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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Behälters zur
Aufnahme von Objekten.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Logistiksystem und ein Computerprogrammprodukt.
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Im
Bereich der Beförderung
von Objekten innerhalb von Logistiksystemen besteht der Bedarf,
die Objekte vor äußeren Einflüssen zu
schützen.
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Bei
den Objekten kann es sich um Gegenstände unterschiedlicher Eigenschaften,
insbesondere unterschiedlicher Größe und Empfindlichkeit handeln.
Insbesondere handelt es sich um Objekte, die in einen Behälter eingebracht
werden können.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen zum Schutz des Inhaltes
vor Beeinträchtigungen
bekannt.
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Das
Erfordernis einer ausreichenden Sicherung der Transportbehälter und
damit der darin befindlichen Objekte gegen Beschädigungen, Diebstahl oder sonstige
unerwünschte
Einflüsse
ist bekannt. Um dazu keine aufwändig
gesicherten und schweren Behälter
einsetzen zu müssen,
wird üblicherweise eine Überwachung
der Behälter
auf dem Transportweg realisiert.
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Beschädigungen
der transportierten Objekte können
beispielsweise auftreten, wenn Objekte nicht bei bestimmten Umgebungsbedingungen
wie Temperatur, Luftzusammensetzung oder Luftfeuchtigkeit transportiert
werden, so dass insbesondere Lebensmittel oder Medikamente nicht
unter den geforderten optimalen Bedingungen befördert werden. Für den Betreiber
eines Transport- und Logistiksystems ist es daher von Vorteil, wenn
die Umgebungsbedingungen derartiger Objekte in einem Behälter überwacht
und protokolliert werden können.
Die Überwachung
ermöglicht
gegebenenfalls die direkte Beeinflussung der Bedingungen der Transportbehälter.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, ein Verfahren bereitzustellen, welches
gegenüber
bekannten Verfahren eine verbesserte Überwachung des Transports von
Objekten ermöglicht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ferner, ein hierzu geeignetes Logistiksystem
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Logistiksystem
nach Anspruch 27 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis
26.
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Die
Erfindung sieht vor, ein Verfahren so durchzuführen bzw. ein Logistiksystem
so auszustatten, dass Messdaten des Objekts durch einen Sensor erfasst
werden, dass die erfassten Messwerte an einen Transponder übermittelt
werden und dass der Transponder in Abhängigkeit von den Messdaten
Zustandsinformationen an eine Leseeinheit übermittelt.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Behälter zur Aufnahme von Objekten,
ein Transportmittel zur Beförderung
der Behälter,
einen Netzwerkknoten zu einem Einsatz in dem Logistiksystem und
ein Computerprogrammprodukt.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Leseeinheit oder eine mit ihr verbundene Datenverarbeitungseinheit
die Zustandsinformationen auswertet.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass die Zustandsinformationen gespeichert
werden.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Zustandsinformationen in einem in dem Behälter angebrachten Speichermedium
gespeichert werden.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass die Zustandsinformationen in der
Leseeinheit und/oder der mit der Leseeinheit verbundenen Datenverarbeitungseinheit gespeichert
werden.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, die Zustandsinformationen nur in der Leseeinheit
und/oder der mit der Leseeinheit verbundenen Datenverarbeitungseinheit
zu speichern. Dies hat den Vorteil, dass Spei cherplatz in den Behältern gespart
wird, so dass diese sich einfacher herstellen lassen.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Datenverarbeitungseinheit eine Auswertung der Zustandsinformationen
vornimmt.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Handhabungsvorgang
des Behälters
in Abhängigkeit
von der Auswertung erfolgt.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
der logistische Handhabungsvorgang eine Ausschleusung des Behälters aus
einem Transportprozess beinhaltet.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass der Handhabungsvorgang eine Ausschleusung
des Behälters aus
einem Transportprozess beinhaltet.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
der Handhabungsvorgang eine Wahl eines anderen Beförderungsweges
beinhaltet.
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Es
ist zweckmäßig, dass
die Wahl eines anderen Transportmittels beispielsweise dann erfolgt, wenn
eine Gefahr besteht, dass die Objekte bei einer Beibehaltung eines
ursprünglich
vorgesehenen Beförderungsweges
einer Belastung ausgesetzt werden, die höher ist als eine zulässige Belastung
der Objekte.
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Ein
Beispiel für
eine zu vermeidende Belastung der Objekte ist eine unerwünscht hohe
Temperatur- und/oder eine Strahlenbelastung.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Position des Transponders ermittelt
wird.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Position des Behälters
gespeichert wird.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass die Position in der Datenverarbeitungseinheit
gespeichert wird.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Position des Behälters
bestimmt und dass die Position des Behälters den von dem Sensor erhaltenen
Zustandsinformationen zugeordnet wird.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass dem Transponder Energie zugeführt wird.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Energie durch die Leseeinheit zugeführt wird.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Weiterleitung der Energie von
dem Transponder zu dem Sensor erfolgt.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
eine Signalleitung zwischen dem Sensor und dem Transponder durch
ein Verbindungselement erfolgt.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungselement wenigstens
einen Draht beinhaltet.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
das Verbindungselement wenigstens einen Lichtleiter beinhaltet.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Sensor näher an dem
Objekt befindet als der Transponder.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor; dass
der Sensor und der Transponder durch eine Zwischenschicht voneinander
getrennt sind.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass die Zwischenschicht thermisch isolierend
wirkt.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Zwischenschicht schockabsorbierend wirkt.
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Eine
Fortbildung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Transportmittels, des Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts
zeichnet sich dadurch aus, dass die Zwischenschicht elektromagnetische
Strahlung absorbiert.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die Zwischenschicht elektromagnetische Strahlung reflektiert.
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Für einen
erfindungsgemäßen Einsatz
eignen sich vielfältige
Arten von Transpondern. Besonders bevorzugt sind Transponder, die
als Sende- und/oder Empfangsgeräte
dienen. Insbesondere handelt es sich hierbei um Empfangsgeräte, die
nach Empfang eines fremden Signals geeignet sind, ein eigenes Signal
abzugeben.
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Der
englische Begriff "Transponder" ist eine Abkürzung aus
Transmitter (Sender) und Responder [(Signal)-beantworter].
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Besonders
bevorzugt ist ein Einsatz von Transpondern, die mit wenigstens einer
Identifikationsangabe versehen sind. Derartige Transponder werden
nachfolgend auch als RFID-Tags bezeichnet.
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Es
ist zweckmäßig, eine
visuell erfassbare Kennzeichnung von Gegenständen in Transport- oder Logistiksystemen
durch RFID-Technologien
mit elektronisch mehrfach beschreibbaren und auslesbaren Transpondern
zu ersetzen oder zu ergänzen. Derartige
Systeme haben den Vorteil, dass in einem Transponder eine Vielzahl
von Informationen elektronisch ein- und ausgelesen werden kann,
wodurch automatische Transport-, Sortier-, Nachverfolgungs- oder
Verteilvorgänge
gesteuert werden können,
ohne dass die visuelle Anzeige von Informationen erforderlich ist.
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Ein
Transponder mit Identifikationsangaben (RFID-Tags) wird vorzugsweise
als ein RFID-Tag ausgeführt.
Ein RFID-Tag besteht aus einem Mikrochip und einer Antenne. Auf
dem Chip ist ein Code gespeichert, der verarbeitungsrelevante Informationen
enthält.
Insbesondere handelt es sich bei den Informationen über IdentifikationsID-Angaben.
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Transponder
sind so ausgestattet, dass sie auf ein auslösendes (Radio-) Signal eines
Lesegerätes
selbst Signale senden und/oder empfangen. Aktive Transponder enthalten
eine Energieversorgung für
ihren Betrieb. Passive Transponder erhalten hingegen Energie durch
die von dem Lesegerät
ausgesendeten Signale.
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Die
Erfindung beinhaltet ein neuartiges Logistiksystem, das einen Transport
von Objekten an vorgesehene Empfänger
automatisiert und erheblich vereinfacht.
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Erfindungsgemäß wird ein
Logistiksystem bereitgestellt, dass sich durch eine besonders hohe Sicherheit
und Zuverlässigkeit
auszeichnet.
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Der
Begriff "Logistiksystem" betrifft hierbei jedes
System, das dazu geeignet ist, Objekte zu lagern, zu sortieren und/oder
zu transportieren.
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Die
technische Realisierung der Erfindung beinhaltet vorzugsweise eine
Datenbank, in der Informationen zu der auszuliefernden Ware und über wenigstens
eine für
eine Objektauslieferung vorgesehene Ausgabestelle enthalten sind.
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Es
ist besonders vorteilhaft, dass in der Datenbank Informationen über mehrere
für die
Objektauslieferung vorgesehene Ausgabestellen enthalten sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Überwachung
eines Behälters
zur Aufnahme von Objekten sieht vor, dass ein Sensor im Innenraum
zur Feststellung von Zustandsveränderungen
der physikalischen Beschaffenheit des Behälterinhalts dient.
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Anschließend erfolgt
eine Übermittlung
der Messdaten an den Transponder.
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Der
Transponder übermittelt
in Abhängigkeit von
den Messdaten Zustandsinformationen an eine Leseeinheit.
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In
einer ersten Ausführungsform
werden die Messdaten selber als Zustandsinformationen an die Leseeinheit übermittelt.
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In
einer anderen, gleichfalls vorteilhaften Ausführungsform werden aus den Messdaten
ermittelte kritische Größen – beispielsweise
Temperaturüberschreitungen – übermittelt.
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Eine Übermittlung
von ausgewählten,
komprimierten und/oder reduzierten Werten hat den Vorteil, dass
Speicher- und Übertragungskapazitäten effektiver
genutzt werden.
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Bei
einem Einsatz von Transpondern als Mittel zur Weiterleitung der
Messwerte kommt eine Vielzahl von Lesegeräten in Betracht.
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Es
werden jeweils auf die Wellenlänge
der elektromagnetischen Strahlung der Transponder abgestimmte Antennen
eingesetzt.
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Die
Möglichkeit,
mehrere Transponder kurz hintereinander auszulesen, ergibt entsprechende
Anforderungen an die jeweils einzusetzende Leseeinheit.
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Es
ist besonders vorteilhaft, die Leseeinheit mit der aus dem Stand
der Technik bekannten BRM-Funktion auszustatten.
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Die
BRM-Funktion (Buffered Read Mode = Datenfilterung und -speicherung)
stellt sicher, dass die Daten bereits ausgelesener Transponder im
Leser zwischengespeichert und nur einmal ausgelesen werden. Dieser
Vorteil kommt bei Anwendungen mit Pulkerkennung (Antikollision)
zum Tragen, da immer nur "neue" Transponder ausgelesen
werden. So steigt die Übertragungsgeschwindigkeit
der Daten.
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Die
auf diese Weise erfassten Informationen werden anschließend weiter
verarbeitet.
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Zur Übermittlung
an die Leseeinheit sind verschiedene Übermittlungsarten einsetzbar.
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Die
Leseeinheit ist in einem Transportmittel für den Behälter, in einem Lager oder einem
Bearbeitungszentrum für
den Behälter
angeordnet.
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Eine
Datenverarbeitungseinheit, die vorzugsweise mit der Leseeinheit
verbindbar ist, erhält diese
Zustandsinformationen von der Leseeinheit.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
durch ein Ortungsmittel in Verbindung mit dem Behälter die
Position des Behälters
bestimmt wird und die Position des Behälters den von dem Sensor erhaltenen
Zustandsinformationen zugeordnet wird. Dabei kann die Position des Behälters durch
ein Ortungsmittel direkt an dem Behälter oder an einem Transportmittel
bestimmt werden, mit welchem der Behälter transportiert wird. Befindet
sich das Ortungsmittel an einem zugehörigen Transportmittel, steht
es vorzugsweise in Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit
des Behälters.
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Die
Position des Behälters
kann beispielsweise durch ein Ortungsmittel in Form eines GSM-Moduls,
eines GPS-Moduls und/oder eines Peilsenders bestimmt werden. Die
verschiedenen Ortungsmittel können
dabei in Abhängigkeit
von einer geforderten Genauigkeit der Positionsbestimmung eingesetzt
werden, wobei sie wahlweise senkrecht oder parallel eingesetzt werden
können.
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Eine
Weiterentwicklung des Verfahrens, des Logistiksystems, des Behälters, des
Netzwerkknotens und des Computerprogrammprodukts sieht vor, dass
die von den Sensoren erhaltenen Zustandsinformationen mit Sollwerten
verglichen werden, wobei eine Abweichung von einem Sollwert als
Alarm gewertet wird. Der Vergleich der Zustandsinformationen erfolgt
vorzugsweise durch einen Vergleich der gemessenen elektrischen Eigenschaften
der leitfähigen Schichten
mit einem Sollwert der elektrischen Eigenschaften. Dabei kann vorgesehen
sein, dass eine Abweichung der von dem Sensor erfassten physikalischen
Beschaffenheit des Behältermaterials
von einem Sollwert nicht als Alarm gewertet wird, falls der Abweichung
eine Position des Behälters
zugeordnet ist, welche als Position zum erlaubten Öffnen eines Behälters in
der Datenverarbeitungseinheit hinterlegt ist.
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In
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die vom Sensor erhaltenen Zustandsinformationen
einem Kommunikationsmodul an dem Behälter übermittelt, und das Kommunikationsmodul übermittelt
die Zustandsinformationen einem Nachrichtenempfangsgerät.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, wenigstens einen Transponder
als Kommunikationsmodul einzusetzen.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht Sensor-Transponder-Einheiten vor, bei denen ein Sensor
mit einem Transponder, insbesondere einem RFID-Tag, verbunden ist.
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Als
Mittel für
die Verbindung sieht eine Ausführungsform
der Erfindung zwei Kabel zur seriellen Verbindung zwischen dem RFID-Tag
und dem Sensor vor.
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Ferner
sind auch folgende Verbindungen möglich sind:
- • Ein Sensor
mit mehreren RFID-Tags;
- • mehrere
Sensoren mit einem RFID-Tag und
- • mehrere
Sensoren mit mehreren RFID-Tags.
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Die
Verknüpfung
zwischen Sensoren und RFID-Tags wird auch als "Vermaschung" bezeichnet, um auf die maschenartige
Struktur der Verknüpfung hinzuweisen.
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Die Übermittlung
der Zustandsinformationen von dem Kommunikationsmodul an das Nachrichtenempfangsgerät kann auf
dem Transportweg oder nach der Ankunft des Behälters am Zielort stattfinden.
Vorzugsweise findet die Übermittlung
der Zustandsinformationen auf dem Transportweg nur statt, falls
ein Vergleich innerhalb der Datenverarbeitungseinheit ergibt, dass
eine Abweichung der von den Sensoren erfassten Zustandsinformationen
von Sollwerten als Alarm gewertet wird.
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Die
Bestimmung der Position des Behälters und
die Zuordnung der Position zu den von dem Sensor erhaltenen Zustandsinformationen
erfolgt vorzugsweise in der Datenverarbeitungseinheit des Behälters, sie
kann jedoch auch in dem Nachrichtenempfangsgerät bzw. in der Überwachungszentrale durchgeführt werden.
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In
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Behälter
mit einem Atmosphärenmessgerät versehen,
welches die Atmosphäre
im Innenraum des Behälters
erfasst, und die Messwerte des Atmosphärenmessgerätes werden der Datenverarbeitungseinheit
des Behälters übermittelt.
Bei dem Atmosphärenmessgerät kann es sich
beispielsweise um einen Temperatur- und/oder Feuchtigkeitssensor
handeln, dessen Messwerte an die Datenverarbeitungseinheit des Behälters übermittelt
werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht vor, dass der Behälter mit einem Objekterfassungsmittel
zur Registrierung der Objekte in dem Behälter versehen wird und Daten über die
erfassten Objekte an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt werden.
Als Objekterfassungsmittel kann beispielsweise eine Antenne vorgesehen
sein, welche umlaufend um den Öffnungsrand
des Behälters
angebracht ist. Die Objekte werden über das Auslesen von an den
Objekten befindlichen RFID-Tags registriert, wenn die RFID-Tags
beim Einbringen des Objekts in den Behälter an der Antenne vorbeibewegt
werden. Der Behälter
kann ferner mit einem Pulkerfassungsgerät versehen sein, welches die
Objekte erfasst, wenn alle Objekte in den Behälter eingebracht sind.
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Bei
der Objekterfassung wird wenigstens die Anzahl der in den Behältern eingebrachten
Objekte in der Datenverarbeitungseinheit registriert. Dabei reduziert
ein aus dem Behälter
entnommenes Objekt die Anzahl der in der Datenverarbeitungseinheit
erfassten Objekte, wobei der Vorgang der Entnahme eines Objektes
aus dem Behälter
dadurch registriert wird, dass die Anzahl der Vorgänge, bei
denen der zu dem Gegenstand gehörende
eindeutig identifizierbare RFID-Tag erfasst wird.
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Neben
der Anzahl der in den Behälter
eingebrachten Objekte werden vorzugsweise weitere Daten der Objekte
erfasst. Die Anzahl und/oder weitere Daten der registrierten Objekte
werden in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
von der Datenverarbeitungseinheit an das Kommunikationsmodul übermittelt,
welches die Informationen an ein Nachrichtenempfangsgerät übersendet.
Das Nachrichtenempfangs gerät
kann sich beispielsweise im Bereich des Empfängers der Objekte oder im Bereich
einer Überwachungszentrale befinden.
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Über eine
Schnittstelle können
diese Informationen ausgelesen und weiterverarbeitet werden.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung umfasst neben einem Verfahren zur Überwachung
eines Behälters
auch einen Behälter
mit Mitteln zur erfindungsgemäßen Überwachung.
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Die
Mittel zur Überwachung
sind insbesondere Sensoren, die geeignet sind, wenigstens eine im Innenraum
des Behälters
wirkende Zustandsgröße zu erfassen.
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Der
Behälter
umfasst in einer Ausführungsform
ferner eine Datenverarbeitungseinheit und Ortungsmittel zur Bestimmung
der Position des Behälters
in Verbindung mit dem Behälter.
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Es
ist jedoch besonders bevorzugt, Behälter einzusetzen, die so ausgestattet
sind, dass sie mit einer Datenverarbeitungseinheit zusammenwirken,
die sich außerhalb
des Behälters
befindet.
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Zu
diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenigstens einen Transponder so
als Kommunikationsmittel auszustatten, dass er von wenigstens einem
Sensor aufgenommene Messwerte und/oder aus den Messwerten gewonnene
Zustandinformationen an eine Datenverarbeitungsanlage übermittelt.
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Eine
derartige Ausführungsform
hat den Vorteil, dass Rechenvorgänge
wenigstens teilweise außerhalb
der Behälter
erfolgen. Hierdurch ist es möglich,
innerhalb der Behälter
keine oder nur geringe Speichermittel einzusetzen. Insbesondere
ist es vorteilhaft, die Speichermittel so zu dimensionieren, dass
sie Identifikationsangaben und/oder Angaben über das Vorhandensein eines
auswertungsbedürftigen
Ereignisses speichern.
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Einzelheiten
zu dem auswertungsbedürftigen
Ereignis werden in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung außerhalb
der Behälter
gespeichert und/oder bearbeitet.
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Dies
hat zusätzlich
zu der Reduzierung des erforderlichen Speichers in den Behältern den
weiteren Vorteil, dass anschließende
Bearbeitungsvorgänge
der Sendung vereinfacht werden.
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So
ist es beispielsweise möglich,
Behälter, deren
Inhalt einer zu großen
Belastung unterworfen wurden, aus einem Transportvorgang auszuschleusen.
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Von
noch größerer Bedeutung
ist der Ersatz von beschädigten
Objekten durch neuwertige Objekte.
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Dies
ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es sich um Objekte handelt,
deren Einsatz an einem Einsatzort von besonderer Wichtigkeit ist.
Dies gilt insbesondere für
Medikamente und medizinische Hilfsmittel.
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Vorzugsweise
weist der Behälter
ein Kommunikationsmodul in Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit
und ein Atmosphärenmessgerät wie einen
Temperatur- und/oder Feuchtigkeitssensor auf. In einem besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Behälter
ferner eine Schutzumhüllung
auf. Vorteilhaft ist ferner die Ausführung des Behälters mit
einem Objekterfassungsmittel zur Registrierung wenigstens der Anzahl
der in den Behälter
eingebrachten Gegenstände.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass der Zustand eines Behälters beim Transport von Objekten
umfassend überwacht
werden kann. Techniken zur Messung und Überwachung der physikalischen
Beschaffenheit eines Behältermaterials
und/oder der Umgebungsbedingungen können zusammen mit einem Ortungsmittel
dazu genutzt werden, einem an dem Behälter eingetretenen Ereignis
oder einem Zustand eine Position des Behälters zuzuordnen. Dies ermöglicht die
genaue Festlegung des Ortes und damit beispielsweise eines Zuständigkeitsbereiches,
in welchem ein Ereignis eingetreten ist.
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Werden
mehrere Ortungsmittel mit unterschiedlicher Präzision verwendet, können diese
in Abhängigkeit
von dem erforderlichen Genauigkeitsbereich eingesetzt werden. Besonders
vorteilhaft ist dabei die Verwendung eines Kommunikationsmoduls,
welches erfasste Daten kontinuierlich oder bei einem Alarm an eine Überwachungskomponente versenden
kann.
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Um
bereits bei der Befüllung
eines Behälters mit
einer Überwachung
zu beginnen, ist der Einsatz eines Objekterfassungsmittels vorteilhaft,
welches die Registrierung aller Gegenstände in dem Behälter ermöglicht.
Diese Informationen kann wiederum eine Position des jeweiligen Behälters zugeordnet
und das Kommunikationsmodul dazu genutzt werden, die Daten an verschiedene
Nachrichtenempfangsgeräte zu
versenden. So kann protokolliert werden, dass die für einen
Transport vorgesehenen Objekte in den Behälter eingebracht wurden und
ein eventueller Diebstahl erst auf dem Transportweg eintreten kann.
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Dies
ist insbesondere für
den Transporteur eines Behälters
mit Objekten von Vorteil, da zusammen mit den Zustandssensoren und
dem Ortungsmittel jegliches unerwünschte Ereignis an dem Behälter nachverfolgt
werden kann, ohne dass Unklarheiten über den Inhalt des Behälters vor
dem Transport zu berücksichtigen
sind.
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Weitere
Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der Abbildungen.
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Von
den Abbildungen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Behälters;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
eines Behälters
mit Schutzumhüllung;
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines Behälters
mit Mitteln zur Registrierung der Objekte,
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4 eine
schematische Darstellung eines Transportvorgangs des Behälters einschließlich eines
Temperaturprofils;
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5 eine
Integration des in 4 dargestellten Transportvorgang
in ein Überwachungssystem
(Shipmint Control & Management – SCM);
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6 eine
manuelle Erfassung von Daten eines Transponders 600, der
sich auf einem Behälter 601 befindet,
durch ein Lesegerät 602;
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7a eine
Ausführungsform
eines Behälters,
bei dem ein Sensor 701 als Sensorfläche ausgebildet ist und sich
zwischen Objekten 702, 703, 704 und 705 in
einem Innenraum eines Behälters 706 befindet;
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7b eine
Ausführungsform
eines Behälter,
bei dem ein Sensorstreifen 801 zwischen Objekten 802, 803, 804, 805, 806, 807,
in einen Innenraum eines Behälters 808 befindet;
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8a eine
Ausführungsform
eines Behälters,
bei der kreisförmige
Sensoren im Innenraum des Behälters
angeordnet sind;
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8b eine
Ausführungsform
eines Behälters,
bei der kreisförmige
Sensoren im Innenraum des Behälters
angeordnet sind;
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9 einen
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transportbehälter mit
mehreren Sensoren und Transpondern;
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10 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters;
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11 einen
erfindungsgemäßen Behälter, bei
dem sich ein Sensor im Bereich der Objekte befindet und mit einem
außerhalb
des Innenraums des Behälters
angeordneten Transponder verbunden ist und
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12 nebeneinander
angeordnete Streifen zur Verdeutlichung zweckmäßiger Längenunterschiede zwischen verschiedenen
Sensor-Transponder-Kombinationen.
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Die
Erfindung beinhaltet vielfältige
Kombinationen von Sensoren und Transpondern.
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So
ist es beispielsweise möglich,
mehrere gleichartige Sensoren für
eine zwei- oder dreidimensionale Aufnahme einer Messgröße einzusetzen, beispielsweise
zu einem Temperaturbild.
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Ferner
ist es bevorzugt, mehrere verschiedenartige Sensoren einzusetzen,
um hierdurch unterschiedliche Messgrößen – beispielsweise Temperatur,
Luftfeuchtigkeit oder Strahlungsbelastung – zu erfassen.
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Außerdem ist
es zweckmäßig, unterschiedliche
Transponder einzusetzen. Dies ermöglicht einen Betrieb mit unterschiedlichen
Operationsbedingungen, insbesondere unterschiedliche Operationsfrequenzen,
beispielsweise UHF, HF.
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Ferner
ist es vorteilhaft, mehrere gleichartige Transponder vorzusehen,
um die Lesequalität
und -rate zu erhöhen.
Derartige Anwendungen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein
Lesen der Daten besonders schnell und/oder zuverlässig erfolgen soll.
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Hierfür ist es
vorteilhaft, die Transponder in einer geeigneten Geometrie anzuordnen,
beispielsweise in Form eines Netzes, eines Ringes oder einer Matte.
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Ebenso
sind umfasst:
- • Mehrerer gleichartiger Sensoren
mit einem Transponder;
- • mehrere
verschiedenartige Sensoren mit einem Transponder;
- • mehrere
gleichartige Transponder mit mehreren gleichartigen Sensoren;
- • mehrere
gleichartige Transponder mit mehreren unterschiedlichen Sensoren;
- • mehrere
unterschiedliche Transponder mit mehreren unterschiedliche Sensoren;
- • mehrere
unterschiedliche Transponder mit mehreren gleichartigen Sensoren.
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Bei
dem in 1 schematisch dargestellten Behälter 10 zur
Aufnahme und zum Transport von Objekten kann es sich beispielsweise
um einen quaderförmigen
Behälter
mit einer Bodenfläche,
vier Seitenwänden
und einer Deckelanordnung handeln. Der Behälter kann aus unterschiedlichen
Materialien wie Karton, Holz, Kunststoff, Metall oder Kombinationen davon
gefertigt sein. Wird ein weiches Material wie Karton verwendet,
kann es zweckmäßig sein,
die Kartonage mit einer Schutzumhüllung 100 zu versehen,
welche den Behälter
vollständig
umschließt. Diese
Schutzumhüllung
kann beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff, Holz oder Metall bestehen.
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Ein
derartiger Behälter
mit einer Schutzumhüllung
ist beispielhaft in 2 dargestellt. In einem besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst die Schutzum hüllung 100 einen Palettenboden 110 aus
Holz und Seitenwände
und einen Deckel aus Hartplastik. Der Boden 110 ist wie übliche Paletten
ausgebildet und fest oder lösbar
mit den Seitenwänden
aus Hartplastik verbunden. Die Schutzumhüllung 100 kann fest
mit dem Grundbehälter 10 verbunden
sein, wobei es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen hat, sie von
diesem trennbar auszuführen.
Dadurch ist es möglich,
den Grundbehälter auf
Teilstrecken eines Transportes geschützt durch die Hülle zu transportieren,
während
der Behälter
auf anderen Transportstrecken, bei denen kein zusätzlicher
Schutz erforderlich ist, ohne Schutzhülle befördert oder gelagert werden
kann. Ferner ist die Schutzhülle 100 dadurch
wiederverwertbar und kann für
eine hohe Anzahl an Transportvorgängen verwendet werden, auch
wenn der Grundbehälter 10 beschädigt und
nicht mehr verwendbar ist.
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Vorzugsweise
sind alle Wandflächen
des Behälters 10 mit
Flächen
aus elektrisch leitfähigem
Material versehen, das als Sensor 30 zur Feststellung von
Zustandsänderungen
der physikalischen Beschaffenheit des Behältermaterials dient. Dabei
können
die gesamte Fläche
des Behälters
mit leitfähigem
Material beschichtet sein oder lediglich Teilflächen davon. Vorzugsweise ist
die Behälterfläche mit mehreren
leitfähigen
Bändern
versehen, welche in Form von elektronischer Tinte direkt auf das
Behältermaterial
oder auf eine Polymerfilmbeschichtung aufgedruckt sind. In der 1 ist
zur Vereinfachung der Darstellung lediglich die vordere Seitenwand
des Behälters
mit leitfähigen
Bändern 30 abgebildet.
Die leitfähigen
Bänder
sind so angeordnet, dass eine physikalische Veränderung der Beschaffenheit
des Behältermaterials
und somit eine Beschädigung
des Behältermaterials
eine Veränderung
der elektrischen Eigenschaften der Bänder verursacht.
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Zur
Auswertung der von dem Sensor erfassten Zustandsinformationen sind
die leitfähigen
Bänder 30 mit
einer Datenverarbeitungseinheit 40 verbunden, welche in
Verbindung mit dem Behälter 10 steht.
Die Datenverarbeitungseinheit weist zweckmäßigerweise wenigstens eine
Spannungsquelle, Rechenmittel zum Verarbeiten von Daten und Speichermittel
auf. Die Einheit befindet sich vorzugsweise direkt am oder im Behälter 10.
Um die Einheit vor unbefugtem Zugriff zu schützen, können die einzelnen Komponenten
beispielsweise in das Behältermaterial eingearbeitet
sein.
-
Die
leitfähigen
Bänder 30 des
Behälters
können
auf verschiedene Arten als Sensor zur Überwachung der Beschaffenheit
des Behältermaterials
verwendet werden. Beispielsweise kann permanent der Widerstand der
Bänder
gemessen werden, wobei eine Schwankung des Widerstandes als Beschädigung des
Behältermaterials
gewertet wird. Da dies die Möglichkeit
zur Manipulation der Überwachung bietet,
indem Bänder überbrückt werden,
hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
die Überwachung
eines analogen Widerstandswertes durchzuführen. Dabei ist es vorteilhaft,
Referenzbänder
einzusetzen, um natürliche
Veränderungen
des Widerstandes beispielsweise durch Alterungs-, Feuchtigkeits-
oder Temperatureinflüsse
zu berücksichtigen.
Wird eine Abweichung von dem durch die Referenzbänder bestimmten Sollwert des
Widerstandes gemessen, wird dies als Beschädigung des Behältermaterials
und gegebenenfalls als Alarm registriert.
-
Um
nicht nur die Beschädigung
des Behältermaterials
beispielsweise durch Einschnitte zu registrieren, sondern auch das öffnen des
Behälterdeckels,
können
verschiedene Deckelanordnungen vorgesehen sein. Ist es in einem
Anwendungsbereich lediglich erforderlich, das einmalige öffnen des Deckels
zu registrieren, kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass sich die leitfähigen
Bänder 30 ebenfalls
im Bereich der Behälterdeckelflächen 11 erstrecken.
Wie es bei der Überwachung
von Briefumschlägen
aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann es dabei vorgesehen
sein, Verschlussflächen
so auszubilden, dass die leitfähigen Bänder 30 eine
geringe Haftung zum Behältermaterial
aufweisen, während
sie eine starke Haftung zu Verschlussmaterialien wie Klebestreifen
besitzen. Beispielsweise kann der Verschluss eines Behälterdeckels 11 aus
Karton so ausgebildet sein, dass zwei oder vier Deckelflächen umgeklappt
und miteinander verbunden werden. Ein derartiger Deckel mit zwei sichtbaren
Deckelflächen
ist in 1 dargestellt. Die Deckelflächen 11 werden vorzugsweise
mit einem nicht dargestellten Klebestreifen verbunden, welcher auf
Bereiche der Flächen
aufgebracht wird, zu denen die leitfähigen Bänder eine geringe Haftung haben. Die
Klebestreifen können
zum Öffnen
des Deckels somit nicht entfernt werden, ohne dass sich die darunter
liegenden leitfähigen
Bänder
mit ablösen
und eine daraus resultierende Veränderung der elektrischen Eigenschaften
der Bänder
registriert wird.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind sich überlappende
Deckelflächen 11 mit
kapazitiven Verbindungsflächen 12 versehen, welche
sich beispielsweise entlang der Kanten der Deckelflächen erstrecken,
wie es in 1 dargestellt ist. Bei geschlossenem
Deckel liegen zwei Verbindungsflächen
aufeinander, so dass aus den beiden Verbindungsflächen 12 ein
kapazitives Element mit einer relativ hohen Kapazität gebildet
wird. Wird der Deckel geöffnet,
erhöht
sich der Abstand zwischen den Verbindungsflächen 12, und die Kapazität verringert
sich stark. Die Verbindungsflächen
stehen ebenfalls in Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit 40 und
die Verringerung der Kapazität
kann so als Öffnung
des Deckels registriert werden.
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Eine
Deckelanordnung mit kapazitiven Verbindungsflächen 12 hat den Vorteil,
dass kein fester Verschluss durch Klebestreifen erforderlich ist
und ferner ein mehrmaliges öffnen
und Schließen
registriert werden kann, ohne dass der Deckelverschluss dabei zerstört wird.
Objekte 20 können
somit aus dem Behälter
entnommen oder in diesem ergänzt werden,
falls eine Befugnis dazu vorliegt, während unbefugte Vorgänge registriert
werden.
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Ein
wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist es, dass der Behälter 10 in
Verbindung mit einem Ortungsmittel 50 zur Bestimmung der
Position des Behälters
steht. Das Ortungsmittel 50 befindet sich vorzugsweise
direkt am Behälter,
es kann sich jedoch auch an einem Transportmittel befinden, mit
welchem der Behälter
transportiert wird. Beispielsweise kann sich das Ortungsmittel an
einem Flugzeug, LKW oder Schiff befinden, mit welchem der Behälter befördert wird.
-
Bei
dem Ortungsmittel kann es sich beispielsweise um einen Peilsender,
ein GSM-Modul oder ein GPS-Modul handeln. Der Peilsender wird am
Behälter
oder einem zugehörigen
Transportmittel angebracht und kann von einer entfernt liegenden Station
geortet werden. In diesem Fall liegt die Information über die
Position des Behälters
der Datenverarbeitungseinheit 40 nicht vor, so dass der
Peilsender zweckmäßigerweise
durch ein weiteres Modul wie eine GPS-Ortung (Global Position System)
ergänzt wird.
Bei einer GPS-Ortung kann dem zugehörigen Satellitenempfänger seine
aktuelle Position übermittelt
werden, so dass die Position des Behälters für die Datenverarbeitungseinheit 40 verfügbar ist.
Dies gilt ebenfalls für
ein GSM-Modul, dem seine Position mittels einer Zellortung übermittelt
wird. Der Einsatz eines GSM-Moduls ist ferner vorteilhaft, da es
gleichzeitig als Kommunikationsmodul zum Versenden von Informationen
verwendet werden kann.
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Die
beispielhaft genannten Ortungsmittel können wahlweise senkrecht oder
parallel zum Einsatz kommen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden wenigstens zwei der genannten Ortungsmittel
zur Bestimmung der Position des Behälters eingesetzt. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass die Position des Behälters aufgrund der verschiedenen
Ortungstechniken mit einer variablen Genauigkeit und bei Bedarf auch
innerhalb geschlossener Räume
bestimmt werden kann. Um die Position des Behälters möglichst genau bestimmen zu
können,
kann beispielsweise der Peilsender verwendet werden, während für die Bestimmung
eines größeren Umkreises
die Ortung des GPS- und/oder GSM-Moduls ausreicht.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Behälter 10 ferner
ein Atmosphärenmessgerät 70 auf,
mit welchem die atmosphärischen
Bedingungen innerhalb oder am Behälter gemessen werden können. Das
Atmosphärenmessgerät steht
ebenfalls in Verbindung mit der Datenverarbeitungseinheit 40.
Bei dem Messgerät
kann es sich beispielsweise um einen Temperatur- oder Feuchtigkeitssensor
handeln, dessen Messwerte der Datenverarbeitungseinheit 40 übermittelt
werden.
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Der
Behälter
weist ferner ein Kommunikationsmodul 80 auf, das mit der
Datenverarbeitungseinheit 40 verbunden ist. Bei dem Kommunikationsmodul 80 kann
es sich beispielsweise um eine PC-Schnittstelle zum Auslesen von
Daten handeln. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines
GSM-Moduls, mit welchem Nachrichten im GSM-Netz versend- und empfangbar
sind.
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Das
Kommunikationsmodul ist so ausgebildet, dass es von der Datenverarbeitungseinheit
erhaltene Daten an eine Überwachungszentrale 60 und/oder
alternative Nachrichtenempfangsmittel 61 übermitteln
kann. Bei der Überwachungszentrale kann
es sich beispielsweise um eine Zentrale des Transport- und Logistikunternehmens
handeln, welches die Objekte in dem Behälter transportiert. Weitere
Nachrichtenempfangsmittel 61 können sich bei dem Versender
oder Empfänger
der transportierten Objekte befinden, so dass diese Stationen ebenfalls Nachrichten
von dem Behälter
erhalten können.
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Der
beschriebene Aufbau des Behälters 10 mit
verschiedenen Sensoren, einem Ortungsmittel 50 und einem
Kommunikationsmodul 80 ermöglicht eine Überwachung
des Behälters,
wobei verschiedene Parameter wie Unversehrtheit, Position und Umgebungsbedingungen überwacht
werden können.
Dabei können
alle verfügbaren
oder ausgesuchten Parameter überwacht
werden. Die Überwachung
der Unversehrheit des Behälters 10 wird
durch den Sensor 30 in Form von leitfähigen Flächen erreicht, wobei die gemessenen
elektrischen Eigenschaften der Sensormittel der Datenverarbeitungseinheit 40 übermittelt
werden. So kann überwacht
werden, ob ein Behälter
auf dem Transportweg beispielsweise durch scharfe Gegenstände aufgeschnitten
wird, so dass Objekte unbefugt entnommen werden können.
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Ferner
kann es zweckmäßig sein,
eine geplante Route des Behälters
zu überwachen
und dazu fortlaufend die aktuelle Position des Behälters durch das
Ortungsmittel 50 zu bestimmen. So kann nachverfolgt werden,
ob sich ein Behälter
von einer vorgegebenen Route entfernt hat, was ein Zeichen für eine gegebenenfalls
zu überprüfende Unregelmäßigkeit oder
sogar den Diebstahl der Objekte in dem Behälter ist. Die Bestimmung der
Position kann insbesondere dazu dienen, einem Alarm eine Po sition
des Behälters
zuzuordnen, an welcher eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist.
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Die Überwachung
bestimmter Werte für
die Temperatur und/oder Feuchtigkeit innerhalb des Behälters wird
durch den entsprechenden Sensor 30 erreicht, dessen Werte
ebenfalls der Datenverarbeitungseinheit übermittelt werden. So kann
beispielsweise beim Transport von Lebensmitteln oder Medikamenten überwacht
werden, ob die geforderten atmosphärischen Bedingungen eingehalten
werden.
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Verfahren
zur Überwachung
des Behälters 10 können verschiedene
Arten von Alarmen und Reaktionen darauf vorsehen. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, die am Behälter
erfassten Daten in der Datenverarbeitungseinheit 40 zu
speichern und/oder kontinuierlich über das Kommunikationsmodul 80 an
eine Überwachungszentrale 60 bzw.
alternative Nachrichtenempfangsmittel 61 zu übermitteln.
Im Falle einer reinen Speicherung können die Daten beispielsweise
am Zielort des Behälters über eine
Schnittstelle ausgelesen und verarbeitet werden. Dies kann durch
den Anschluss des Kommunikationsmoduls 80 an eine Empfangsvorrichtung durchgeführt werden,
wobei der Anschluss über
einen direkten Kontakt oder eine Fernübertragung erfolgen kann. Zur
Fernübertragung
eignen sich als Kommunikationsmittel beispielsweise RFID-Chips in dem
Behälter,
deren gespeicherte Daten ausgelesen werden können.
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Die
Auswertung der Abweichungen der gemessenen Werte von Sollwerten
kann ebenfalls in der Datenverarbeitungseinheit 40 selbst
oder in einer separaten Auswerteeinheit erfolgen. Im zweiten Fall werden
die Daten beispielsweise am Zielort ausgelesen und ausgewertet,
ob Abweichungen von Sollzuständen
aufgetreten sind. Dies kann zweckmäßig sein, wenn die jewei lige
Anwendung lediglich die Feststellung erfordert, ob ein Behälter korrekt
transportiert wurde und wo gegebenenfalls ein Schaden entstanden
ist.
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Besonders
vorteilhaft ist jedoch die Überwachung
des Behälters
während
des Transportes, so dass gegebenenfalls eine direkte Reaktion auf
den betreffenden Alarm erfolgen kann. In diesem Fall übermittelt
das Kommunikationsmodul 80 der Überwachungszentrale 60 bereits
auf dem Transportweg Daten des Behälters. Dabei kann es zweckmäßig sein,
dass die Datenverarbeitungseinheit keinen kontinuierlichen Datenstrom
sendet, sondern eine Bewertung der gemessenen Zustandsinformationen durchführt und
bei Abweichungen von Sollwerten einen Alarm auslöst. Erst bei Auslösung eines
Alarmes werden der zentralen Überwachungseinheit 60 bzw. alternativen
Nachrichtenempfangsmitteln 61 Informationen über den
Zustand des Behälters übermittelt.
Diese Benachrichtigung umfasst vorzugsweise die Art der Abweichung
von einem Sollwert und die dazugehörige Position, an welchem die
Abweichung auftrat. Wird beispielsweise ein Alarm in Bezug auf die
Unversehrtheit des Behälters
ausgelöst,
wird diesem die aktuelle Position des Behälters zugeordnet und es kann
vor Ort überprüft werden,
ob der Behälter
im Zuge eines Diebstahls beschädigt
wurde.
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Der
erfindungsgemäße Behälter ermöglicht ferner
weitere Verfahren zur Überprüfung der
autorisierten Öffnung.
Beispielsweise kann in der Datenverarbeitungseinheit 40 programmiert
werden, dass der Behälter
nur an einem bestimmten Ort geöffnet werden
darf. Bei einer Öffnung
des Behälters
wird somit die aktuell von dem Ortungsmittel 50 erfasste
Position des Behälters
mit dem hinterlegten Ort der berechtigten Öffnung verglichen. Stimmen
die Positionen überein,
wird die Öffnung
als korrekt registriert. Ergibt der Vergleich, dass die Posi tionen
voneinander abweichen, wird dies als unbefugte Öffnung des Behälters gewertet.
Dabei können
verschiedene Toleranzen für
die Abweichung von einer Position programmiert werden, wobei es
wiederum vorteilhaft ist, verschiedene Ortungsmittel mit unterschiedlichen Genauigkeiten
einzusetzen. Beispielsweise kann ein Peilsender verwendet werden,
falls die Position bei der Öffnung
auf etwa 1 m genau sein soll. Dies ist beispielsweise der Fall,
wenn ein Behälter
innerhalb eines Gebäudes
nur in bestimmten Räumen
geöffnet werden
darf. Ist für
die Öffnung
ein größerer Bereich zulässig, können Ortungsmittel
mit geringerer Genauigkeit wie GSM- oder GPS-Module zum Einsatz kommen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung erfordert die autorisierte Öffnung eines Behälters einen
Zugangscode bzw. eine Freischaltung des Behälters. Der Zugangscode kann
direkt von einem Nutzer in die Datenverarbeitungseinheit eingegeben
werden. Besonders vorteilhaft kann eine Zugangskontrolle jedoch
dadurch erreicht werden, dass die Datenverarbeitungseinheit 40 über das
Kommunikationsmodul 80 eine Freischaltung des Behälters beispielsweise
bei der Überwachungszentrale 60 oder
bei alternativen Komponenten anfordert. Sind bestimmte Bedingungen
erfüllt, übermittelt
die Überwachungszentrale
der Datenverarbeitungseinheit 40 beispielsweise einen Zugangscode
und der Behälter kann
geöffnet
werden, ohne dass dies als unbefugter Zugriff gewertet wird. Auf
diesem Wege kann ebenfalls realisiert werden, dass die Übermittlung
eines Zugangscodes von mehreren Komponenten oder Nutzern erforderlich
ist, um eine Öffnung
des Behälters
ohne Auslösung
eines Alarmes zu autorisieren.
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In
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Behälter
mit einem Objekterfassungsmittel 90 zur Registrierung der Objekte
in dem Behälter 10 versehen.
Eine derartige Anordnung mit einer Antenne, welche umlaufend um den Öffnungsrand
des Behälters 10 angebracht
ist, ist schematisch in 3 dargestellt. Zur Vereinfachung
der Darstellung sind die Deckelflächen des Behälters dabei
nicht dargestellt. Zur Erfassung durch die Antenne sind die Objekte 20 vorzugsweise mit
einem RFID-Tag 21 versehen, welcher beim Vorbeibewegen
eines betreffenden Gegenstandes an der Antenne ausgelesen wird.
So wird der Gegenstand erfasst, wobei die Antenne 90 mit
der Datenverarbeitungseinheit 40 verbunden ist, in welcher
die Erfassung der Objekte registriert wird. An den Objekten können auch
andere Identifikationsmittel vorgesehen sein, welche von der Antenne
erfassbar sind, RFID-Tags
bieten jedoch den Vorteil, dass sie zu Identifikationszwecken bereits
an verschiedenen Objekten angebracht sind und dass gegebenenfalls
weitere Daten auslesbar sind.
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Bei
der Erfassung der Objekte wird wenigstens die Anzahl der in den
Behälter
eingebrachten Gegenstände
registriert, und die Datenverarbeitungseinheit sieht ferner Rechenmittel
vor, die registrieren, wenn ein Gegenstand aus dem Behälter entnommen
wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die
Anzahl der Vorgänge
gespeichert wird, bei denen der zu einem Gegenstand gehörende, eindeutig
identifizierbare RFID-Tag erfasst wurde. Ist die Anzahl der Erfassungsvorgänge eine gerade
Zahl, wird der Gegenstand als nicht mehr im Behälter befindlich registriert.
Ist die Anzahl der Vorgänge
eine ungerade Zahl, wird der Gegenstand als im Behälter befindlich
registriert.
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Neben
der Erfassung der Objekte durch eine wie in 3 dargestellte
Randantenne kann alternativ eine Pulkerfassung der RFID-Tags 21 aller
Gegenstände
im Behälter
vorgesehen werden, wenn der Befüllungsvorgang
abgeschlossen ist. Die Pulkerfassung kann beispielsweise nach dem
Befüllungsvorgang
von einem Bediensteten ausgelöst
werden. Um zu verhindern, dass Gegenstände nach der Erfassung unbefugt
wieder aus dem Behälter
entnommen werden, kann zusätzlich
eine Randantenne vorgesehen sein, welche die Entnahme eines bereits
durch die Pulkerfassung registrierten RFID-Tags registriert.
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Die
Erfassung der Objekte 20 durch das Objekterfassungsmittel 90 kann
ferner das Auslesen weiterer Daten aus dem zugehörigen RFID-Tag 21 vorsehen.
Dazu können
beispielsweise Informationen wie der Sender oder Empfänger des
Gegenstandes, Informationen zu geforderten atmosphärischen Bedingungen
während
des Transportes, eine vorgegebene Transportroute oder Daten zur
Identifikation des Gegenstandes gehören. Diese Daten werden ebenfalls
in der Datenverarbeitungseinheit 40 gespeichert und gegebenenfalls
verarbeitet. Beispielsweise können
anhand der Daten Sollwerte für
die Überwachung
des Behälters
erzeugt werden.
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Der
erfindungsgemäße Behälter mit
einem Ortungsmittel 50 ermöglicht die Zuordnung der Position
des Behälters
zu den erfassten Objekten 20. So kann in der Datenverarbeitungseinheit
gespeichert werden, dass eine Anzahl bestimmter Objekte an einem
Ort in einen Behälter
eingebracht wurde. Das Kommunikationsmodul 80 ermöglicht ferner
die Übermittlung
einer entsprechenden Nachricht an ein Nachrichtenempfangsmittel 61 und/oder
eine Überwachungszentrale 60,
dass Objekte in einen Behälter eingebracht
wurden. Handelt es sich bei dem Kommunikationsmodul um ein GSM-Modul,
kann dieses eine Textnachricht an die Überwachungszentrale 60 oder
ein entsprechendes Empfangsmittel 61 senden. Dadurch kann
beispielsweise der Versender eine Bestätigung darüber erhalten, dass an einem
Ver sendeort die korrekte Anzahl und Art von Objekten in einen Behälter eingebracht
wurde.
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In
den Abbildungen 4 bis 12 ist
eine erfindungsgemäß gestaltete
Kühlkette
dargestellt.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Transportvorgangs des Behälters einschließlich eines
Temperaturprofils.
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Die
dargestellte Logistikkette ermöglicht
einen Transport von gekühlt
zu haltenden Objekten über
beliebig weite Entfernungen, beispielsweise auch transkontinental.
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Für den Fachmann
auf dem Gebiet der Logistik ist klar, dass die Temperatur nur ein
möglicher sicherzustellender
Parameter des Transports ist.
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Insbesondere
ist es selbstverständlich gleichfalls
möglich,
anstelle und/oder zusätzlich
zu der Temperatur andere für
eine Produktqualität
der Objekte erforderliche Größe zu kontrollieren,
zu überwachen
und ihre Einhaltung sicherzustellen.
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Beispiele
für weitere
gegebenenfalls zu überwachende
und einzuhaltende Parameter sind die Luftfeuchtigkeit und/oder Schockeinwirkungen.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist
es möglich,
folgende Ziele zu erreichen:
- • Sicherstellung
der Produktintegrität
der Objekte;
- • Qualitätsmanagement;
- • Einhaltung
gesetzlicher Erfordernisse;
- • Einleitung
von Korrekturmaßnahmen;
- • Einleitung
von Vorsorgemaßnahmen
und
- • Prozesskontrolle
und Prozessoptimierung.
-
Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, eine erwartete Verwendungsdauer der Objekte
zu berechnen. Insbesondere werden erfindungsgemäß Sensor-RFID-Einheiten eingesetzt,
die eine Temperaturverteilung überwachen
und eine Gesamteinwirkung auf die Objekte ermitteln.
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Gesamteinwirkung
bedeutet hierbei vorzugsweise eine Gewichtung von Temperaturüberschreitungen
und Zeiten, in denen die Temperaturüberschreitung auftrat.
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Eine
Berechnung des Ausmaßes
von Temperaturüberschreitungen
ist in einer Ausführungsform
durch eine Recheneinheit im Bereich der Leseeinheit möglich.
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Es
ist jedoch gleichfalls möglich
und vorteilhaft, die Berechnung in einer mit der Leseeinheit verbundenen
Datenverarbeitungseinheit durchzuführen.
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5 zeigt
eine Integration des in 4 dargestellten Transportvorgang
in ein Überwachungssystem
(Shipmint Control & Management – SCM).
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6 zeigt
eine manuelle Erfassung von Daten eines Transponders 600,
der sich auf einem Behälter 601 befindet,
durch ein Lesegerät 602.
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7a zeigt
eine Ausführungsform
eines Behälters,
bei dem ein Sensor 701 als Sensorfläche ausgebildet ist und sich
zwischen Objekten 702, 703, 704 und 705 in
einem Innenraum eines Behälters 706 befindet.
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7b zeigt
eine Ausführungsform
eines Behälter,
bei dem ein Sensorstreifen 801 zwischen Objekten 802, 803, 804, 805, 806, 807,
in einen Innenraum eines Behälters 808 befindet.
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8a zeigt
eine Ausführungsform
eines Behälters,
bei der kreisförmige
Sensoren im Innenraum des Behälters
angeordnet sind
-
8b zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Behälters,
bei der kreisförmige
Sensoren im Innenraum des Behälters
angeordnet sind;
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9 zeigt
einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transportbehälter mit
mehreren Sensoren und Transpondern.
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters.
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11 zeigt
einen erfindungsgemäßen Behälter, bei
dem sich ein Sensor im Bereich der Objekte befindet und mit einem
außerhalb
des Innenraums des Behälters
angeordneten Transponder verbunden ist.
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12 zeigt
nebeneinander angeordnete Streifen zur Verdeutlichung zweckmäßiger Längenunterschiede
zwischen verschiedenen Sensor-Transponder-Kombinationen.
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Eine
besonders bevorzugte Radio Frequency Identification (RFID) ermöglicht eine
automatische Identifikation (Funkerkennung) und Lokalisierung von Objekten.
-
Ein
RFID-System umfasst in einer besonders bevorzugten Ausführungsform:
- • Transponder
(auch RFID-Tag, Smart Tag, Smart Label oder RFID-Chip genannt),
- • Lesegeräte mit zugehöriger Antenne
(auch Reader genannt) und
- • Integration
mit Servern, Diensten und sonstigen Systemen (Middleware).
-
Obwohl
Transponder mit keinem oder wenig Speicherplatz besonders vorteilhaft
sind, ist es gleichfalls möglich,
Transponder einzusetzen, die Daten speichern.
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Die
Daten werden vorzugsweise berührungslos
und ohne Sichtkontakt gelesen.
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Transponder
ohne Datenspeicherung sind bevorzugt.
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Es
ist besonders vorteilhaft, eine Datenermittlung – Durchführung von Messvorgängen – auf eine
Anforderung hin vorzunehmen.
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Die
Datenübertragung
zwischen Transponder und Lesegerät
findet mittels elektromagnetischer Wellen statt. Bei niedrigen Frequenzen
geschieht dies induktiv über
ein Nahfeld, bei höheren über ein elektromagnetisches
Fernfeld.
-
RFID-Tags
können über einen
mehrfach beschreibbaren Speicher verfügen, in dem während der Lebensdauer
Informationen abgelegt werden können.
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Nach
Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen
wie z. B. Funkfrequenz, Übertragungsrate,
Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und
Funktionsumfang.
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Prinzipiell
funktioniert die RFID-Kommunikation folgendermaßen: Der Reader erzeugt ein
hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, welches die Antenne
des RFID-Tags empfängt.
In der Antennenspule entsteht, sobald sie in die Nähe des elektromagnetischen
Feldes kommt, Induktionsstrom. Dieser aktiviert den Mikrochip im
RFID-Tag. Durch den induzierten Strom wird bei passiven Tags zudem
ein Kondensator aufgeladen, welcher für dauerhafte Stromversorgung
des Chips sorgt. Dies übernimmt
bei aktiven Tags eine eingebaute Batterie.
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Ist
der Mikrochip einmal aktiviert, so empfängt er Befehle, die der Reader
in sein magnetisches Feld moduliert. Indem der Tag eine Antwort
in das vom Reader ausgesendete Feld moduliert, sendet er seine Seriennummer
oder andere vom Reader abgefragte Daten.
-
Dabei
sendet der Tag selbst kein Feld aus, sondern verändert nur das elektromagnetische
Feld des Readers. Hier unterscheiden sich die HF-Tags auf 13,56
MHz von den UHF-Tags auf 865–869
MHz (Europäische
Frequenzen):
HF-Tags verwenden Lastmodulation, das heißt, sie verbrauchen
durch Kurzschließen
die Energie des magnetischen Wechselfeldes. Dies kann der Reader detektieren.
Durch die Bindung an das magnetische Wechselfeld funktioniert diese
Technik ausschließlich im
Nahfeld. Die Antennen eines Nahfeldtags bilden daher eine Spule
ab.
-
UHF
Tags hingegen verwenden das elektromagnetische Fernfeld zum Übermitteln
der Antwort, das Verfahren nennt man Backscattering. Hier wird die
elektromagnetische Welle entweder absorbiert oder mit möglichst
großem
Rückstrahlquerschnitt
reflektiert. Bei den Antennen handelt es sich meist um Dipole, der
Chip sitzt in der Mitte des RFID-Tags.
-
Da
Metall diese Strahlung sehr stark reflektiert, erschwert es den
Lesevorgang.
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Weiterhin 'verstimmen' bestimmte Untergrundmaterialien
die Resonanzfrequenz des Tags, daher ist vorgesehen, Tags auf die
Materialien abzustimmen. Drucker, die heute in der Lage sind, RFID-Tags
zu bedrucken und gleichzeitig zu beschreiben, könnten später einmal abhängig von
der Ware Perforierungen in die Antennen schneiden, so dass die Antennen
optimal auf die zu beklebenden Materialien abgestimmt sind.
-
Da
die Energieversorgung des Mikrochips bei beiden Verfahren durchgehend
gedeckt werden muss (ein handelsüblicher
UHF-Tag mit Philips Chip nach EPC 1.19 Standard benötigt für den Chip
etwa 0,35 Mikroampere an Strom), muss der Reader ein dauerhaftes
Feld erzeugen. Dieses nennt man im UHF-Bereich „Continuous Wave" (Dauerstrich). Aufgrund
der Tatsache, dass die Feldstärke
quadratisch mit der Entfernung abnimmt und diese Entfernung in beide
Richtungen – vom
Reader zum Tag und zurück – zurückgelegt
werden muss, muss diese Continuous Wave recht leistungsstark sein. Üblicherweise
verwendet man hier zwischen 0,5 und 2 Watt EIRP.
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Zum
Auslesen der Tags stehen im UHF-Bereich mehrere, beispielsweise
10, freie Kanäle
mit einer Leistung von beispielsweise 2 Watt zur Verfügung, oberhalb
ein Kanal und unterhalb 3 Kanäle, welche
lediglich mit geringerer Leistung betrieben werden können. Alle
Kanäle
erstrecken sich über eine
Breite von 200 kHz. Die Tag-Antwort erfolgt durch Aufmodulieren
des Antwortsignals mit 200 kHz auf die CW, dadurch entsteht ein
Seitenband 200 kHz oberhalb und unterhalb dieser CW, es liegt also
genau in einem Nachbarkanal.
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Um
in einer Umgebung möglichst
viele RFID Reader gleichzeitig nutzen zu können, versucht man, möglichst
das gesamte Spektrum der Kanäle
auszunutzen. Eine häufig
genutzte Variante ist es, dem Reader die Kanäle 1, 4, 7 und 10 zuzuteilen.
Für die Seitenbänder stünden dann
Kanal 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9 und 11 zur Verfügung, wobei Kanal 0 und 11
lediglich mit geringerer Leistung betrieben werden dürfen, was
allerdings kein Problem darstellt, da hier lediglich die Tag-Antwort übertragen
wird und keine CW.
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Zudem
kann es zu Problemen kommen, wenn der RFID-Tag direkt am Produkt
sitzt. Um dies Problem zu lösen,
ist es vorteilhaft, Flap- oder Flag-Tags einzusetzen, die im rechten
Winkel vom Produkt abstehen und so einen großen Abstand zum Produkt haben.
-
Maßgeblich
für die
Baugröße des Transponders
sind die Antenne und das Gehäuse.
Die Form und Größe der Antenne
ist abhängig
von der Frequenz bzw. Wellenlänge.
Je nach geforderter Anwendung werden Transponder in unterschiedlichen
Bauformen, Größen und
Schutzklassen angeboten.
-
RFID-Tags
können,
je nach Einsatzgebiet, durchaus die Größe von Büchern besitzen (z. B. in der
Containerlogistik). Jedoch ist es vorteilhaft, sehr kleine RFID-Tags
herzustellen, die sich leicht in die Behälter integrieren lassen. Die
Reichweite von passiven Transpondern ist neben der Frequenz auch maßgeblich
von der Spulengröße abhängig.
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Kleine
batterielose RFID-Tags besitzen keine eigene Energieversorgung und
müssen
ihre Versorgungsspannung durch Induktion aus den Funksignalen der
Leseeinheiten gewinnen. Dies reduziert zwar die Kosten und das Gewicht
der Chips, gleichzeitig verringert es aber auch die Reichweite.
Diese Art von RFID-Tags wird z. B. für Produktauthentifizierung
bzw. -auszeichnung, Zahlungssysteme und Dokumentenverfolgung eingesetzt,
da die Kosten pro Einheit hier ausschlaggebend sind. RFID-Tags mit
eigener Energieversorgung erzielen eine erheblich höhere Reichweite
und besitzen einen größeren Funktionsumfang,
sind jedoch aufwändiger
in der Herstellung.
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In
die Transponder werden codierte Informationen als Steuerungsinstrumente
für die
Paketlogistik eingebracht.
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Insbesondere
können
die Transponder eine fortlaufende Nummerierung – gegebenenfalls mit Prüfziffer-,
sonstige Nummerierungen sowie Adressangaben oder sonstige Informationen,
die die Sendung klassifizieren oder beispielsweise zu Werbezwecken
dienen, enthalten.
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Besonders
umfassende Datenmengen können
in Smart-Transponder eingebracht werden.
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RFID-Identifikationssysteme – "Smart-Transponder" – ermöglichen eine Optimierung der
logistischen Vorgänge.
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Sie
sind damit ein geeignetes Mittel zur Beeinflussung – einschließlich Steuerung
flexibler Distributionssysteme für
die wegeoptimierte Bereitstellung der Postsendungen.
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Zum
Betrieb, insbesondere zur Signalmodulierung, muss der RFID-Mikrochip
mit Energie versorgt werden. Hierbei werden zwei Arten von RFID-Tags
unterschieden:
- 1. Passive RFID-Tags beziehen
ihre Energie zur Versorgung des Mikrochips aus den empfangenen Funkwellen.
Mit der Antenne als Spule wird durch Induktion ein Kondensator aufgeladen,
welcher den Tag mit Energie versorgt. Die Reichweite beträgt hier
einige wenige Millimeter bis zu einigen Zentimetern.
- 2. Aktive RFID-Tags erhalten die Energie zu ihrer Versorgung
des Mikrochips aus einer eingebauten Batterie. Normalerweise befinden
sie sich im Ruhezustand bzw. senden keine Informationen aus, um
die Lebensdauer der Energiequelle zu erhöhen. Nur wenn ein spezielles
Aktivierungssignal empfangen wird, aktiviert sich der Sender. Dies
ermöglicht
eine deutlich höhere
Reichweite, die bis etwa 100 Meter betragen kann.
-
Frequenzbereiche
-
Für den Einsatz
sind folgende Frequenzbänder
vorteilhaft:
- • Niedrige Frequenzen (LF, 30–500 kHz).
Diese Systeme weisen eine geringe Reichweite auf, arbeiten in der
am häufigsten
verwendeten 64 bit Read Only Technologie einwandfrei und schnell genug
für viele
Anwendungen. Bei größeren Datenmengen
ergeben sich längere Übertragungszeiten.
LF- Transponder sind
günstig
in der Anschaffung, kommen mit hoher (Luft-)Feuchtigkeit und Metall
zurecht und werden in vielfältigen
Bauformen angeboten.
- • Hohe
Frequenzen (HF, 3–30
MHz). Kurze bis mittlere Reichweite, mittlere Übertragungsgeschwindigkeit,
mittlere bis günstige
Preisklasse. In diesem Frequenzbereich arbeiten die sog. Smart Tags
(meist 13,56 MHz).
- • Sehr
hohe Frequenzen (UHF, 850–950
MHz, 2,4–2,5
GHz, 5,8 GHz). Hohe Reichweite (3–6 Meter für passive Transponder; 30 Meter
und mehr für
aktive Transponder) und hohe Lesegeschwindigkeit. Niedrige Preise
für passive
Transponder, tendenziell hohe Preise für aktive Transponder. Typische
Frequenzen sind 433 MHz, 868 MHz (Europa), 915 MHz (USA), 950 MHz
(Japan) und in den Microwave 2,45 GHz und 5,8 GHz Bereichen.
-
Die
meisten RFID-Tags senden ihre Informationen in Klartext, einige
Modelle verfügen
aber auch über
die Möglichkeit,
ihre Daten verschlüsselt
zu übertragen.
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Beschreibbarkeit
-
- 1. Datensatz des Transponders wird zum Zeitpunkt
der Chipherstellung angebracht (lfd. Nummer),
– besonders
bevorzugt:
nur Identifikationsabgabe; => weniger Herstellungsaufwand; geringerer
Energieverbrauch.
- 2. beschreibbare Transponder:
- • EEPROM
(electrically erasable programmable readonly memory) – induktiv
gekoppelte RFID;
- • FRAM
(ferromagnetic random access memory);
- • SRAM
(static random access memory) – braucht unterbrechungsfreie
Stromversorgung.
-
Energieversorgung
-
- 1. Passive Transponder – Energieversorgung wird dem
(elektrischen/magnetischen)Feld entnommen;
- 2. semi-passive Transponder, (Stütz-)Batterie für die Nutzung
von angeschlossenen Sensoren, aber nicht für die Datenübertragung;
- 3. aktive Transponder – Batterie
im Normalfall für die
Erweiterung des Bereichs des Datentransfers, aber auch für parallele
Sensorik.
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Es
ist besonders vorteilhaft, RFID-Tags einzusetzen, die wenigstens
einen Sensoreingang aufweisen.
-
Beispielsweise
wird ein RFID-Tag mit einem Sensoreingang oder mehreren Sensoreingängen, die
jeweils einen Etikettdatenwortbitstrom, der durch eine Etikettabfrage-1-erkennungsvorrichtung
gelesen wird, modifizieren.
-
Ein
RFID-Tag kann einen Sensoreingang aufweisen, der dafür geeignet
ist, veränderliche
Signale von einem oder mehreren Sensoren, eine analoge Variable
oder eine digitale Variable zu empfangen.
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Die
Amplitude des RFID-Tags moduliert den DS-HF-Träger des HF-Generators mit seinem
Datenwortbitstrom durch Laden und Entladen der Resonanzschaltung
oder Antenne des RFID-Tags entsprechend den binären Werten dieses Datenwortbitstroms.
-
Der
Datenwortbitstrom ist eine Reihe von Ein-Aus-Impulsen, die beispielsweise
einen seriellen Datenwortsynchronisationskopf und die RFID-Tagnummer
darstellen.
-
Paritätsbits oder
ein Prüfsummenwert
können
ebenfalls in dem Datenwortbitstrom enthalten sein. Diese Reihen
von Ein-Aus-Impulsen
werden durch eine Etikettlesevorrichtung (Abfragevorrichtung) erfasst,
die Amplitudenveränderungen
ihres DS-HF-Signals
feststellt. Diese Amplitudenveränderungen
werden durch das elektromagnetisch gekoppelte oder HF-Antennengekoppelte
RFID-Tag verursacht, das die Resonanzschaltung bzw. Antenne der Etikettlese-
oder Abfragevorrichtung lädt
und entlädt.
-
Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist ein RFID-Tag einen digitalen
Eingang zum Erfassen einer Veränderung
der Spannung, des Stromes oder des Widerstandes eines mit dem digitalen
Eingang verbundenen Sensors auf. Der Sensorzustand des digitalen
Eingangs kann feststellen, ob die Bitwerte des Datenwortbitstroms
invertiert werden können. Die
Differenz zwischen den beiden Datenwortbitströmen ergibt die Veränderung
in dem Sensor (offen oder geschlossen), wodurch dargestellt wird,
was immer der Sensor anzeigt, d.h. ein geöffnetes oder geschlossenes
Ventil, einen eingeschalteten oder ausgelösten Leistungsschalter oder
dergleichen. Eine Spannungs- oder Stromversorgung des Sensors kann
von einer externen Quelle oder von dem RFID-Tag selbst stammen,
das dann einen Teil des Stromes von dem elektromagnetisch gekoppelten oder
HF-Antennen-gekoppelten Dauerstrich von der Abfragevorrichtung oder
Etikettlesevorrichtung zuführt.
-
Bei
dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen elektromechanischen
Schalter, einen Transistor, ein Hall-Effekt-Element, einen Fototransistor handeln.
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Eine
weitere Ausführungsform
des RFID-Tags hat einen analogen Eingang zum Erfassen eines analogen
Sensorsignals, das durch einen veränderlichen Spannungs-, Strom-
oder Widerstandswert dargestellt wird.
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Der
analoge Eingang kann durch einen Spannungskomparator in eine Ein-Aus-High-Low-Darstellung
umgewandelt werden.
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Spannung
oder Strom zum Versorgen eines oder mehrerer Analogsensoren kann
von einer externen Quelle oder von dem RFID-Tag bezogen werden, das
einen Teil der Energie von dem elektromagnetisch gekoppelten oder
HF-Antennen-gekoppelten Dauerstrich von der Abfragevorrichtung oder
Etikettlesevorrichtung nutzt. Bei dem oder den Analogsensoren kann
es sich um ein RTD, ein Thermoelement, einen piezoelektrischen Druckmesswertwandler
und dergleichen handeln.
-
Bei
dem erfassten Wert kann es sich beispielsweise um Folgendes handeln:
Druck, Temperatur, Beschleunigung, Vibration, Feuchtigkeitsgehalt, Gasanteil,
Dichte, Strömungsrate,
Schallintensität, Strahlung,
Magnetfluss, pH-Wert.
-
Spannung
oder Strom zum Versorgen eines oder mehrerer Sensoren kann von einer
externen Quelle oder von dem RFID-Tag bezogen werden, das dann einen
Teil des Stromes von dem elektromagnetisch gekoppelten oder HF-Antennen-gekoppelten Dauer strich
von der Abfragevorrichtung oder Etikettlesevorrichtung zuführt.
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Das
RFID-Tag kann aus einem einzelnen Halbleiter-IC-Chip hergestellt
sein, oder es kann aus mehreren Halbleiter-Einzelchips in einem einzelnen IC-Gehäuse bestehen.
Es wird ebenfalls in Betracht gezogen und liegt im Geltungsbereich
der Erfindung, dass Mehrfachbaustein-RFID-Tags mit mehreren diskreten
elektronischen Bausteinen in die oben angesprochenen Ausführungsformen
integriert werden, einschließlich
beispielsweise Mikrocontroller, Speicher, digitale Logikschaltungen,
Analogschaltungen und diskrete und/oder monolithische Messwertwandler
bzw. Sensoren.
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Eine
Weiterentwicklung der Erfindung beinhaltet einen RFID-Tag mit einem Sensoreingang,
der Logikschaltkreise in dem RFID-Tag veranlasst, Dateninhalte zu
modifizieren.
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Falls
das RFID-Tag passiv ist, hat es keinen internen Stromspeicher, und
der Strom für
seine Schaltkreise stammt von einer Nahfeld- oder Fernfeld-Dauerstrich-Hochfrequenz
(DS-HF)-Quelle.
Diese ist beispielsweise in einem Transportmittel (beispielsweise
einem Land- oder Luftfahrzeug) oder einem Lager eingebaut.
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Wenn
das RFID-Tag in die Nähe
des DS-HF-Feldes kommt, zieht das RFID-Tag mittels elektromagnetischer
oder HF-Kopplung Energie aus dem Feld ab.
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Das
in der Nähe
befindliche RFID-Tag beeinflusst die Amplitude des DS-HF-Trägers. Der DS-HF-Generator
hat eine Abfragevorrichtung, die Veränderungen in der Amplitude
des DS-HF-Trägers erkennt,
und hat eine Auswerteschaltung, die über ei nen Zeitraum hinweg nach
einem oder mehreren Mustern in diesen Amplitudenveränderungen
sucht. Wenn ein erkennbares Muster festgestellt wird, so wurde ein
RFID-Tag entdeckt, und die Informationen in diesem erkennbaren Muster
können
verwendet werden.
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Das
RFID-Tag kann auch den Sensor mit elektrischem Strom versorgen.
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Das
RFID-Tag erzeugt einen Datenwortbitstrom, der von einer Abfragevorrichtung
oder Etikettlesevorrichtung gelesen wird. In diesem Datenwortbitstrom
befinden sich Informationen, die von einem Signalwert des Sensors
beeinflusst sind. Wenn sich der Signalwert von dem Sensor ändert, so ändern sich
auch die Informationen des Datenwortbitstroms.
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Die
Erfindung beinhaltet vielfältige
Verbindungen zwischen Sensoren und Transpondern durch Verbindungsmittel
V. Die Verbindungsmittel V können auf
vielfältige
Weise gestaltet sein. Beispielsweise handelt es sich hierbei um
Elemente zur Weiterleitung von Signalen. Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel
so ausgestattet, dass sie auch einen mechanischen Kontakt zwischen
Transpondern und Sensoren ermöglichen.
-
Hierfür ist es
vorteilhaft, dass die Verbindungsmittel biegbar sind.
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Um
eine Anpassung der Verbindungsmittel an geometrische Anforderungen
zu ermöglichen,
ist es besonders vorteilhaft, sie streifenförmig auszugestalten.
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Das
Verbindungsmittel können
durch die streifenförmige
Ausgestaltung besser in Behälter
für einen
Versand von Objekten eingebracht werden.
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Das
Verbindungsmittel V weist vorzugsweise eine Länge von 5 cm bis 1 m auf, vorzugsweise
zwischen 10 cm und 80 cm.
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Die
Verbindungsmittel V bewirkt eine thermische Isolierung zwischen
dem Sensor S und dem Transponder T. Zur weiteren Verbesserung der
Isolierung ist es zweckmäßig, dass
das Verbindungselement wenigstens teilweise aus einem thermisch
isolierenden Material besteht.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, wenigstens einzelne Sensor-Transponder-Einheiten
bereits bei einem Herstellungsvorgang der Behälter in diese zu integrieren.
Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass für eine Herstellung eines Kartons
vorgesehene Zuschnitte eines zur Herstellung des Kartons eingesetzten
faltbaren Materials mit den Sensor-Transponder-Einheiten in Verbindung
gebracht werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, zunächst die
Verbindung mit den Sensor-Transponder-Einheiten vorzunehmen und
dann die Zuschnitte in eine für
die Gestaltung des Behälters
gewünschte
Form zu falten.
-
Es
ist jedoch gleichfalls möglich,
zunächst die
Behälter
zu erzeugen beziehungsweise bereitzustellen und sie anschließend mit
erfindungsgemäßen Sensor-Transponder-Einheiten
auszustatten.
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Selbstverständlich ist
es gleichfalls möglich, eine
erste Sensor-Transponder-Einheit vor einer endgültigen Herstellung des Behälters in
für die
Herstellung des Behälters
vorgesehe ne Bereiche einzubringen und nach Herstellung des Behälters diesen – gegebenenfalls
zu einem deutlich späteren
Zeitpunkt – mit
einer zweiten Sensor-Transponder-Einheit zu versehen.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenigstens einen Sensor einer Sensor-Transponder-Einheit während eines
Befüllungsvorgangs
der Behälter
in diesen einzubringen. Dies hat den Vorteil, dass der Sensor mit
wenigstens einem Teil der Objekte in Kontakt gebracht werden kann.
-
Bei
einem Einsatz eines Temperatur-Sensors ist es besonders vorteilhaft,
wenn er sich wenigstens abschnittsweise in Kontakt mit wenigstens einem
Objekt befindet. Dies stellt sicher, dass der Sensor die gleiche
Temperatur aufweist wie das zu überwachende
Objekt.
-
Die
Anzahl der Sensoren und der Transponder wird jeweils auf die Anforderungen
der zu bewirkenden Überwachung
angepasst.
-
Beispielsweise
besteht eine erste Ausführungsform
der Sensor-Transponder-Einheit
aus einem Transponder T und einem Sensor S.
-
Ebenso
ist es möglich,
einen Sensor mit mehreren Transpondern zu verbinden.
-
Ebenso
ist es möglich,
einen Transponder mit mehreren Sensoren zu verbinden.
-
Durch
den Einsatz mehrerer Sensoren wird die Überwachungsmöglichkeit
verbessert.
-
Durch
einen Einsatz mehrerer Transponder ist es möglich, Lesevorgänge für Zustandsinformationen
schneller und/oder zuverlässiger
durchzuführen.
-
Die
Anordnung der Sensoren und der Transponder erfolgt zweckmäßigerweise
jeweils entsprechend den Anforderungen (Nähe zu den zu überwachenden
Objekten beziehungsweise zu den gleichfalls zu überwachenden Außenkontaktstellen).
-
Der
Sensor/die Sensoren kann/können
digital oder analog sein, wie oben beschrieben.
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Die
Leseeinheit (Abfragevorrichtung bzw. die Etikettlesevorrichtung)
erfasst durch den/die Transponder bewirkte Amplitudenveränderungen
oder Frequenzveränderungen
eines elektromagnetischen Signals und wandelt sie in den seriellen
Datenwortbitstrom um.
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Die
Erfindung sieht somit ein System vor, in dem in besonders vorteilhafter
Weise RFID-Tags so eingesetzt werden, dass sie zuverlässig Auskunft über einen
Zustand und/oder einen Aufenthaltsort wenigstens eines Objekts geben.
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Erfindungsgemäße RFID-Systeme übermitteln
vorzugsweise nicht nur Identifikations- und Positionsdaten, sondern
auch Temperatur-, Feuchtigkeits-, Schockabsorptions-, Biometrie-
und weitere Daten. Diese Daten können
aufgezeichnet und ausgewertet werden.
-
Weiterbildungen
der Erfindung sehen vor, Daten in Informationen zu transformieren
und mit weiteren Informationen aus Anwendungssystemen zu verknüpfen.
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Kontaktloses
Auslesen von vielen Objekten gleichzeitig und die Abbildung der
Logistikabläufe
in der Software-Architektur hilft, gewonnene Echtzeit-Informationen
zur Verbesserung der Logistikprozesse (Bearbeitungs-Handhabungs-
und/oder Transportvorgänge
im Logistiksystem) einzusetzen.
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Die
Rückverfolgbarkeit
mit RFID-Technologie hilft, die Sicherheit durch optimierte Transportprozesse
zu verbessern.
-
Die
erfindungsgemäße RFID-Technologie ermöglicht es,
eine weltweite Logistikkette in Echtzeit abzubilden und Informationen über den
aktuellen Ort, Status, Herkunfts- und Bestimmungsort sowie bei Bedarf
auch Sensordaten bereitzustellen.
-
Die
Behandlung sensitiver Objekt kann durch Sensorik zeitnah erfasst
und personen- und zeitpunktgenau nachverfolgt werden.
-
Die
logistischen Abläufe
werden unter Ausnutzung von RFID-Kennzeichnung,
Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessung sowie Integration von Zugangskontrollen
automatisiert und sicherer gestaltet. Hierzu ist es vorteilhaft,
dass alle relevanten Informationen mit Real-time-Prozessen verarbeitet
werden. Unter anderem sind davon folgende Teilprozesse betroffen:
- • Objekteingang;
- • Transport
zu/von Zwischenlagern;
- • Ein-
und Auslagerung aus Zwischenlagern;
- • Echtzeit-Monitoring
der Bewegungen (Kombination von Identifikation und Lesezonen).
-
Überwachte
Informationen beinhalten unter anderem:
- • Behälter-Identifikation
(eindeutig kodierte Seriennummer) per passivem RFID-Tag (Verknüpfung mit
den Inhaltsdaten erst nach Autorisierung und Dekodierung).
- • Umfeldfaktoren
wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Bei Über- bzw. Unterschreitung bestimmter
Bandbreiten über
Zeiträume
verändert
sich beispielsweise die Klassifizierung von einzelnen Stoffen und
damit die Weiterverarbeitbarkeit.
- • Bestands-Monitoring
Zwischenlager: Innerhalb von vorgebbaren Zeitintervallen und/oder
auf Aufforderung werden alle Tags gelesen.
-
In
einzelnen Ausführungsformen
der Erfindung ist es vorgesehen, nur Veränderungen zu erfassen. Alternativ
ist es möglich,
eine Datenhistorie zu speichern.
-
Die
Erfindung ermöglicht
einen Einsatz von Warnmeldungen. Die Warnmeldungen können dazu eingesetzt
werden, logistische Prozesse – insbesondere
die Sortierung, Lagerung und/oder den Transport der Objekte – zu verändern oder
einen neuen logistischen Vorgang – beispielsweise einen neuen Transportvorgang – zu veranlassen.
-
Es
ist vorteilhaft, zur Steuerung des Systems einen Server einzusetzen.
Zum Betrieb des Servers dient ein Programm, das vorzugsweise auf
einem Computerprogrammprodukt – beispielsweise
einem geeigneten Speichermedium – gespeichert ist.
-
Hierdurch
ist es möglich,
Sensoren und gegebenenfalls auch Aktoren anzubinden. Zweckmäßigerweise
erfolgt eine Filterung und gegebenenfalls Korrelation der Messdaten
in Echtzeit, so dass die logistischen Vorgänge unmittelbar beeinflusst
werden können.
-
Eine
Datenbereitstellung kann über
verschiedene Kommunikationskanäle
erfolgen, beispielsweise die Datenkanäle der Transponder, mobile
Kommunikationssysteme (PLUTUS, GSM, GPRS, UMTS). Dies ermöglicht:
- • Anbindung
der Sensoren und Aktoren;
- • Filterung
und Korrelation der Sensordaten in Echtzeit im Prozesskontext;
- • Integration
der bestehenden HMMS-Anwendung;
- • Bereitstellung
der Daten und Nachrichten über unterschiedliche
Kanäle
(Handheld, Telefon, Portal etc.).
-
Die
Möglichkeit,
Echtzeit-Informationen mit Hilfe von RFID-Tags zu erreichen und diese Informationen
in die Informations-Architekturen zu integrieren, ist das Konzept
der Sensor-Based
Services.
-
Es
ist besonders zweckmäßig, von
den Lesegeräten
empfangene Statusinformationen zu speichern und/oder an die Datenverarbeitungseinheit (Server)
zu übermitteln.
-
Zweckmäßigerweise
werden die ermittelten Zustandsinformationen mit Solldaten verglichen. Hierdurch
ist es möglich,
Abweichungen festzustellen und kurzfristig zu ermitteln, inwieweit
ein Änderungsbedarf
für die
logistischen Vorgänge
besteht.
-
Insbesondere
ist es hierdurch möglich,
einen vorgesehenen Empfänger
oder den Absender des Objekts zeitnah über den Transportzustand zu
informieren.
-
Handhabungs-
und/oder Transportmittel sind auf diese Weise in der Lage ortsungebunden,
bei gleichem Informationsniveau, eine verbesserte Zusammenarbeit
zu erzielen und eine geeignete Reaktion auf Basis der gewonnenen
Sensor-Informationen zu generieren.
-
Dadurch
können
die Logistikprozesse schneller und sicherer durchgeführt werden.
-
- 10
- Behälter
- 11
- Deckelfläche
- 12
- Kapazitives
Element
- 20
- Gegenstand,
Objekt
- 21
- RFID-Tag,
Identifikationsmittel
- 30
- Sensor,
elektrisch leitfähige Schicht/Band
- 40
- Datenverarbeitungseinheit
- 50
- Ortungsmittel
- 60
- Überwachungszentrale
- 61
- Nachrichtenempfangsmittel,
-gerät
- 70
- Atmosphärenmessgerät
- 80
- Kommunikationsmodul,
Schnittstelle
- 90
- Objekterfassungsmittel,
Randantenne
- 100
- Schutzumhüllung
- 110
- Palettenboden
- 401
- Absendeort
- 409
- Empfangsort
- 600
- Transponder
- 601
- Behälter
- 602
- Lesegerät
- 701
- Sensor
- 702
bis 705
- Objekte
- 706
- Behälter
- 801
- Sensorstreifen
- 802
bis 807
- Objekte
- 808
- Behälter