CN210157192U

CN210157192U - 串联式堆叠集装箱通信系统

Info

Publication number: CN210157192U
Application number: CN201921581580.2U
Authority: CN
Inventors: 单黎明
Original assignee: Beijing Guodian Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Guodian Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-20

Abstract

本实用新型提供了一种串联式堆叠集装箱通信系统，包括卫星平台和依次串联的若干个即插即用式的集装箱通信终端；若干个集装箱通信终端分别对应布置于若干个堆叠的集装箱上，最下层的集装箱通信终端依次向上层集装箱通信终端发送数据，最上层的集装箱通信终端将数据整合并发送至所述卫星平台。本实用新型通过在每个堆叠的集装箱上布置集装箱通信终端，并形成数据依次上行或下行传输的串联通信结构，使所有集装箱的数据可及时有效的发送给卫星，具有简易可行，即插即用，且无需人工干涉的优点。

Description

串联式堆叠集装箱通信系统

技术领域

本实用新型涉及用于堆叠集装箱的数据通信技术，特别涉及一种串联式堆叠集装箱通信系统。

背景技术

目前，伴随物联网的发展，集装箱的温度、湿度、位置、货物种类数量、发终地等信息可以通过信息通信随时被掌握。由于集装箱的流动性特别强，信息通信能否及时传给用户是人们关注的焦点，这在地面基站缺乏的地方更加明显。为了解决地基通信接力设备的不足，卫星作为天基接力设备弥补了这方面的缺失，但是由于集装箱的堆叠，顶层的集装箱的信息终端可以通过天线发送给卫星，但位于底层的集装箱由于上层集装箱的遮挡无法将信息传递给卫星。

目前针对以上不足，采取的措施就是增加一个地面基站并将范围的集装箱连入局域网，收集所有集装箱信息并通过地面基站统一进行发送。

然而，由于集装箱规模庞大，并且码放位置不一，该措施不能保证所有集装箱都能被覆盖，并且地面基站的架设、维护和流转都需要有人照料，使用成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种串联式堆叠集装箱通信系统，其是一套多层分级的、实现将堆叠集装箱的信息和数据互联的系统，通过在每个堆叠的集装箱上布置集装箱通信终端，并形成数据依次上行或下行传输的串联通信结构，使所有集装箱的数据可及时有效的发送给卫星，具有简易可行，即插即用，且无需人工干涉的优点。

本实用新型采用的技术方案为，一种串联式堆叠集装箱通信系统，包括卫星平台和依次串联的若干个即插即用式的集装箱通信终端；

若干个集装箱通信终端分别对应布置于若干个堆叠的集装箱上，最下层的集装箱通信终端依次向上层集装箱通信终端发送信息，最上层的集装箱通信终端将信息整合并发送至所述卫星平台。

由上，本实用新型通过在每个堆叠的集装箱上安装有即插即用的集装箱通信终端，并将多个集装箱通信终端进行串联连接，当集装箱通信终端内有数据时，通过向上层的集装箱通信终端依次发送，并由位于最上层的集装箱通信终端集中整合发送至卫星平台，实现了对堆叠的全部集装箱的通信覆盖，保证集装箱数据的及时上传。

进一步改进，所述集装箱通信终端包括：FPGA芯片及其分别连接的SRAM存储器、NFC发送模块和NFC接收模块；

所述FPGA用于生成上行控制信号以控制NFC发送模块发送信息和下行控制信号以控制NFC接收模块接收信息；

所述NFC发送模块位于集装箱的顶部一角；

所述NFC接收模块位于集装箱的底部一角。

由上，NFC可支持近距离通信，将NFC发送模块布置于集装箱的顶部，将NFC接收模块布置于集装箱底部，可保证相邻的集装箱通信终端建立通信连接，且由于距离的存在，不会造成误连接，当集装箱通信终端的SRAM存储器内接收到数据时，FPGA芯片通过NFC发送模块发送上行控制信号，尝试与接收到该上行控制信号的通信终端建立连接，待接收到反馈的下行控制信号后，表示连接建立成功，即可控制NFC发送模块将SRAM存储器内的数据信息进行发送；同理，当该FPGA芯片通过NFC接收模块检测到来自下层的上行控制信号时，进行逻辑判断，当符合逻辑规则时，向下层反馈下行控制信号，并通过NFC接收模块接收下层的通信终端发送的数据信息。

进一步改进，所述集装箱通信终端还包括：

与所述FPGA芯片连接的晶振。

由上，晶振可为本层集装箱通信终端提供振动频率，并在发送数据时，同时发送时钟信号，以保证两层集装箱通信终端的数据同步传输。

进一步改进，还包括卫星通信终端，布置于最上层的集装箱上，该卫星通信终端的电路部分包括依次连接的NFC接收模块、CPU、卫星通讯模块和天线；

所述NFC接收模块与最上层的集装箱通信终端建立连接，并接收其发送的信息，并在CPU的控制下通过卫星通讯模块和天线发送至卫星平台。

由上，通过在位于最上层的集装箱上布置卫星通信终端，当该层的集装箱通信终端接收到全部数据后，可将全部数据进行整合，并通过集装箱通信终端的NFC发送模块与该卫星通信终端的NFC接收模块建立连接，将全部数据发送至该卫星通信终端，并由该卫星通信终端转发至卫星平台，在传输过程中，天线可起到放大通信信号的作用，以保证数据的精确传输。

进一步改进，所述卫星通信终端还包括由半椭圆壳体部分和平面壳体部分构成的密封结构，所述NFC接收模块、CPU、卫星通讯模块设置于该密封结构内；

所述平面壳体部分设置有至少一个磁吸部，使该平面壳体部分与集装箱吸合，以将该卫星通信终端固定在集装箱上。

由上，通过在平面壳体部分设置磁吸部，可将该卫星通信终端直接吸合固定在集装箱上，采用半椭圆壳体结构，可减少外力的作用，起到保护作用，防止该卫星通信终端被外力损坏或击落。

进一步改进，还包括若干个监控终端，分别对应布置于若干个堆叠的集装箱内；

每个监控终端包括：

传感器模块，用于测量集装箱的状态参数；

串口输入模块，与所述传感器模块连接，以采集集装箱的状态参数；

控制模块，与所述串口输入模块连接，用于向集装箱发送控制指令；

存储模块，与所述控制模块连接，用于存储所述串口输入模块采集到的状态参数；

串口输出模块，与所述控制模块连接，用于输出存储模块存储的状态参数。

由上，每个集装箱内的监控终端可用于采集本集装箱内的温度、湿度、箱号、货物种类、故障代码等状态参数，从而实现对每个集装箱的实时监控。

进一步改进，所述集装箱通信终端还包括：

插座式的数据接口，插接于集装箱上并与集装箱内的监控终端连接。

由上，通过采用标准的插座式数据接口，将该集装箱通信终端直接插接在集装箱上，并与内部的监控终端建立通信连接，可实现即插即用，便于安装、拆卸，且适用于大部分的集装箱。

进一步改进，还包括：

电源模块，用于为所述通信系统提供工作电压。

由上，电源模块可为每个集装箱上的集装箱通信终端和监控终端提供工作电压。

附图说明

图1为本实用新型串联式堆叠集装箱通信系统的模块原理图；

图2为本实用新型监控终端的模块原理图；

图3为本实用新型集装箱通信终端的模块原理图；

图4为本实用新型卫星通信终端的模块原理图；

图5为本实用新型卫星通信终端的结构原理图。

具体实施方式

下面参照如图1-图5对本实用新型提供的串联式堆叠集装箱通信系统的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示为本实用新型串联式堆叠集装箱通信系统的模块原理图，本实施例以堆叠的三个集装箱A、B、C为例，集装箱A位于最上层，集装箱C位于最下层，在集装箱A中布置有监控终端A和集装箱通信终端A，集装箱B中布置有监控终端B和集装箱通信终端B，集装箱C中布置有监控终端C和集装箱通信终端C，且集装箱通信终端A、B、C串联连接，实现数据的串联传输，最上层的集装箱A上还布置有卫星通信终端，从而将集装箱通信终端A的全部数据发送至卫星平台；

如图2所示为监控终端的模块原理图，每个上述监控终端均包括：

传感器模块110，具体为温度、湿度、定位、故障等传感器，可用于测量集装箱的温度、湿度、位置、故障代码等状态参数；

串口输入模块120，与所述传感器模块110连接，以采集集装箱的上述状态参数；

控制模块130，与所述串口输入模块120连接，用于向集装箱发送控制指令，实现对集装箱的状态参数的测量和采集；

存储模块140，与所述控制模块130连接，用于存储所述串口输入模块120采集到的状态参数；

串口输出模块150，与所述控制模块130连接，在控制模块130的控制下，将监控终端采集到的数据发送到集装箱通信终端，以进行传输。

如图3所示为集装箱通信终端的模块原理图，每个上述集装箱通信终端包括FPGA芯片210、SRAM存储器220、NFC接收模块230、NFC发送模块240和晶振250；并且，为便于安装或拆卸，本实用新型的集装箱通信终端特意采用了插座式的标准数据接口，可在集装箱上即插即用，并与集装箱内部的监控终端建立通信连接，接收该监控终端发送的数据，无需改变集装箱的结构，方便实用且节省成本；

由于NFC具有近距离通信的特点，可将NFC接收模块布置于集装箱的底部一角，与位于下层的集装箱通信终端的NFC发送模块建立连接，还将NFC发送模块布置于集装箱的顶部一角，与位于上层的集装箱通信终端的NFC接收模块建立连接；

所述FPGA芯片负责该集装箱通信终端内的数据和控制信号的传输，以集装箱通信终端C为例，其位于最下层的集装箱C上，监控终端C实时采集集装箱内的状态信息并发送到集装箱通信终端C，当该集装箱通信终端C的SRAM存储器的数据准备好之后，由该FPGA芯片控制NFC发送模块优先向位于上层的集装箱通信终端B发送上行数据发送请求信号，即上行控制信号；

集装箱通信终端B的NFC接收模块接收该到上行控制信号后，发送到其FPGA芯片上进行逻辑判断，若判断通过，则控制其NFC接收模块做好接收数据的准备，并反馈数据接收请求信号，即下行控制信号给集装箱通信终端C的NFC发送模块，从而建立通信连接；

集装箱通信终端C的FPGA芯片接收到反馈的下行控制信号后，控制读取SRAM存储器内的数据，并通过NFC发送模块将读取到的数据发送到位于上层集装箱通信终端B的NFC接收模块中，同时，FPGA芯片还将晶振生成的时钟信号和频率脉冲信号发送给集装箱通信终端B的NFC接收模块中，以保持集装箱通信终端C和集装箱通信终端B数据的同步传输，并保持相同频率；

集装箱通信终端B的NFC接收模块接收到上述数据、时钟信号和频率脉冲信号后，在FPGA芯片的控制下将数据存储到SRAM存储器中，并根据与集装箱通信终端C相同的流程，由NFC发送模块向位于上层的集装箱通信终端A发送上行控制信号，接收到集装箱通信终端A反馈下行控制信号后，通过NFC发送模块将数据、时钟信号、频率脉冲信号发送至集装箱通信终端A的NFC接收模块中；

值得说明的是，若监控终端B也在此过程中采集了集装箱B内的状态信息，则集装箱通信终端B在发送来自集装箱通信终端C的数据时，还需将接收的监控终端B采集的状态信息数据一同发送，发送顺序按照先进先出的顺序；

集装箱通信终端A将其接收到的数据和采集的数据进行整合后，通过卫星通信终端发送至卫星平台；

如图4所示，所述卫星通信终端包括依次连接的NFC接收模块310、CPU320、卫星通讯模块330和天线340；

本实施例中，已知集装箱通信终端A位于最上层的集装箱A上，因此当其接收到来自下层集装箱通信终端B的数据后，需要将来自集装箱通信终端B的数据及监控终端A的数据进行整合，通过该卫星通信终端发送至远端的卫星平台。在进行数据发送之前，集装箱通信终端A内的NFC发送模块仍需要优先发送上行控制信号，与该卫星通信终端建立连接，该卫星通信终端通过NFC接收模块接收上行控制信号，并由CPU进行逻辑判断和身份识别，识别通过后反馈下行控制信息至集装箱通信终端A，等待其发送的数据，并将该数据通过卫星通讯模块发送至远端的卫星平台，天线可在该发送过程中起到信号放大的作用，以保证数据精确传输。

如图5所示，上述卫星通信终端的外壳采用了由半椭圆壳体部分350和平面壳体部分360构成的密封结构设计，基于保护的目的，可将所述NFC接收模块310、CPU320、卫星通讯模块330设置于该密封结构内，仅将天线340设置于该密封结构外；

上述平面壳体部分360设置有至少一个磁吸部370，只需使该平面壳体部分与集装箱吸合，以将该卫星通信终端固定在集装箱的靠近在集装箱通信终端的NFC发送模块处，即可建立连接；

同时，通过采用半椭圆壳体结构，可减少外力的作用，起到保护作用，防止该卫星通信终端被外力损坏或击落。

上述每组堆叠的集装箱底部还设有电源模块，可为上述监控终端和集装箱通信终端提供工作电压，保证其正常工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种串联式堆叠集装箱通信系统，其特征在于，包括卫星平台和依次串联的若干个即插即用式的集装箱通信终端；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集装箱通信终端包括：FPGA芯片及其分别连接的SRAM存储器、NFC发送模块和NFC接收模块；

所述NFC发送模块位于集装箱的顶部一角；

所述NFC接收模块位于集装箱的底部一角。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集装箱通信终端还包括：

与所述FPGA芯片连接的晶振。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括卫星通信终端，布置于最上层的集装箱上，该卫星通信终端的电路部分包括依次连接的NFC接收模块、CPU、卫星通讯模块和天线；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述卫星通信终端还包括由半椭圆壳体部分和平面壳体部分构成的密封结构，所述NFC接收模块、CPU、卫星通讯模块设置于该密封结构内；

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括若干个监控终端，分别对应布置于若干个堆叠的集装箱内；

每个监控终端包括：

传感器模块，用于测量集装箱的状态参数；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述集装箱通信终端还包括：

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

电源模块，用于为所述通信系统提供工作电压。