件是现有技术中公知的元件，本信息披露中将不再进行详细讨论。
图1和图2示出了本发明的优选实施例的透视图，其中智能集装箱2具有IoT应答器1并与其中的货物3交互。图2示出了客户7和港务局人员6(分别)与台式计算机1和移动设备4上的软件4实时交互。本发明包括所述软件和云网络，该云网络与沿着从制造设施到分销商和港口的供应链的嵌入产品内的传感器交互。传感器可以包括但不限于通过本发明的云网络和网站接口向制造商发送无线信号的无线有源射频识别标签。所述信号利用与WiFi、GSM蜂窝信号、GPS信号等相关的网络，但并不局限于此。上述发明软件的应用程序可通过多种代码编写，所述代码可以包括但不限于：JavaTM、C++TM、Visual BasicTM、FortranTM以及BasicTM等等。图3示出了所述系统的代表性视图。所述软件能够与多个用户操作系统兼容，例如但不限于：WindowsTM、AppleTM和AndriodTM，并且与多种硬件平台兼容，所述硬件平台例如但不限于：台式计算机1、笔记本电脑、平板11、智能手机5等。在软件上具有对用户可用的功能，这其中包括但不限于：管理对集装箱的IoT分配8(取决于用户权限)、对利益相关者的集装箱IoT设备注册9以及集装箱应答器设置10(利益相关者权限、采样和监视速率、无线传输选项等)。该图示出了本发明智能集装箱具有IoT应答器，该IoT应答器具有定位能力18(GPS坐标、蜂窝塔三角测量等)；记录集装箱状况19(温度、湿度、热成像、湿气检测、运动检测等)；以及通知20(阈值信号突破、紧急警报等)。
该图示出了利益相关者和集装箱连接到云网络服务器18，其具有包括但不限于以下的算法和操作：管理和订阅12(用户人口统计、网站、支付等)；设备注册13(IoT选择-数量和类型)；区块链算法14(加密、利益相关者权限等)；档案库15(集装箱库存和历史)；通知16(SMS、文本、电子邮件等)。
上述推荐算法是由制造商定制和预编程的生产推荐例程，并且用于基于报告的传感器数据而作为JIT和JTP的一部分来使生产上升或下降。图2还示出了制造商与本发明的云网络服务器交互并且访问资产位置数据11(基于在任何给定时刻在供应链内的GPS传感器数据)、资产状况12(途中产品安全的状态等)和通知13(紧急通知、装运延迟、销售点通知，其可经由SMS、电子邮件、文本消息等形式进行)。
图4示出了本发明的另一实施例，其结合了区块链软件。该区块链软件组件具有诸如但不限于以下的功能：在由网络节点批准之后，将初始事务20(诸如登记到远洋船舶的资产库存)识别为起源区块21，所述网络节点由以下组成但不限于：制造商、船员、权力机构、客户、批发商、经销商、托运者、分销商等。当资产在供应链内的途中时，每个事务(资产状态、位置等)被加密并且被添加到先前区块22，形成散列区块链23，其中每个事务具有时间戳和元数据，该事务作为记录在分布式分类账25上的事务而被单独广播24给前述授权的利益相关者(等)，并且仅在所述云网络上可用。通过设计，区块链可抵抗对数据的修改。为了用作分布式分类账，所述区块链通常由对等网络管理，共同遵守用于节点间通信和验证新区块的协议。一旦被记录，任何给定区块中的数据不能在不更改所有后续区块的情况下被追溯地更改，而更改所有后续区块则需要网络多数成员的一致同意。与智能合同相结合，这样的区块链可被认为是允许透明性的分散式公证服务，以便具有预设权限的任何人都可以看到使用密码散列构造并打有时间戳的数据元素记录内的内容。智能合同是动态的、实时的合同，其一旦被创建就不能改变，但是当满足某些条件时可以执行某些动作，诸如使用数字签名来自动地与预先批准的各方共享记录。
另外要注意和预期的是，尽管以其最简单的形式示出了所述设备，但是当形成本发明时，所述设备的各种组件和方面可以被不同地成形或被稍微修改。同样地，本领域技术人员将认同本公开中阐述的描述和叙述，或者仅仅意味着描绘在本发明的总体范围和意图内的优选模式的示例，并且不应被认为以任何方式进行限制。尽管在此已经参照本发明的特定实施例示出和描述了本发明的所有基本特性和特征，但是在前述公开中预期了有一定范围的修改、各种改变和替换，并且将显而易见的是，在一些情况下，可以在不脱离所阐述的本发明的范围的情况下，采用本发明的一些特征而不相应地使用其它特征。

Claims (7)

1.一种智能航运集装箱，其包括以下部分：
a)集装箱；
b)软件应用程序；
c)云网络；以及
d)传感器。
2.根据权利要求1所述的智能航运集装箱，其中所述软件应用程序驻留在所述云网络上。
3.根据权利要求1所述的智能航运集装箱，其中所述云网络具有以下算法：管理订阅、与传感器和利益相关者实时通信以及自动通知用户。
4.根据权利要求1所述的智能航运集装箱，其中传感器处于激活状态并发送资产数据至所述云网络。
5.一种提供产品沿全球供应链的可追溯性的方法，包括以下步骤：
a)在集装箱上安装IoT传感器；以及
b)实时向所述云网络发送资产状态和位置信号。
6.根据权利要求5所述的提供产品沿全球供应链的可追溯性的方法，其中向云网络发送资产状态和位置信号包括通过无线网络发送信号的附加步骤。
7.根据权利要求5所述的提供产品沿全球供应链的可追溯性的方法，其中通过发送文本消息、SMS、电子邮件等通知利益相关者。
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