KR20060125754A - 컨테이너의 보안을 유지하기 위해 컨테이너를 모니터링하기위한 시스템 및 방법 - Google Patents

컨테이너의 보안을 유지하기 위해 컨테이너를 모니터링하기위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 최소한 하나의 문을 가진 구조로 구성되고 특별하게 시스템이 적용된 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 센서는 상기 컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접 거리를 감지하고 상기 컨테이너 내부 상태와 관련하여 통신되는 센서 데이터를 제공하기 위해 상기 컨테이너 내부에 보관된다.

Description

컨테이너의 보안을 유지하기 위해 컨테이너를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법{Method and System For Monitoring Containers To Maintain the Security Thereof}
관련된 출원에 대한 상호-참고
본 발명은 선행출원으로서 2003년 11월 13일에 출원된 미국 예비 출원 제60/520120호가 본 명세서에 참고 문헌으로서 전체적으로 통합되어 있다. 또한 본 발명은 2003년 9월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제10/667282호 및 미국 특허 출원 제10/667282호와 2004년 5월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제10/847185호가 본 명세서에 참고 문헌으로 전체적으로 통합되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 컨테이너의 보안 및 그것의 위치를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다, 보다 구체적으로 본 발명은 이에 한정되지 않고 테러리즘 및 불법 이민, 물건의 절도 또는 모방품 및 기타 다른 범법 행위등과 같은 긴급한 문제들을 방지하고 예방하기 위해 복합 운송 접속기지 궤도 및 상기 방위를 감시하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
전 세계를 통하여 가장 방대한 선적 물품은 복합 운송(intermodal) 컨테이너로서 알려진 선적을 경유해서 수송된다. 상기 언급한 바와 같이, "컨테이너들"이라는 용어는 제한 없이 복합 운송 컨테이너들을 포함하여 무선 주파수 신호(radio frequency signals)에 일반적으로 투명(transparent)하지 않은 어떤 종류의 컨테이너들(부착된 휠을 가지거나 가지지 않는)을 포함하는 단어이다. 국제 표준 기구(ISO) 밀폐형 복합 컨테이너들이 가장 일반적인 복합 운송 컨테이너들로 알려져 있고 이들은 규격화된 컨테이너, 수동 장비, 항해 선박, 철도 장비를 세계를 통한 물건 수송의 모든 방법에 개발하고 사용하는 것을 장려하여 세계 무역을 촉진하기 위하여 ISO에 의하여 공표된 특정적 용적, 기계적 물성 및 다른 규격들을 충족시킨다. 신선한 식품을 운송하는 냉동 컨테이너와 같은 특화된 컨테이너뿐만 아니라 전 세계에 운송 중인 컨테이너는 현재 1900만개를 상회한다. 미국은 일년에 약 800만개 또는 하루에 2만개의 적재된 컨테이너를 받아들이고, 이들은 각 년도의 미국이 받아들인 전 상품 가치의 절반을 대표한다.
국제적으로 수송되는 전 상품의 90%는 컨테이너에 의해 운송되므로, 컨테이너 수송은 세계 경제의 중추적 역할을 담당하게 되었다. 전 세계적으로 수송되는 모든 컨테이너를 개인적으로 물리적으로 검사하는 것은 불가능하고, 단지 미국으로 들어오는 컨테이너의 약 2∼4%만 실질적이고 물리적인 검사가 이루어진다. 운송화물 컨테이너를 통한 테러리스트의 진입 또는 생물학적, 방사성, 폭발성 장치의 위험이 고조되고 이러한 사건에 따라 결과적으로 국제 경제의 갑작스런 급락을 초래 할 수 있는데, 이는 세계 경제에서 컨테이너들이 가지는 중요성을 단적으로 보여 주는 예라 할 것이다.
만약 충분한 자원이 모든 컨테이너의 물리적인 검사를 하는데 사용되다 하여도, 그러한 작업은 심각한 경제적인 결과를 초래할 것이다. 예를 들면 시간 지체로 인하여 공장은 문을 닫아야 할 것이고 구매자들에게 상품 운송에 있어 바람직하지 않고 값비싼 지체가 발생할 수 있다.
최근 컨테이너의 디자인은 컨테이너들이나 그 안의 내용물들의 안전을 구축하고 모니터링 하는데 충분한 메카니즘을 제공하는데 실패하였다. 전형적인 컨테이너는 컨테이너 문을 안전하게 하기 위해서 플라스틱이나 금속 재질의 "봉인물" 또는 전통적인 걸쇠 "봉인물"이 삽입되는 하나 또는 그 이상의 문 걸쇠 메카니즘을 가지고 있었다. 상기 종래에 사용되는 문 걸쇠 메카니즘은 걸쇠가 부착된 문 밖에서 걸쇠의 빗장에 구멍을 냄으로서 쉽게 열 수 있었다. 그 현재 사용되는 전통적인 봉인들 또한 절단 기구들을 사용하거나 다소 쉽게 복제되어진 봉인물을 대체하는 것에 의해 매우 쉽게 열 수 있다.
최근에 다소 진보된 해결 방안은 전자 봉인물("e-seal")이다. 상기 전자 봉인물은 상기 컨테이너의 부속품으로서 약하기는 할지라도 전통적인 문 봉인물들과 동등하게 상기 컨테이너들의 문 걸쇠 장치로 사용되지만, 만약 전자 봉인물이 설치된 후에 전자 봉인물이 절단되거나 파손되는 경우 전자 봉인물의 시리얼 넘버(serial number)와 신호를 전달할 수 있는 무선 또는 무선 반사 장치(radio reflective device)와 같은 전자 장치를 포함한다. 그러나 전자 봉인물은 상기 컨 테이너의 내부 또는 내용물과 통신할 수 없으며 상기 컨테이너의 내부 또는 내용물과 관련된 정보를 다른 장치로 전송할 수 없다. 전자 봉인물은 컨테이너의 부속물이며 영속적인 부분이 아니기 때문에 예를 들면, 전자 봉인물이 단순히 절단되고 제거될 경우 이들의 전반적인 유용성은 쉽게 없어질 수 있다. 이러한 경우 모든 데이터를 잃게 된다.
전자 봉인물은 전형적으로 전자 봉인물 태그로부터 예를 들면 단말 게이트(terminal gate)에 설치된 리더에 정보를 전송하기 위해 소 전력 무선 송수신기나 무선 주파수 후방산란 기술에 사용된다. 무선 주파수 후방산란 기술은 비교적 비용이 값비싼 전파탐지기와 무선 방송 기술을 결합한 협-주파수 고전력 무선기술(narrow band high-power radio technology)을 사용 한다. 무선 주파수 후방산란 기술은 리더가 반사되고 산란된 비교적 고 송신전력(예를 들어, 0.5∼3W)을 가진 무선 신호를 전자 봉인물로부터 변화되거나 코딩된 데이터를 가진 리더에 다시 전송하는 것이 요구된다.
또한 전자 봉인의 응용물은 현재 비교적 쉽게 해킹되고 전자 봉인물을 위조하는 것이 허용되는 개방되고 암호화 되지 않은 불안정한 무선 인터페이스(air interface)들과 프로토콜들을 사용하고 있다. 현재 전자 봉인물은 또한 단지 일부 지역에만 유효한 1 GHz 미만의 주파수대에서 사용된다. 따라서 현재 전 세계의 국가별 고 주파수 규제들이 많은 나라들에서 허용되지 않기 때문에 복합 운송 컨테이너가 관련된 세계적인 무역을 실현하는데 있어 실질적으로 불가능하다.
나아가 상기 전자 봉인물은 다른 선택적 형태의 침입의 견지나 컨테이너의 내용물의 관리의 견지에서 컨테이너의 보안을 모니터링 하는데 있어 효과적이지 않다. 이는 종래 컨테이너의 내부로 접근하는 유일한 전통적인 수단은 상기 컨테이너의 문을 통해서이기에 종래 컨테이너는 다양한 방법으로 침입 받거나 위험에 노출될 수 있기 때문이다. 예를 들면, 생물학적 병원체가 컨테이너의 표준 환기구를 통해서 컨테이너 내부로 주입될 수 있거나 컨테이너의 측벽에 접근되기 위해 절단될 수 있다. 전통적인 봉인물과 전자 봉인물은 컨테이너의 문을 보안 모니터링 하는 하나의 형식만 제공함에도 양자 모두 손상받기 쉽다. 전통적인 봉인물과 전자 봉인물은 전형적으로 컨테이너의 문 걸쇠에 단순히 매달려 있는데, 그것들은 짐을 싣고 내리는 것과 같이 컨테이너를 다루는 동안 물리적 손상에 노출되어 있다. 또한 전통적인 봉인물과 전자 봉인물은 컨테이너의 내용물을 모니터할 수 없다.
컨테이너의 내부의 모니터링을 위한 다양한 센서의 활용은 무수한 발생 가능한 문제들과 위협적인 상황에 대처하는데 필요로 될 수 있다. 예를 들면, 컨테이너는 폭발물이나 폭발물의 구성성분과 같은 위험한 방사능 물질들의 선적에 사용될 수 있다. 이러한 상황에서 방사능 센서나 폭발물 센서는 그러한 심각한 위협의 존재를 감지하기 위해서 필요로 될 수 있다. 불행하게도 테러리스트의 위협들은 위협의 단순 범주로 제한되지 않는다. 화학적, 생물학적 군사행동은 모두 사용되어져 왔고, 이는 대개 많은 대중에게 심각한 위협으로 놓여져 있다. 이러한 이유로 양 타입의 감지기는 필요로 되고 어떠한 상황들에서도 방사능, 가스, 생물학적 약제 센서들은 적절한 것으로 여겨질 수 있다. 그러나 이러한 센서들의 활용에 있어서의 문제는 센서들이 컨테이너의 내부에 설치되었을 때 감지된 데이터를 컨테이너의 외 부로 전송하는 것이다. 표준 복합 운송 컨테이너는 무선 신호가 전송될 수 없는 강철로 제조되기 때문에 사실상 데이터 전송이 어드레스(address) 되지 않는다면 그러한 컨테이너 안에 설치된 센서로부터 데이터를 전송받는 확실한 시스템을 갖는 것은 불가능하다. 만약 데이터가 복합 운송 컨테이너 내부에 설치된 센서로부터 전송되어질 수 있다면 온도, 빛, 가연성 가스, 움직임, 방사능, 생물학적 약제와 같은 조건들과 안전한 파라미터들은 감지되어 질 수 있다. 이러한 면들은 2004년 5월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제10/847185호에 더욱 자세히 설명되고 도시되어 있고 참고문헌으로서 본 명세서에 전체적으로 통합되어 있다. 또한 이러한 센서들의 설치의 보존에 있어 문제점이 제기되며 앞서 언급한 플라스틱이나 금속 재질의 "봉인물" 또는 전통적인 걸쇠 "봉인물"이 삽입되는 하나 또는 그 이상의 문 걸쇠 메카니즘보다 더 현실적인 모니터링이 요구된다.
상기에 덧붙여 말하자면, 문의 움직임을 통해 컨테이너의 상태를 모니터링 하는 것은 비교적 복잡할 수 있다. 컨테이너는 구조적으로 튼튼하고 무거운 짐을 운반할 수 있도록 고안되었음에도 불구하고 서로 적층되어 있는 컨테이너 때문에 각각의 컨테이너는 컨테이너의 선적 운항 동안 전형적으로 발생할 수 있는 움직임과 동적인 스트레스를 수용할 수 있게 하기 위한 횡적 선적을 수용하기 위해 고안되었다. 전형적인 컨테이너에 대한 현재 ISO 표준 규격들은 다른 것에 대해 40 ㎜ 만큼 횡적인 선적을 유도하는 수직 축방향의 움직임이 허용되었다. 두 컨테이너의 문 사이의 물리적 접촉면 사이 밀접한 관계를 유지하는 지금까지의 보안 접근법들은 일반적으로 실행 불가능하였다. 선적 운행에 의한 것뿐만 아니라 위에 적재된 컨테이너로부터 받는 하부 컨테이너의 스트레스는 컨테이너의 뒤틀림을 야기할 수 있고 컨테이너의 문들 사이에서 상대적인 상하 움직임이 야기될 수 있다. 이를 소위 "래킹(racking)"이라고 한다. 그러나 상기 컨테이너 문들 사이의 상대적 움직임은 일반적으로 문들 사이에서 뚜렷한 수평적 분리를 일으키지 않는다.
따라서 본 발명은 :(ⅰ) 아직은 확실한 방식은 아니지만 항상 이용 가능하고 효율적인 비용을 들여 컨테이너의 다른 장소와 관련된 컨테이너의 문들의 움직임에 대한 모니터링; (ⅱ) 대안적 수단으로의 침입, 잠재적인 현존 위험, 불법적인 화물 선적을 감지하기 위해서 컨테이너에 설치된 다른 보안 센서를 통하여 외부의 송신기에 송신된 데이터의 제공; 및 (ⅲ) 동시에 보안 및 논리학적 효율성에 대한 원인을 제공해주는 컨테이너의 운송 위치 궤도 추적에 대한 수단;
에 관하여 제공방법 및 시스템을 제공하는 이점이 갖는다.
발명의 요약
본 발명은 보안을 유지하기 위하여 컨테이너의 보관 상태의 효율적이고 신뢰할 수 있는 모니터링을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 최소한 하나의 문을 갖는 컨테이너의 보관 상태를 모니터링하기 위한 센서 시스템을 포함하고 있고, 상기 시스템은 최소한 하나의 문의 위치를 모니터하기 위한 그 위치의 컨테이너 안에 안전하게 구비된 센서 하우징(sensor housing)과 컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고 센서 데이터의 제공하기 위한 하우징 안에 보관된 센서로 구성된다. 데이터 해석 장치(data interpretation device)는 센서 데이터의 해석을 위하여 센서와 통신이 가능한 컨테이너 안에 설치되고 송신기는 컨테이너 외부의 위치로 감지된 근접거리와 관련된 통신 정보가 제공되어진다.
다른 측면에 있어서, 상기 언급된 센서 하우징(sensor housing)의 구체예는 최소한 하나의 컨테이너의 문에 안전하게 구비된다. 이 구체예에 있어 상기 센서 하우징은 최소한 하나의 컨테이너의 문에 필수적으로 설치되어진다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 언급한 시스템의 구체예는 최소한 하나의 문에 인접한 두 번째 문을 가지고 있고, 최소한 하나의 문에 안전하게 구비된 센서 하우징을 가지고 있고, 두 번째 문과 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고 센서 데이터를 제공하는데 적합한 센서 하우징에 설치된 센서를 가지고 있는 컨테이너를 포함한다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 언급한 시스템의 구체예는 non-FR transparent인 컨테이너와 무선 주파수 신호들을 송신하고 수신하기 위해서 설치된 컨테이너의 외부로 노출된 센서 하우징의 일정 부분을 수용하는데 적합한 구멍(aperture)을 가진 구조로 되어 있는 컨테이너를 포함한다. 상기 시스템의 송신기는 경고 장치와 컨테이너 외부에 위치한 상기 구멍을 통해 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신하기 위한 장소의 하우징에 안전하게 구비되어 있다. 상기 이 구체예에 따른 센서 하우징은 상기 구멍과 연관된 하우징의 밀봉을 위해 둘러싸고 있는 개스킷(gasket)을 포함하고 있다. 상기 언급한 시스템의 또 다른 구체예는 리드 스위치(reed switch), 홀 효과 센서(hall effect sensor), 다른 형태의 근접 센서(proximity sensor)로 이루어진 센서를 포함한다. 바람직한 구체예에 있어서 원형 자석(ring magnet)으로 만든 홀 효과 센서가 사용된다.
본 발명의 다른 구체예는 컨테이너의 하나 이상의 문에 안전하게 구비된 센서 하우징과 컨테이너 안에 형성되고 하우징 부분을 수용할 수 있는데 적합한 구멍을 포함한 최소한 하나의 컨테이너의 문과 하우징 안에 설치된 데이터 해석 장치 및 컨테이너 안에 형성된 구멍을 통하여 컨테이너 외부로 정보를 통신하는데 적합하고 하우징에 설치된 송신기를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 또 다른 구체예는 센서 플레이트(sensor plate)와 홀 효과 센서, 최소한의 문에 설치된 센서 하우징 및 최소한 하나의 문의 배치를 모니터하기 위해 서로 간에 기능적 상호작용을 위해 컨테이너 안에 설치된 홀효과 센서와 센서 플레이트를 포함하여 이루어진다.
다른 측면에 있어서, 본 발명의 구체예는 컨테이너 안의 보안 침해에 관하여 모니터링 하기 위하여 최소한 하나의 문을 가진 컨테이너를 제조하는 방법을 포함한다. 그 방법은 센서, 센서 하우징, 데이터 해석 장치 및 송신기로 이루어진 센서 시스템을 제공하는 것과, 구조적으로 최소한 하나의 문의 배치를 모니터하기 위한 위치의 컨테이너에 있는 센서 하우징을 모니터링 하는 것을 포함하여 이루어진다. 그 센서는 센서 데이터를 제공하기 위하여 컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문과의 근접거리를 감지하기 위한 하우징에 설치되고, 데이터 해석 장치는 센서의 데이터를 해석하기 위해 센서와 통신할 수 있는 컨테이너의 내부에 배치될 수 있다. 마지막으로 송신기는 컨테이너 외부로 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신할 수 있도록 컨테이너에 제공된다.
또 다른 구체예에 있어, 상기 방법은 홀 효과 센서를 사용하는 것을 더 포함하고, 근접거리 감지는 최소한의 마지막 문과 컨테이너의 다른 장소 사이의 홀 효과를 측정하는 단계를 포함한다. 한 구체예에 있어, 홀 효과 센서는 원형 자석을 포함하여 만들어진다.
또 다른 구체예에 따르면, 상기 방법에는 컨테이너의 최소한의 하나의 문에 설치된 센서 하우징을 안전하게 구비되는 것과 하우징 부분을 수용하기 위한 위치에 있는 컨테이너의 최소한 하나의 문에 구멍을 형성하는 것과 하우징에 데이터 해석 장치를 보관하는 것 및 그 안에 구멍을 통해 컨테이너 외부 위치로 정보를 통신할 수 있는 위치의 하우징에 있는 송신기를 보관하는 것을 포함한다.
또 다른 구체예에 따르면, 상기 방법에는 홀 효과 센서를 사용하는 것과 최소한 하나의 문에 있는 하우징을 보관하는 것을 포함하고, 컨테이너 안의 센서 플레이트를 보관함으로서 홀 효과 센서와 센서 플레이트가 최소한 하나의 문의 배치를 모니터하기 위해서 서로 간에 기능적으로 상호작용을 한다.
하기에 설명되고 도시되어지는 형태의 컨테이너 안전 장치는 보관 상태와 내부 조건 그리고 컨테이너의 내용물을 효과적으로 모니터링하기 위해서 컨테이너에 설치되고 불가결하게 구성되어질 수 있음을 알아보았다. 하기에 상세히 한정함에 따라서 본 발명에 따른 장치는 문의 배치를 모니터 하기 위한 컨테이너의 문과 같이 컨테이너의 미리 제한된 위치에 배치하여 구성되어진다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 구체예는 다음의 도면을 참조하여 예시의 방법으로 보다 상세하게 설명될 것이다.
제1A도는 본 발명의 구체예에 따른 시스템의 구성 요소간의 통신을 설명하는 도시도이다.
제1B도는 예시적인 공급 체인을 설명하는 도시도이다.
제2A도는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 도시도이다.
제2B도는 본 발명의 구체예에 따른 장치의 첫 번째 사시도이다.
제2C도는 구조의 일면을 설명하는 도2B의 장치의 일부의 확대 사시도이다.
제2D도는 도2B 장치의 반대면의 사시도이다.
제2E도는 도2B의 장치의 저면도이다.
제2F도는 도2B의 장치의 정면도이다.
제2G도는 절단면 G-G에 따른 도2F의 장치의 측면 단면도이다.
제2H도는 도2G의 표시된 부분의 확대된 측면 단면도이다.
제2I도는 선 I-I에 따른 도2E의 장치의 측면 단면도이다.
제2J도는 도2I에 표시된 부분의 확대된 측면 단면도이다.
제3도는 도2B의 장치의 분해 조립도이다.
제4도는 본 발명의 원리의 한 구체예에 따른 컨테이너에 설치된 도2B에 도시된 장치의 사시도이다.
제5도는 도2B의 장치와 센서와 반대 방향에 설치된 키퍼 플레이트(keeper plate)가 설치된 것을 설명하는 컨테이너 부분의 배후 사시도이다.
제6A도는 도4와 도5에 도시된 컨테이너 부분의 확대 정면도이다.
제6B도는 선 B-B에 따른 도6A의 컨테이너 부분의 측면 단면도이다.
제6C도는 표시된 바와 같이 도6B에 있는 컨테이너 절단부에 설치되어진 것이 도시된 도2B의 상기 장치의 확대된 부분도이다.
제6D도는 선 D-D에 따른 도6A의 컨테이너 평면 단면도이다.
제7A도는 본 발명의 구체예에 따른 리더의 개략적 도시도이다.
제7B도는 본 발명의 원리에 따른 리더의 도시도이다.
제8도는 본 발명에 구체예에 따른 도1A의 상기 시스템의 첫 번째 적용 시나리오이다.
제9도는 본 발명의 구체예에 따른 도1A의 상기 시스템의 두 번째 적용 시나리오이다.
제10도는 본 발명의 구체예에 따른 도1A의 상기 시스템의 세 번째 적용 시나리오이다.
제11도는 본 발명의 구체예에 따른 도1A의 시스템의 네 번째 적용 시나리오이다.
제12도는 컨테이너의 보완 프로세스를 설명하는 도면이다.
제13도는 컨테이너의 보완-체크 프로세스를 설명하는 도면이다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
앞서 설명하고, 도시되고, 하기에 설명되어진 형태의 컨테이너 보안 장치는 컨테이너의 내용물과 내부 상태와 조건의 효과적인 모니터링을 위해서 고안되어지고 컨테이너에 설치되어질 수 있음을 알아보았다. 하기의 상세한 설명에서 제한되어지는 것에 따라, 본 발명의 원리에 따른 장치는 상기 컨테이너의 미리 제한된 부분에 설치하기 위해 구성되어진다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 시스템의 구성요소 사이의 통신을 설명하는 도면이다. 상기 시스템은 장치(12), 최소한 하나의 다양한 리더(16), 서버(15), 소프트웨어 백본(software backbone)(17)을 포함하여 이루어진다. 상기 장치(12)는 컨테이너(10)가 잠겨진 후에 컨테이너(10)의 감지되지 않은 침범이 발생하지 않았음을 확실하게 하여준다. 컨테이너(10)는 안전하게 보관되어지고 리더(16)에 의해 추적(tracking)된다. 각각의 리더(16)는 예를 들면, 인터넷을 통해 서버(15)에 데이터를 전송하는 PC로부터 다운로드를 위한 케이블이나 GSM 또는 CDMA 네트워크들을 통해 데이터를 전송하기 위한 모뎀 같은 서버(15)를 통해 통신하기 위한 하드웨어나 소프트웨어를 포함한다. 리더(16)로부터 서버(15)에 데이터를 전송하기 위한 다양한 전통적인 수단들은 분리된 장치 같은 것이나 리더(16)에 의해 사용되어질 수 있다. 리더(16)는 휴대형 리더(16(A)), 모바일 리더(16(B)), 고정 리더(16(C))로 구분될 수 있다. 휴대형 리더(16(A))는 예를 들면 휴대용 단말기, 개인용 디지털 보조장치 또는 노트북을 활용하여 사용할 수 있다. 모바일 리더(16(B))는 기본적으로 휴대형 리더(16(A))와 유사한 방식으로 컨테이너의 보관 상태를 결정하고 보안을 유지하고 위치 추적을 하는 (예를 들면, 트럭, 기차, 배에 사용되는 GPS, AIS 또는 기타 유사한 위치 추적 시스템) 전형적으로 모바일 장치를 사용하는 GPS 인터페이스를 가진 고정된 리더이다. 예를 들면, 선적장이나 항구에 사용되는 고정된 장치에 있어 상기 고정된 리더(16(C))는 전형적으로 크레인이나 게이트에 설치되어진다. 리더(16)는 주로 장치(12)와 서버(15) 사이에서 중계국 역할을 한다.
상시 서버(15)는 다른 부가적 주변 센서 정보(예를 들면, 온도, 움직임, 방사능) 뿐만 아니라 위치, 문 이벤트(예를 들면, 보안 침입, 컨테이너 보안-체크, 컨테이너의 보안, 그리고 컨테이너의 보안해제)와 같은 보안 처리 세목의 기록을 저장한다. 상기 소프트웨어 백본(software backbone)(17)과 연결되는 서버(15)는 최근에 알려진 위치를 파악하고, 컨테이너의 주어진 번호로 내부 상태를 조사하고 그리고 다른 관리할 수 있는 활동들을 수행하기 위하여 권한이 부여된 부분들로 접근할 수 있다.
상기 장치(12)는 예를 들어, 다이렉트 시퀀스 대역확산 원칙(direct-sequence spread-spectrum principles)을 이용한 무선 인터페이스(radio interface)와 같은 근거리 무선 인터페이스를 통해 리더들(16)과 통신할 수 있다. 무선 인터페이스는 예를 들어, 라이센스 프리 산업, 과학과 의학(ISM) 밴드에서 사용되는 블루투스, 다른 근거리, 저전력 무선 시스템이 사용된다. 이 시스템은 예를 들어, 100 m가 넘는 무선 영역과 같은 제공되는 무선 영역과 관련되는 특정 해결책의 필요성에 의해 예를 들어, 2.4 GHz 부근에서 수행된다.
상기 리더(16)는 예를 들어, 범용 이동 통신 시스템(UMTS), 전 지구적 이동 통신 시스템(GSM), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 시분할 다중 접속(TDMA), 개인 디 지털 셀룰러 시스템(PDC), 광대역 근거리 통신망(WLAN), 근거리 통신망(LAN), 위성 통신 시스템, 자동 식별 시스템(AIS), 또는 모비텍스(mobitex)와 같은 어떠한 적절한 기술을 통해 예를 들어, TCP/IP를 사용하는 서버(15)를 가진 네트워크(13)를 통해 통신할 수 있을 것이다. 상기 서버(15) 어떠한 적절한 유선 또는 무선 기술을 통해 소프트웨어 백본(17)과 통신할 수 있다. 상기 시스템의 중요 기능은 상기에서 참조로서 본 명세서에 통합되어 있는 미국 특허 출원 제10/667,282호에서 도시되고, 설명된 것보다 더욱 특별한 것으로, 상기 리더의 적절한 요청에 대해 암호화된 보안 열쇠를 제공하는 것이다. 소프트웨어 백본(17)은 서버(15), 리더들(16), 상기 장치(12)를 통해 예를 들어 컨테이너(10)의 위치 추적, 보안 유지와 같은 실시간 감시 서비스를 제공하는데 적합하다. 서버(15)와 소프트웨어 백본(17)은 상기 장치(12)와 상호적으로 연결된 부가적 주변 센서에 의해 전송되는 예를 들어, ID 정보, 위치 추적 정보, 문 이벤트들과 다른 데이터와 같은 정보를 저장하는데 적합하다. 또한 소프트웨어 백본(17)은 예를 들어, 인터넷을 통해 접근될 수 있는 사용자 인터페이스를 통해 저장된 정보에 대한 권한이 부여된 부분들에 대한 접근을 허용한다.
도 1B를 참조하면, (A) 지점에서 (I)까지의 예시적 공급 체인의 흐름을 설명하는 그림이 도시되어 있다. 우선 (A) 지점을 참조하면, 컨테이너(10)는 해운업자 또는 이와 유사한 자에 의해 화물로 가득 채워져 있다. (B) 지점에서, 적재된 컨테이너는 고속도로나 철도를 통해 운반되어 적재항구로 운반된다. (C) 지점에서, 상기 컨테이너는 해양 선착장과 같은 하역항구에 게이트인 된다.
(D) 지점에서 컨테이너는 운반 장치에 의해 배에 실린다. (E) 지점에서 컨테이너는 운반 장치에 의해 하선 항구로 운반된다. (F) 지점에서 컨테이너는 배로부터 하선한 다음, 컨테이너는 트럭에 실리고 (G) 지점의 하역 항구로부터 게이트 아웃된다. (H) 지점에서 상기 컨테이너는 (B) 지점에서와 유사하게 원하는 장소로 육로를 통하여 운반된다. (I) 지점에서 원하는 지점에 도착하면, 컨테이너는 인수인에 의해 하역된다.
본 발명의 기술 분야의 보통의 기술을 가진 자에게 명백하게 되는 것과 같이 흐름(2)의 지점들 안에서 상기 컨테이너의 보안은 시각적 또는 종래의 검사법이 없어도 보장될 수 있다. 또한, 컨테이너 내용물의 상태는 상기 컨테이너의 내용물이 하역되기 전인 (H) 지점까지의 흐름(2)안에 참여하는 부분들의 어떠한 것에 대해서도 완벽하게 알 수 없을 것이다.
도 2A는 상기 장치(12)의 블록선도이다. 장치(12)는 안테나(20), RF/베이스밴드 유닛(RF/baseband unit), 마이크로프로세서(MCU)(22), 메모리(24) 및 센서(150)를 포함한다. 상기 장치(12)는 또한 예를 들어, 온도, 진동, 방사능, 가스, 움직임과 같은 컨테이너의 다양한 내부 상태와 컨테이너의 내용물을 모니터하기 위한 인터페이스(28)를 포함한다. 상기 장치(12)는 (예를 들어 배터리) 선택적 전원(26)을 포함한다. 그러나 분리되어지고 조금 떨어진 거리에 있는 다른 전원 장치도 또한 상기 장치(12)에 의해 사용될 수 있다. 상기 전원(26)은 배터리를 포함할 때(본 명세서에서 보여주는 바와 같이), 상기 장치(12) 안에 상기 전원(26)의 투입은 상기 전원(26)의 지배에 의해 배터리 수명의 연장에 도움을 주고 컨테이너 내부 에 존재하는 상기 전원(26)의 효과에 의해 온도 변화를 줄이는데 도움을 준다. 상기 컨테이너 내부의 전원(26)의 존재는 상기 전원(26)이 감소되는 것에 대한 손해를 조절하는 것에 있어 유리하다. 장치(12)는 또한 선택적으로 리더(16)에 직접적인 인터페이싱을 위한 접속기(connector)를 포함한다. 예를 들면, 접속기는 리더(16)에 의한 접속을 위해 컨테이너(10)의 외벽에 설치될 수 있다. 리더(16)는 상기 장치(12)로부터 정보를 다운로드하기 위해서 케이블이나 직접적 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.
도 2A를 참조하면, 임의의 센서들이 상기 장치(12)를 제조함에 있어 포함되어질 수 있다. 장치(12)의 블록선도에서 특별하게 보여주고 있지는 않지만 광 센서, 온도 감지 센서와 같은 임의의 센서들은 상기 장치(12)안에 직접적으로 장착될 수 있다. 광 센서와 관련하여, 상기 장치(12)에 제공된 직접적으로 빛의 변화 여부에 대해 감지하는 광 유도관(light pipe)에 대해서는 하기에 더욱 상세하게 설명된다. 마찬가지로 온도 감지기의 활용은 어떠한 장치에 있어서도 유익한 것으로 여겨지며 또한 상기 장치(12) 안에 직접적으로 설치되어질 수 있다.
계속하여 도 2A를 참조하면, (내부 메모리를 구비한) 마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 센서(150)로부터의 예를 들어, 컨테이너의 보안 또는 보안 해제와 컨테이너의 보안-체크를 포함한 이벤트들을 구별한다. 상기 구별된 문 이벤트(door events)는 또한 컨테이너(10)가 안전하게 보관된 후에 문이 열리는 것과 같은 컨테이너(10)의 내용물을 손상시킬 수 있는 보안 침해들을 포함한다. 상기 이벤트들은 리더(16)에 전송을 위해 메모리(24)에 저장되고 시간이 기록된다. 상기 이벤트들은 즉각적이나 주기적으로 전송될 수도 있고 리더(16)로부터 명령에 응답하여 전송될 수도 있다. 두 개의 표면 사이에서 상대적인 움직임을 감지할 수 있는 어떤 다른 적합한 타입이 센서일지라도, 상기 본 명세서에서 나타내는 센서(150)는 근접거리에 민감한 종류의 것이다. 본 명세서에서 사용되는 센서들은 제한 없이 이러한 다른 센서들을 포함한다.
안테나(20)는 리더(16)와 교환된 데이터를 제공받는다. 보다 구체적으로 예를 들면, 내부 상태와 제어 데이터와 같은 다양한 정보는 교환되어진다. 마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 컨테이너(10)를 식별할 수 있는 코드로 프로그램 되어 있다. 상기 코드는 예를 들어, 국제 표준 기구(ISO) 컨테이너 식별 코드이다. 마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 또한 착륙표(bill-of-landing), 기계적 봉인 넘버(mechanical seal number), 리더 ID, 시간 기록과 같은 다른 기호 논리적 데이터를 저장할 수 있다. 특별한 로그 파일(log file)이 생성되고 따라서 문과 다른 센서의 이벤트들과 함께 보안과 위치 추적 이력이 재생될 수 있다. 상기 코드는 또한 식별 목적으로 상기 장치(12)로부터 리더(16)에 전송되어질 수 있다. 상기 RF/베이스밴드 유닛(21)은 리더(16)에 전송을 위해서 베이스밴드로부터 RF로 마이크로프로세서(microprocessor)(22)의 신호를 상향주파수 변환(upconvert)한다.
상기 장치(12)는 안테나(20)를 통하여 리더(16)로부터 내부 상태에 조사를 받는다. 상기 내부 상태 조사에 따라 마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 리더(16)로부터 불러온 정보를 전송하기 위해 예를 들어, 문 이벤트, 온도 기록, 보안 침해, 다른 저장된 정보를 불러오기 위해 메모리에 접근한다. 상기 리더(16)는 상기 장치(12)에 보안 또는 보안 해제 명령을 전송한다. 상기 컨테이너(10)가 리더(16)에 의해 보안되어질 때, 상기 장치(12)의 상기 MCU(22)는 컨테이너가 보안되어진 후 센서(150)가 어떤 움직임이나 다른 이벤트들을 감지하였을 때 청각적, 시각적 경고를 발송할 수 있도록 프로그램 되어진다. 상기 장치(12)는 또한 리더(16)에 전송을 위해 메모리(24)에 보안 침해를 기록한다. 리더(16)가 장치(12)에 보안 해제 명령을 전송한다면, 마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 문 이벤트들을 기록하는 것과 센서(150)와 장치(12)와 상호적으로 연결된 다른 센서들로부터 신호를 받는 것을 그만두도록 프로그램 되어진다.
마이크로프로세서(microprocessor)(22)는 불필요한 전력 소비를 방지하기 위해서 전원(26)에 대해 전력 관리 기능(power-management technique)을 실행하도록 프로그램 되어진다. 특히 데이터를 변화하는 하나의 선택은 장치(12)내의 구성요소의 활동에 대한 안테나(20)를 통하여 특화된 하나 또는 그 이상의 시간 윈도우들이다. 특화된 시간 윈도우의 외부에서, 상기 장치(12)는 불필요한 파워 손실을 피하기 위한 슬립 모드(sleep mode)로 정해지도록 될 수 있다. 그러한 슬립 모드는 장치 작동 기간의 중요한 부분에 대해 설명할 수 있고, 상기 장치(12)는 몇 년 이상 배터리의 교체가 필요 없이 수행되는 결과를 낳을 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따르면, 상기 장치(12)는 전원(26)의 경제적인 사용을 이루기 위하여 슬립 모드를 사용한다. 슬립 모드에 있어, 상기 장치(12)의 회로의 부분은 스위치가 끊어진다. 예들 들면, 모든 회로는 센서(150)와 슬립 시간 주기 tsleep을 측정하기 위한 시간 측정 유닛(예를 들면, 마이크로프로세서(22) 내의 카운터)을 제외하고 모든 회로는 스위치가 끊어진다. 전형적인 구체예에 있어서, 슬립 시간 주기가 만료되고 센서(150)가 문 이벤트를 감지할 때, 장치(12)의 남은 회로는 켜진다.
상기 장치(12)는 리더(16)로부터 신호를 전송받을 때, 상기 장치(12)는 필요한 한 상기 리더(16)와 여전히 통신되도록 연결되어 있다. 만약 장치(12)가 리더(16)로부터 신호를 받지 않는다면, 상기 장치는 무선 신호 시간주기나 냄새 감지 "주기(tsniff)"와 같은 것과 관련된 시간주기 동안 아무런 신호가 없음을 확신하기 위해 필요한 시간만큼 작동되어질 수 있다.
상기 tsniff에 도달되면, 상기 장치(12)는 문 이벤트가 발생하거나 슬립 시간 주기가 만료된 후에 상기 장치(12)가 켜질 수 있도록 작동되는 시간 측정 유닛과 상기 센서(150)를 제외하고 다시 전원이 꺼진다.
전형적인 구체예에 있어, 리더 신호 시간주기는 상기 시간주기보다 많이 짧아서(예를 들어, 여러 중요성의 순서에 의해) 따라서 상기 장치의 수명은 "언제나 켜진" 시나리오와 관련하여 더 길어진다.
슬립 시간주기와 리더 신호 시간주기(사이클 시간)의 합은 장치(12)의 존재를 알게 되는 것을 확신하기 위해 상기 장치(12)와 상기 리더(16)가 도달해야만 하는 시간상에 낮은 제한을 부과한다. 관계되는 시간주기는 통과시간(passing time("tpass"))과 같이 참조되어질 것이다.
그러나 통과시간("tpass")은 항상 특별한 상황에 의해 강요된다. 통과시간은 어떤 상황(예를 들어, 수송 컨테이너 상의 장치(12)가 트럭 앞쪽 또는 섀시(chassis)에 설치된 리더(16)와 통신될 때의 많은 시간)에서 매우 길어지거나 또는 다른 상황(예를 들어, 컨테이너(10)상의 상기 장치(12)가 높은 속도에서 고정된 리더(16)에 의하여 통과될 때 제 2의 부분)에서 매우 짧아질 수 있다. 상기 각각의 장치(12)는 그것의 수명동안 때때로 큰 통과시간인 상황이 있고 때때로 훨씬 적은 통과시간인 상황도 있는 것이 모든 적용에 있어 전형이다.
따라서 슬립 시간주기는 항상 선택되어지므로 슬립 시간주기는 생각할 수 있는 가장 짧은 통과시간("tpass ,min")과 양립할 수 있다. 다시 말하자면, 그 관계(tsleep ≤tpa ss,min - tsniff)는 상기 장치의 각각의 작동되는 상태에 따라 이루어져야 한다. 슬립 시간주기들은 장치(예를 들어, 스스로의 수명 싸이클 내에서)의 특별한 상황에 의존하는 다이나믹 물질 내에서 상기 장치로 할당된다.
리더(16)가 장치(12)와 통신할 때마다 상기 리더(16)는 상기 리더(16)의 위치와 기능을 고려한 상기 장치(12)와 슬립 시간주기, 상기 장치(12)로부터 읽은 데이터 또는 상기 리더(16)내의 유용한 다른 정보를 다시 프로그램한다.
예를 들어, 상기 장치(12)가 장착된 컨테이너(10)가 탑리프터(toplifter), 스태들 캐리어(staddle carrier) 또는 다른 적절한 차량에 의해 트럭 위에 올려지게 되면, 트럭과 기차는 어떠한 리더(16)가 갖추어지지 않는 반면에 적절한 차량은 상기 리더(16)를 갖추고 있다. 그것은 트럭이 항구의 출입구 또는 컨테이너 창고에 서 상대적으로 높은 속도로 고정된 리더(16(C))를 지나서 운전할 것이라는 것을 예측한다. 따라서 차량 내의 리더(16)는 짧은 슬립 시간주기(예를 들어,∼0.5 초)를 가진 장치(12)를 프로그램 하기 위해 필요하다.
상기에서 약술한 아이디어를 세분화하면, 상황에 의존하면서 리더(16)는 장치(12) 내에서 슬립 주기들의 순서를 프로그램 할 수 있을 것이다. 예를 들어, 컨테이너(10)가 배에 선적되어 있을 때, 배가 항해 중인 동안에는 장치를 한 시간에 한번 깨어나게 하는 것으로 충분하다. 그러나 상기 배가 목적지 항구에 도착되어질 것이 예측되면 더 짧은 슬립주기가 크레인으로 내려지는 컨테이너 상의 리더(16)와 장치(12)와 연결될 수 있는지 확인할 수 있도록 필요로 되어진다. 배에 선적되어 있는 컨테이너(10)를 하역하는 크레인에 있는 리더(16)는 사흘간은 한 시간에 한번 깨어나고 다음에 매 10초마다 깨어나게 장치(12)를 프로그램 할 수 있다.
또 다른 시나리오는 리더(16)가 장치(12)와 함께 움직이고 지리학적 위치와 독립적으로 슬립 시간주기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 컨테이너(10)상의 장치(12)와 트럭으로 끌어지는 상기 컨테이너(10)의 리더(16)는 상기 컨테이너(10)가 끌어지는 동안 각각 서로 일정하게 통신되는 것이 당연하다고 생각될 수 있다. 컨테이너(10)가 그것의 목적지로부터 충분히 멀리 떨어져 있는 만큼, 리더(16)는 연장된 간격(예를 들어, 한 시간)에 대해 장치(12)가 활동을 멈추도록 프로그램 할 수 있다. 리더(16)가 위성 위치확인 시스템(global positioning system(GPS)) 송신기와 다른 위치확인 장치를 갖추어졌을 때, 상기 리더는 컨테이너(10)가 그것의 목적지에 도달될 때를 측정할 수 있다. 컨테이너(10)가 목적지에 도달하면, 상기 리 더(16)는 상기 장치(12)를 더욱 자주 깨울 수 있도록(예를 들어, 매초) 프로그램 할 수 있다.
상술한 전력 관리 방법이 운송 컨테이너의 트럭운송의 상황 또는 바다, 도로, 철도, 항공에 의한 운송수단내의 다른 화물 내에서 장치(12)를 고려하여 설명되었지만, 상술한 전력 관리 방법을 예를 들어, 저장 취급과 공급 체인 취급과 같이 동물의 트럭운송, 도로 운임 징수를 위한 차량의 확인, 그리고 도난 방지에 적용되는 것에도 도움이 되는 것도 이해되어질 수 있다.
도 2B를 참조하면 상기 장치(12)의 첫 번째 사시도가 있다. 상기 장치(12)는 데이터 유닛(100)(도시되어 있지 않음)을 포함하고 있는 하우징(25), 장치의 외부로 연장된 안테나 영역(antenna area)(104)을 포함하고 있다. 하우징(25)의 형태는 특별하게 하기에 보다 구체적으로 설명한 방법으로 고안되고 수정된 컨테이너(10)에 설치되기에 적합하다. 도 2B의 상기 하우징은 본 발명의 다양한 구체예의 설명에 따른 참고의 목적으로 표현된다.
도 2C를 참조하면, 본 명세서에서 나타내는 하우징(25)의 보다 특별한 구체예는 하우징(25) 안에 포함되어 있는 구성요소와 전자장치를 보호하기 위한 투명한(clear) 폴리우레탄과 같은 담겨져 있는 물건을 수용하기 위한 필링 홀(filling hole)(126)을 포함한다. 투명한(clear) 폴리우레탄은 또한 포함되어 있는 광 센서의 사용을 촉진한다. 필링 홀(126)의 위치는 하우징(25)의 실제 모양에 따라 다양하게 바뀔 수 있다. 하우징(25)에 구성요소들을 보관하는 것은 온도에 있어 큰 변화, 습도, 바닷물, 안개 등이 포함되는 거친 복합 운송 환경으로부터 보호하는 것 이 목적임을 알고 있어야 한다.
도 2D를 참조하면, 도 2B에 도시되어 있는 것의 반대편에서 본 하우징(25)이 사시도이다. 도 2D에서 설명하는 상기 하우징(25)은 D-Sub 접속기의 형식인 인터페이스(28)를 나타낸다. D-Sub 접속기의 뚜껑은 그것을 사용하지 않을 때 D-Sub 접속기를 보호하기 위해서 하우징(25)에 연결되어 있다. 인터페이스(28)가 포함되어 이루어진 D-Sub 접속기는 컨테이너 안에 있는 다른 센서들에 연결을 허용한다. 이러한 센서들은 볼트 센서(vault sensor), 레이더(radars), 소리 및 진동 센서, 연기 센서, 수분 센서를 포함할 수 있다. 수분 센서(water sensor)는 강철을 자를 수 있는 절단 장치를 수분으로부터 보호할 수 있다. 이것은 시스템이 종래의 컨테이너의 여섯 개의 모든 면의 내부 상태를 감지할 수 있게 업그레이드 할 수 있다는 중요한 고려사항이다.
계속하여 도 2D를 참조하면, 광 유도관(light pipe)(130)의 끝부분을 도시한 부분이 있고, 이는 다음 하기에 상세히 설명될 것이다. 센서 하우징 부분(132)은 본 발명의 원리에 따라 선택된 움직임을 감지하기 위해 표면(134) 외부로 돌출되어 있다. 센서 영역(sensor area)(132)의 방위(orientation)뿐만 아니라 하우징(25)의 위치가 하기에서 더욱 상세하게 설명되고 도시되어질 것이다.
도 2E를 참조하면, 상기 하우징(25)의 저면도가 있다. 안테나 영역(104)과 센서 영역(132)은 중심부(136)로부터 외부 방향으로 돌출되어 있음을 나타내고 있다. 본 발명의 구체예의 중심부(136)는 일반적으로 형태에 있어 직사각형이다. 안테나 영역(104), 센서 영역(132), 중심부(136)의 모양, 크기, 상대적 비율은 본 발 명의 원리에 따라 다양하게 변화할 수 있다.
도 2F를 참조하면, 외부로 형성된 D-Sub 뚜껑의 연장을 설명하는 하우징(25)의 정면도가 있다. 한 쌍의 설치된 구멍(aperture)(138, 139)이 도시되어 있고, 이 구멍들은 하우징(25)의 설치를 위한 관통된 패스너(fastener)를 수용하는데 적합하고 이는 하기에서 더욱 자세히 설명될 것이다.
도 2G를 참조하면, 그 조립체를 설명하는 하우징(25)의 측면 단면도가 있다. 하우징(25)은 회로기판 메인 카드(printed circuit board main card)(140)에 인접해 있고 하우징 안에 설치되어 있는 배터리(26)를 포함하고 하기에 더욱 상세히 설명되어질 것이다. 카드(140)의 외부는 안테나 영역(104)이고, 이 안에 안테나가 설치되어 있다.
도 2H를 참조하면, 하우징(25)의 안테나 영역(104)에 안테나(20)가 설치된 것이 확대되고 더욱 분명히 도시되어 있다. 안테나(20)는 접착 테이프(142)에 의해 안테나 영역(104) 안에 설치되어 있는 것이 도시되어 있다. 안테나 케이블(144)은 안테나(20)로부터 카드(140)까지 후방으로 연장되어 있다.
다시 뒤로 돌아가서 도 2G를 참조하면, 상기 안테나(20)의 반대편의 상기 하우징(25)의 측면은 센서 영역(132)이다. 본 발명에 있어서, 홀 효과 센서(150)는 센서 영역(132)에 설치되고, 센서 축(150A)을 갖는다. 하기에서 상세히 설명되어진다. 그러나 홀 효과 센서의 사용은 본 발명의 원리에 따른 다른 형태의 센서도 사용될 수 있음을 설명하기 위한 목적으로 도시되는 것임을 알아야한다. 본 명세서에서 설명되는 홀 효과 센서의 참조는 본 발명의 구체예를 설명하기 위한 목적이고 본 발명의 취지와 범위와 관련하여 어떠한 관점에서도 제한을 하기 위함이 아니다. 예를 들면 본 명세서에서 참조되는 것보다 많은 다른 분야에서 사용되는 센서들과 관련하여 사물의 근접거리를 감지하는 오늘날 산업에서 사용되는 다양한 근접 센서들이 있다.
도 2I를 참조하면, 도 2G에서 도시되는 것과 반대되는 하우징(25)의 측면에서 도시한 본 발명의 하우징(25)의 측면 단면도이다. 본 발명의 설명에 있어, 배터리(26)는 마찬가지로 안테나 영역(104)과 센서(150) 사이에 놓여지는 것으로 도시된다.
도 2J를 참조하면, 도 2I의 센서(150)의 확대도가 도시되어진다. 이 구체예에 있어, 상기 센서(150)는 홀 효과 센서 카드(152), 원형 자석(ring magnet)(154), 철심(ferrous core)(156), 센서 케이블(158), 강철판(steel sheet)(160) 및 플라스틱 부분(162)으로 구성되어 있는 것을 보여준다. 철심(ferrous core)(156)은 바람직하게 자기적 관점에서 보았을 때 일관된 물질로 제조되어야 한다. 이러한 점의 중요성은 특히 컨테이너의 문과 같이 컨테이너에 사용될 수 있는 강철의 타입에 있어 다양한 변화들이 있다는 사실에 기인한 것이다. 사용되는 물질은 컨테이너 사이에서 많은 변화를 줄 수 있으므로, 따라서 센서(150)에 일관성과 민감성을 제공하기 위하여 철심(156)에 있어 일관성을 갖는 것은 구별되는 이점이 있다. 원형 자석(154)과 같이 사용되는 상기에서 설명한 철심은 높은 정도의 유동적 선형성, 민감성, 신뢰성을 허용하면서 적절히 강한 플럭스 패턴(flux pattern)을 제공하는 것임을 알아야 한다. 이러한 특정 조립체는 그 안에 서 상기에서 언급한 컨테이너 사이에서 물질의 변화뿐만 아니라 상기에서 설명한 컨테이너의 래킹(racking)을 수용할 수 있을 것이다. 이미 설명한 바와 같이, 복합 운송 컨테이너는 가끔 뒤틀리는 스트레스를 나누기 위하여 각각의 위에 쌓아올린다. 컨테이너에 짐을 싣거나 운송하는 동안 컨테이너를 운반하는 배의 흔들림으로 인하여 뒤틀리는 컨테이너는 센서(150)에 의해 충분히 구분될 수 있을 정도의 움직임을 나타낼 것이다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 센서(150)는 컨테이너의 문 사이에서 상대적 움직임의 결과로서 플럭스 패턴에서 변화를 감지한다. 수직적 움직임에 있어 분명하지만 수직적으로 배열된 물 사이에서 수평적 이동은 최소인 래킹(racking)으로 인한 문 사이에서 상대적 움직임은 그러한 조립체에 의해서도 감지될 수 없다. 이러한 방법으로 본 발명의 효과와 신뢰도를 극대화하기 위해서 상기 컨테이너의 내부의 침입을 나타내는 문의 움직임이 감지될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 하우징(25)이 두 개의 하우징 부분으로 구성되어지는 것을 나타내는 도 2B의 장치의 분해 조립도가 있다. 보다 구체적인 구체예에 있어, 하우징(25)은 플라스틱 부분과 플라스틱 케이스 문 면(202)과 마주하고 있는 첫 번째 플라스틱 케이스 후면(201)으로 구성되어 있다.
계속하여 도 3을 참조하면, 한 구체예에 있어, 하우징(25)의 반대되는 각각의 양 면(201, 202)은 상기에서 설명한 파팅 작업(potting operation) 전에 마찰용접이나 이와 유사한 것에 의해서 결합되어질 수 있다. 파팅 작업(potting operation)은 상기 카드(140)에 인접한 안테나 테이프(142)에 의해 보관되어 지는 안테나(20)를 포함하여 다양한 구성성분이 보관된다. 안테나 테이프(142)에 의해서 보관되는 안테나(20)는 안테나 케이블(144)에 의해 연결된다. 상기 배터리(26)는 안테나(20)로부터 상기 카드(140)의 반대편에 설치되고, 플라스틱 부분(162)과 철심(156)은 상기 강철판(160)과 원형 자석(154)과 관련하여 조립됨을 보여준다. 홀 효과 센서 카드는 마찬가지고 원형 자석(154)과 나란히 배치되어 있다. 상기 광 유도관(130)은 정면에 형성된 상기 구멍들(131)을 통해 배치되기 위해서 케이스 후면(201)의 외부로 배치되어지는 것을 보여준다. 상기 광 유도관(130)은 바람직하게 상기 카드(140)에 있는 광 센서(도시되지는 않았지만 표면에 설치된 것과 같은)에 빛이 도달할 수 있게 투명한 플라스틱 물질로 만들어 질 수 있다. 이러한 방법으로 컨테이너 내부의 침입을 나타내는 컨테이너 안의 빛의 존재는 본 발명의 원리에 따라 감지될 수 있다.
도 4를 참조하면, 오른쪽 문(240)과 왼쪽 문(242)으로 구성된 컨테이너(10)의 부분 사시도가 있다. 상기 하우징(25)은 오른쪽 문(240)의 상부에 설치되어지는 것이 도시되어 있다. 상기 문(240)은 그 안에 설치된 하우징(25)의 투명도를 제공하기 위해 도식적으로 나타내어진다. 바깥으로 돌출된 안테나 영역(104)을 가진 상기 하우징(25)의 설치는 마운팅 멤버(mounting member)(244)는 일반적으로 본 발명의 구체예에 형성되어 있는 상기 관통된 구멍을 가진 U-형태의 모양으로 되어있다. 이러한 방법으로 관통된 패스너(fastener)는 컨테이너(10) 안에 있는 하우징(25)의 안전한 설치를 위해서 도 2F에 도시되어 있는 하우징(25)의 구멍(138, 139)을 통해 연장되어 질 수 있다. 똑바른 통로나 벽으로 구성된 플랜지(flange)(250)는 문(242)의 외부로 연장된 키퍼 플레이트(keeper plate)(252)와 용접되어 있다. 상 기 플랜지(250)는 삽입된 물건들과 유사한 것에 손을 대려는 시도로부터 상기 하우징(25)을 보호하기 위해서 제공되어진다. 도 4의 상기 문(240)에 하우징(25)의 설치는 본 발명의 원리에 따른 설치 기술의 하나의 구체예에 지나지 않음을 알아야 한다. 그러나 구체적인 설치 기술은 문들(240, 242) 사이나 문 테두리와 같은 금속 표면의 상대적인 움직임을 측정하기 위해서 상기 참조된 홀 효과 센서의 사용을 촉진하다.
도 5를 참조하면, 도 4의 상기 문(240, 242)의 도시된 배후 사시도가 있다. 구체적으로 살펴보면, 키퍼 플레이트(252)는 하우징(25)을 덮기 위한 위치의 상기 문(242)의 후면으로부터 외부로 연장되어 있다. 키퍼 플레이트(252)의 형태는 상기 설명한 홀 효과 센서(150)와 상호작용을 위한 표면을 제공한다. 이와 관련하여, 키퍼 플레이트(252)가 컨테이너의 외부로부터 보여지는 것처럼 오른쪽 문(240)의 내부를 지탱하고 있다. 키퍼 플레이트(252)의 길이는 키퍼 플레이트(252)와 상기 홀 효과 센서 사이에 늘어난 거리의 감지할 수 있는 움직임을 발생시키지 않고, 동시에 양쪽 문을 열거나 왼쪽 문을 먼저 열 수 없도록 하는 지렛대(lever) 역할을 할 수 있도록 충분히 길어야 한다.
도 6A-6D를 참조하면, 본 발명의 원리를 설명하는 네 개의 도면이 있다. 도 6A는 컨테이너(10)의 상기 문(240)에 설치된 하우징(25)의 측면도이다. 구멍(230)은 상기 컨테이너(10)의 외부 장소와 안테나 통신을 위한 하우징(25)의 안테나 영역(104)의 돌출을 제공하기 위한 위치에 있는 문에 형성된다.
도 6B는 선 B-B에 따라 절단되고 그 안에 하우징(25)이 안전하게 구비되어 있는 것을 설명하는 도 6A의 상기 문(240)의 측면 단면도이다. 상기 하우징(25)의 위치는 구조 빔(beam)의 웹 장소(web area) 안에 있고 그 안에 구멍(230)이 상기 컨테이너(10)에 유해한 구조적 관계를 일으키지 않고 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 구멍(230)은 하우징(25)의 안테나 영역(104)을 수용하고 밀봉을 제공하는 방식으로 구멍 주위에 보관을 위한 고무재질의 개스킷(gasket)이 또한 설치된다.
도 6C를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 상기 컨테이너(10)의 외부 장소와 통신하기 위한 안테나 영역(104)의 외부로 배치된 안테나(20)가 도시되어 있다.
도 6D를 참조하면, 선 D-D를 따라 절단된 6A의 컨테이너 문(240)의 저면 단면도이다. 이 도면에 있어서, 상기 하우징(25)은 U-형태의 마운팅 멤버(mounting member)(244)에 의해 안전하게 구비되어 짐을 보여준다. 상기에서 설명한 본 발명의 구체예는 작동 될 경우 복합 운송 컨테이너 문 사이에서 상대적 수평적 움직임이나 열리는 움직임을 감지할 수 있다. 홀 효과 센서(150)는 본 발명의 원리에 따른 사용에 있어서 하나의 형태의 센서만을 의미하는 것이 아님을 알아야 한다. 예를 들어, 다른 아날로그 자속 벡터 센서(크기와 방향)(analog magnetic flux vector sensor)는 포함되어질 수 있다. 마찬가지로 리드 스위치(reed switch)와 하나의 내부 자석과 상기 문 테두리의 설치된 두 번째 자석의 안정된 시스템은 예상되어질 수 있다. 상기에서 설명되고 도시된 바와 같이, 상기 홀 효과 센서는 컨테이너 문들이 서로 떨어져 움직일 때 발생하는 것과 같이 상기 센서와 감지되는 사물 사이에 분리가 일어날 때 자기장의 변화를 측정한다. 그것은 자속 벡터 센서(magnetic vector field sensor)가 영구 자석으로부터 자기장과 자기장의 크기와 방향을 직접적으로 측정할 수 있다는 사실에 의해 가능해진다. 측정된 자기장이나 이나 자속은 금속 물질의 거리와 관련하여 다양하게 변화하고, 따라서 상기에서 설명한 키퍼 플레이트(252)와 관련하여 설명한 바와 같이 홀 효과 센서(150)를 설치하는 방식은 근접 거리 측정의 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 홀 효과 센서는 원형 자석과 높은 정도의 유동적 선형성, 민감성, 신뢰성을 허용하면서 적절히 강한 플럭스 패턴(flux pattern)을 활용한다. 이러한 방법에 있어서, 상기 센서는 사물과 자석 사이에 형성된 자기장을 감지할 수 있다. 그 안에서, 상기에서 설명한 바와 같이 컨테이너 문들 사이에서 분리로 인한 움직임의 결과로 인한 플럭스 패턴에 있어 변화들은 전기적 흐름, 전압, 저항 및 움직임을 나타내는 신호의 발생에 있어 변화를 일으키는 결과를 가져온다. 이러한 분리되는 움직임은 도 2J와 도 2G에서 보여주는 바와 같이 센서 축(150A)을 따라 발생한다. 본 발명의 센서는 센서축(150A)에 따른 움직임과 화살표(150B) 방향이 나타내는 일반적인 수직적 움직임을 구별할 수 있다. 화살표(150B)의 방향과 관련된 상대적 움직임은 일반적 컨테이너 래킹 또는 이와 유사한 것에 의해 발생할 수 있고, 이러한 움직임은 일반적으로 침입을 나타내지 않는다. 이러한 이유로 센서(150)는 축(150A)에 따른 움직임을 감지하게 고안되었다. 컨테이너(10)의 문의 경첩에 있는 매우 작은 움직임이 여기에서 보여주는 바와 같이 두 문들의 교차점의 범위에서 확대되어 지는 것도 쉽게 구분될 수 있다. 이러한 방법으로 본 발명의 센서는 문의 작은 열림도 쉽게 감지할 수 있고, 따라서 다른 가능한 방법보다 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하는데 있어 높은 신뢰성을 제공할 수 있다. 또한 철심(156)(도 3)과 함께 결합되는 원형 자석을 사용함으로서 높고 더 선형적인 플럭스(flux)가 센서의 활동 범위를 높이기 위해 시스템의 이익에 제공되고 마찬가지로 생산에 있어 센서 장치를 조립하는데 있어 오차를 줄이는데 제공된다.
상기 구체예는 최소한 하나의 센서와 상기 리더(16)와 통신할 수 있는 안테나(20)를 포함하는 단독 유닛(single unit)으로 도시되지만, 본 발명은 여러 유닛들로서 실행된다. 예를 들면, 빛, 온도, 방사능 등 기타 센서가 컨테이너(10)의 내부에 어느 곳이든 설치될 수 있다. 상기 센서는 기록들을 가져오고 블루투스나 어떤 근거리 통신 장치를 통해 리더(16)에 기록들이나 다른 정보를 전송하는 안테나 유닛에 기록을 전송할 수 있다. 상기 센서는 안테나 유닛으로부터 떨어져 있을 수 있고 분리될 수 있다. 또한 상기 구체예는 보안 침해가 발생되었는가에 대해 판단하기 위하여 센서(150)를 포함한 장치(12)를 설명하고 있다. 그러나 제한 없고 다양한 센서들이 내부의 보안 침해를 판단하기 위해 사용될 수 있고 상기 센서(150)에 부가하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기에서 설명한 광 유도관(130)은 컨테이너(10) 내부의 빛의 변화를 감지할 수 있다. 만약 빛이 예정된 것을 초과한다면, 이때 보안 경고가 가능한 침입이 발생하였음을 표시하면서 알려져야 할 것이 판단되어진다. 온도 센서, 방사능 센서, 가연성 가스 센서 등 기타 센서들은 이와 유사한 방식으로 사용될 것이다.
상기 장치(12)는 또한 컨테이너(10)의 물리적 잠금을 유발할 수 있다. 예를 들면, 리더(16)가 운송 도중에 보안 명령을 통해 컨테이너 내용물을 지키고 있을 때, 마이크로프로세서(22)는 전자 문 자물쇠에 전압을 가하거나 다른 그러한 물리 적 잠금 메커니즘을 통해 컨테이너의 잠금을 시작할 수 있다. 일단 컨테이너가 보안 명령을 통해 보안되어지면, 상기 컨테이너(10)는 물리적으로 도난 또는 훼손을 방지하기 위해 물리적으로 잠긴다.
상기에 참조된 바와 같이, 상기 장치(12)는 컨테이너(10) 안에 설치된 다른 다수의 센서들과 결합될 수 있다. 상기 장치(12)는 경고 또는 경보를 필요로 하는 센서들의 조건들을 수신하는데 사용되어진다. 예를 들면, 방사능 센서는 컨테이너(10) 안에 설치된 방사능 물질들의 감지된 존재와 관련하여 경고의 신호를 발생시키는데 이용된다. 유사하게 하나 또는 그 이상의 광 센서들은 빛의 존재를 감지하기 위해 컨테이너(10) 내에 설치될 수 있고, 상기 광 센서는 외부의 빛이 내부로 들어오게 하는 컨테이너 표면의 물리적 침입을 나타낼 수 있고 이는 보안 침해를 나타내는 것이다. 이러한 그리고 또 다른 센서들은 본 발명의 원리에 따라 장치(12)와 함께 활용될 수 있다.
또한 참조된 상기의 것은 또한 미래의 컨테이너는 무선 주파수 통신이 가능한 비금속 물질로 제조될 수 있다는 것이다. 결국 상기 설명한 것에 부가하여 다양한 다른 형태의 센서들은 본 발명의 원리에 따라 활용될 수 있을 것이다. 마찬가지로, 폴리카보네이트(polycarbonate) 물질로 만들어진 컨테이너는 컨테이너 외부로 전송하기 위한 위치에 안테나 설치를 위한 구멍의 사용을 필요로 하지 않을 것이다. 무선 주파수 통신이 가능한 컨테이너의 벽들에 있는 구멍은 일반적으로 필요로 되지 않는다. 마찬가지로, 센서 하우징은 다양한 형태로 고안되어질 수 있고, 그 안의 송신기 부분은 그러한 구멍을 가진 조합을 위해 크기와 형태가 정하여지지 않 는다.
도 7A에서 보여주는 바와 같이, 상기 리더(16)는 근거리 안테나(30), 마이크로프로세서(microprocessor)(36), 메모리(38) 및 전원(40)을 포함하고 있다. 근거리 안테나(30)는 도 2A에서 참조하여 상기에서 설명한 바와 같이 상기 장치(12)와 무선 근거리, 저전력 통신 연결을 가능하게 한다. 상기 리더(16)는 예를 들어, GSM, CDMA, PDC, DAMPS 무선 통신 표준에 따르거나 유선 LAN, 무선 LAN(WLAN), Mobitex, GPRS, UMTS를 사용하여 원격 컨테이너 감시 시스템에 연결할 수 있게 하는 장치에 포함되거나 독립적으로 부착될 수 있다. 이 분야에서 이러한 기술자들은 이러한 통신 표준들이 본 발명에 대하여 비구속적이고, 부가적이고 유용한 무선 통신 표준들은 상기 리더(16)의 장거리 무선 통신에도 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 지상 모바일 통신 시스템이 사용될 수 없는 경우에는 Inmarsat, Iridium, Project 21, Odyssey, Globalstar, ECCO, Ellipso, Tritium, Teledesic, Spaceway, Orbcom, Obsidian, ACeS, Thuraya 또는 Aries와 같은 위성 통신 표준들도 예에 포함된다.
상기 리더(16)는 컨테이너(10)가 운반되는 운송수단의 위치확인을 위한 위성 위치확인 유닛(satellite positioning unit)(34)을 포함하거나 부착한다. 예를 들어, 상기 리더(16)는 트럭, 배 또는 철도차량에 부착된 모바일 리더(mobile reader)(16(B))일 수 있다. 상기 위치확인 유닛(34)의 제공은 선택적인 것이고, 컨테이너(10)의 추적 및 위치확인이 필요하지 않는 경우에는 생략될 수 있다. 예를 들어 고정된 리더(fixed reader)(16(C))의 위치는 알려질 것이고 따라서 위성 위치 확인 정보가 필요하지 않다. 위치 확인을 위한 하나의 접근은 위성 위치추적 시스템(예, GPS, GNSS, GLONASS)의 사용이 될 수 있다. 또 다른 접근은 이동 통신망을 활용한 리더(16)의 위치확인이 될 수 있다. 따라서 위치확인 기술들의 일부는 단지 (예, EOTD)에 기초된 이동 통신망이고 다른 것들은 위치확인 기술(예, 보조 GPS)에 기초한 위성 및 이동 통신망 기술들에 의존한다.
상기 리더(16) 내에 있는 마이크로프로세서(36)와 메모리(38)는 원격 감시 시스템뿐만 아리라 리더(16)와 장치(12) 사이의 데이터 교환의 제어 및 그러한 교환된 데이터의 저장을 위한 것이다. 상기 리더(16)의 구성요소들의 작동을 위해 필요한 전력은 전력 공급기(40)를 통해 제공된다.
도 7B는 본 발명의 원리에 따른 휴대형 리더(handheld reader)(16(A))의 도면이다. 상기 휴대형 리더(16(A))는 이동 전화기(16(A1))로부터 분리되어 도시되어 있다. 상기 휴대형 리더(16(A))는 장치(12)와 예를 들어, 근거리 다이렉트 시퀀스 대역확산 무선 인터페이스(short-range direct-sequence spread-spectrum radio interface)를 (앞에서 언급한 바와 같이) 통신한다. 일단 휴대형 리더(16(A))와 장치(12)가 서로 가까운 범위 내(예, 〈 100 m)에 있으며, 장치(12) 및 휴대형 리더(16(A))는 서로 통신할 수 있다. 상기 휴대형 리더(16(A))는 상기 장치(12)와의 통신을 통해 컨테이너를 전기적으로 보안 또는 해제하기 위해 사용될 수 있다. 상기 휴대형 리더(16(A))는 예를 들어, 컨테이너(10) 내부의 추가 센서로부터의 정보 또는 센서(150)로부터 기록들을 얻기 위해 사용될 수 있다.
도 7B에서 도시된 휴대형 리더(16(A))는 16(A1)에서 보여주는 이동 전화기 또는 PDA와 인터페이스 되기 적합하다. 그러나 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 휴대형 리더(16(A))는 단독 유닛으로 되거나 또는 예를 들어, 개인용 디지털 보조장치 또는 노트북과 인터페이스 되기 적합하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 리더(16)는 이동 전화기와 통신을 위해 이동 전화기로부터 전원을 끌어오고 블루투스 또는 어떠한 유사한 인터페이스를 활용한다.
장치(12) 및 리더(16)의 적용을 위한 부가적인 시나리오들은 이제 설명되어질 것이다. 다른 운송 또는 운송되는 유닛들에의 리더(16(B)) 부착 및 분리에 관해 언급되는 범위에서는, 어떠한 분해할 수 있는 부착도 본 발명에 의해 잘 보호된다(예, 자석 고정, 나사, 레일, 고리, 볼, 스냅-온 마운팅, 전자 마그넷과 같이 전기적으로 달성 가능한 모든 종류의 부착, 또는 접착테이프, 스카치테이프, 풀, 페이스트 테이프와 같은 양면 화학 고정체).
도 8은 장치(12)와 리더(16)에 관한 첫 번째 적용 시나리오를 보여준다. 도 8에 도시된 바와 같이, 도로 운송수단과 관련된 하나의 옵션은 리더(16)를 문 또는 선적 창고 또는 공급 체인을 따라 어디라도 고정시키는 것이다. 그러한 경우에, 선적 영역을 빠져나와 트럭에 의해 끌려갈 때, 상기 리더(16)는 컨테이너(10)의 장치(12)와 쉽게 통신할 수 있다. 또 다른 옵션은 리더(16)를 앞에서 설명한 바와 같이 휴대형 리더(16(A))로서 제공하고, 그러 다음 트럭이 상기 영역을 떠날 때 상기 장치(12)를 스캔하거나 컨테이너(10)를 감시하는 동안에 트럭의 캐빈(cabin) 내에 상기 휴대형 리더(16(A))를 가져가는 것이다.
도 9는 철도 운송수단과 관련된 상기 장치(12)와 리더(16)의 두 번째 적용 시나리오이다. 특히 도 9는 리더(16)의 영역 내에 위치한 컨테이너들과의 근거리 무선 통신을 위하여 선로를 따라 붙일 수 있게 리더(16)가 고정된 제1 예를 보여준다. 상기 리더(16)는 선로에서 운송되는 컨테이너(10)의 일부 또는 모든 장치들(12)과 근거리 통신을 달성할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 동일한 원리들이 컨테이너 감시 구성요소들에 대한 세 번째 적용 시나리오에 적용된다. 여기서, 해상 운송 중에 식별되고 추적되고 또는 모니터되는 각 컨테이너에 대해, 컨테이너(10)에 부착된 장치(12)의 영역 내에 리더(16)가 제공되어야 한다. 첫 번째 옵션은 무선 통신 유닛들에 대한 연결 계획(attachment scheme)에 따라 로딩 계획(loading scheme)을 수정하는 것이다. 택일적으로, 컨테이너 선박에 대한 리더(16)의 분배는 다른 제약들 및 파라미터(parameter)들에 따라 결정되는 로딩 계획에 따라서 결정될 수 있다. 게다가 리더(16)의 유연한 탈착/부착은 운전자에게 어떠한 수입도 발생시키지 않는 고정된 자본을 피할 수 있게 한다. 다시 말해서, 더 이상 컨테이너의 감시가 필요하지 않으면, 리더(16)는 컨테이너 선박으로부터 쉽게 분리될 수 있고 다른 컨테이너 선박 또는 어떤 다른 운송 장치에 사용될 수 있다. 리더(16)는 또한 대형 선박에 의해 자주 사용되는 VHF 통신 또는 인머셋 위성(Inmarsat satellites)에 기초한 AIS에 연결될 수 있다.
상기의 창작적인 감시 구성요소의 적용이 장거리 글로벌, 지역 또는 국부 운송과 관련하여 설명되었지만, 다음에서 제한된 범위에서의 적용이 도 7과 관련되어 설명되어질 것이다.
특히, 제한된 영역 내에서 근거리 및 장거리 무선 통신의 분리(splitting)는 컨테이너 터미널, 컨테이너 항구 또는 여하의 제조 위치와 같은 제한된 영역 내에서 컨테이너를 다루는 모든 운반수단 및 장치(12)에 적용된다. 상기 제한된 영역은 그러한 터미널의 인-게이트 및 아웃-게이트와 그리고 탑-로더, 리치 스택커, 사이드-로더, 크레인, 스트래들 캐리어 등과 같은 어떠한 종류의 취급 운반수단들도 포함한다.
특정 컨테이너는 오직 단일 리더(16)를 사용하여 일반적으로 검색되는 것이 아니다; 적절하게 말하자면, 복수개의 리더(16)가 터미널 전체에 퍼져있고, 컨테이너가 예를 들어 크레인 또는 스택커에 의해 다루어질 때마다 그 상태 및 제어 정보를 수신한다. 다시 말해서, 컨테이너가 리더(16)를 관통할 때, 그 이벤트는 관련된 상태 및 제어 정보를 업데이트하기 위해 사용된다.
도 12는 상기 언급한 미국 특허 출원번호 제10/667,282호에서 설명한 바와 같이 보안 과정의 흐름도를 나타낸다. 우선, 단계 800에서, 리더(16)에 의해 장치(12)로부터 동일성확인(identification)이 요청된다. 단계 802에서, 장치(12)는 상기 동일함은 리더(16)에 전송하고, 단계 804에서 리더(16)는 보안을 위해 컨테이너를 선택한다. 단계 806에서 요청은 리더(16)로부터 서버(15)에 보내진다. 단계 808에서 서버(15)는 보안키를 생성하고 암호화 코드로 상기 보안키를 암호화한다. 단계 810에서 상기 암호화된 보안키는 상기 컨테이너(10)를 보안하기 위해 리더(16)를 통해 장치(12)로 전송된다. 단계 812에서 상기 보안키는 판독되고 장치(12) 내에 저장된다. 유사한 과정이 상기 컨테이너(10)를 해제하기 위해 시작될 수 있다. 상기 컨테이너(10)는 리더(16)의 영역 내를 관통할 때 자동적으로 보안될 수 있고, 또는 사용자가 특정하게 선택된 컨테이너들(10)을 한번에 보안 또는 해제할 수 있다.
도 13은 보안-체크 과정을 도시한다. 단계 900에서 리더(16)는 문제의 컨테이너(10)에 식별 신청(challenge)을 전송한다. 단계 902는 상기 컨테이너(10)의 장치(12)는 보안키 및 암호화 코드를 사용한 응답을 요구한다. 단계 904에서 상기 응답은 장치(12)로부터 상기 리더(16)로 전송된다. 단계 906에서 상기 리더(16)는 또한 상기 서버(15)에 식별 신청(challenge)을 전송한다. 상기 서버(15) 및 상기 장치(12)로의 식별 신청(challenge)은 실질적으로 동시에 전송될 수 있으며, 또는 시간에 맞춰 교대로 전송될 수 있다. 상기 서버(15)는 단계 908 및 910 각각에서 상기 보안키 및 암호화 코드를 활용하여 응답을 생성하고 리더(16)에 보낸다. 단계 912에서, 리더(16)는 상기 응답들이 동일한지 여부를 결정한다. 만약 상기 응답들이 동일하면, 상기 컨테이너(10)는 안전하게 보안이 유지된 것이다. 반대로, 만약 상기 응답들이 동일하지 않으면, 상기 컨테이너(10)의 보안 침해(즉, 문 이벤트)가 발생된 것이다. 상기 보안 및 해제 과정과 유사하게, 상기 컨테이너(10)가 리더의 영역을 통과하거나 사용자가 운송 중 어느 시간에나 보안-체크를 시작함으로서 보안-체크가 자동적으로 수행될 수 있다.
CSD의 적절한 보안 상태 체크를 확실하게 입증하기 위해서는 필수적으로 네트워크의 접근이 요구되는 암호화 기술이 활용되어지는 것이 상기 시스템의 본질적인 구조이다. 동일한 보안키가 CSD가 여전히 보안 상태이고 경보 상태가 아님을 입 증하기 위해 사용되어진다. 다른 구체예에 있어, PKI(public key infrastructure)가 사용되어진다. 공적이고 사적인 보안키는 그 안에서 상기 CSD와 그것의 상태를 입증하기 위해 사용되어진다. 이러한 기능은 네트워크 연결이 이용될 수 있는지를 참고하지 않고도 수행되어질 수 있다. 이러한 대칭적 대 비대칭적 암호화의 접근은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 참조의 목적으로 여기에서 설명되었다.
비록 본 발명의 구체예들이 도면 및 앞선 상세한 설명에서 설명되었지만, 본 발명이 포함된 구체예에 한정되는 것이 아닐 뿐만 아니라, 다음의 청구항들에 의해 한정되는 발명에서 벗어남 없이 수없이 재배열, 변경 및 대체될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

Claims (40)

  1. 최소한 하나의 문의 위치를 모니터링 할 수 있는 컨테이너 위치에 보관된 센서 하우징(sensor housing);
    상기 컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고 센서 데이터를 제공하기 위한 상기 하우징에 보관된 센서;
    상기 센서 데이터를 해석하기 위해 센서와 통신할 수 있는 상기 컨테이너 내부에 설치된 데이터 해석 장치(data interpretation device); 및
    상기 감지된 근접거리와 관련된 정보를 상기 컨테이너의 외부 장소와 통신하기 위한 상기 데이터 해석 장치와 상호 연결된 송신기;
    을 포함하여 이루어지고, 최소한 하나의 문을 갖고 특별하게 센서 시스템이 적용된 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 하우징은 상기 컨테이너의 하나의 문에 보관되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서 하우징은 상기 컨테이너의 최소한 하나의 문에 설치되어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센 서 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨테이너는 최소한 하나의 문에 인접한 두 번째 문을 가지고 있고, 상기 시스템은,
    최소한 하나의 문에 보관된 상기 센서 하우징; 및
    두 번째 문과 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하기 위해 적용된 상기 하우징에 보관된 센서;
    을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨테이너는 상기 센서 하우징의 일정 부분을 수용하기 위해 적용된 구멍(aperture)을 가진 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 송신기는 상기 컨테이너의 외부 장소로 상기 구멍을 통해 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신하기 위한 위치에 있는 상기 하우징 안에 보관되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 센서 하우징은 상기 구멍과 관련된 상기 하우징의 밀봉을 위해 둘러싸고 있는 개스킷(gasket)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센서는 부가적 센서들을 위한 인터페이스를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 센서 하우징은 상기 컨테이너의 상기 최소한 하나의 문에 보관되고, 컨테이너의 최소한 하나의 문은 그 안에 형성되고 상기 하우징의 일정 부분을 수용하기 위해 적용되고 상기 구멍(aperture)을 포함하고, 상기 데이터 해석 장치는 상기 하우징 안에 설치되고, 그리고 상기 송신기는 하우징 안에 설치되고 그 안에 형성된 상기 구멍을 통해 컨테이너의 외부 장소와 정보를 통신하기 위해 배치된 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 컨테이너는 금속 플레이트(metal plate)를 포함하고, 상기 센서는 홀 효과 센서로 구성되고, 상기 센서 하우징은 상기 최소한 하나의 문에 보관되고, 그리고 상기 홀 효과 센서(hall effect sensor)와 금속 플레이트는 상기 최소한 하나의 문의 위치를 모니터하기 위한 홀 효과 센서와 상기 금속 플레이트 사이의 기능적 상호 작용을 위해 컨테이너 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 컨테이너는 최소한 하나의 문에 인접하여 설치된 두 번째 문을 포함하고, 상기 센서는 상기 센서 플레이트와 기능적 상호 작용을 위한 위치에 있는 두 번째 문의 외부로 연장된 키퍼 플레이트(keeper plate)로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 센서는 아날로그 자속 벡터 센서(analog magnetic flux vector sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 센서는 홀 효과 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 홀 효과 센서는,
    원형 자석(ring magnet);
    상기 원형 자석 안에 동축(co-axially)으로 대체되어지는 페로스 링(ferrous ring); 및
    페로스 링(ferrous ring)에 인접한 동축(co-axially)으로 설치된 홀 효과 센서 카드(hall effect sensor card);
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위한 센서 시스템.
  15. 상기 센서, 상기 센서를 위한 하우징, 데이터 해석 장치, 송신기로 이루어진 센서 시스템을 제공하고;
    구조적으로 상기 최소한 하나의 문의 배치를 모니터하기 위한 위치에 있는 컨테이너에 설치된 상기 센서 하우징을 설치하고;
    컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고, 센서 데이터를 제공하기 위한 센서를 상기 하우징에 보관하고;
    상기 센서 데이터의 해석을 위해 상기 센서(150)와 통신할 수 있도록 적용된 데이터 해석 장치(12)를 컨테이너(10)의 내부에 보관하고; 그리고
    상기 컨테이너의 외부 장소로 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신하기 위해 적용된 송신기를 컨테이너 내부에 보관하는;
    것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 최소한 하나의 문에 센서 하우징을 보관하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 컨테이너의 최소한 하나의 문에 있는 설치된 상기 센서 하우징을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 컨테이너 안에 상기 최소한 하나의 문에 인접한 두 번째 문을 포함하고, 상기 센서 하우징은 상기 최소한 하나의 문에 설치되어지고 그리고 상기 센서와 상호작용 할 수 있는 위치에 상기 두 번째 문에 키퍼 플레이트(keeper plate)를 설치하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  19. 제15항에 있어, 상기 센서 하우징의 설치에 있어 상기 구멍을 통한 연장을 위한 상기 센서 하우징의 부분의 수용을 위해 적용된 구멍을 가진 컨테이너를 구성하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 송신기를 보관하는 상기 단계는 상기 감지된 근접거리와 관련된 정보를 상기 구멍을 통하여 상기 컨테이너의 외부 장소와 통신하기 위해 적용되어진 위치에 있는 상기 하우징에 상기 송신기를 보관하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 구멍과 관련된 상기 하우징의 밀봉을 위해 주위를 둘 러싸고 있는 개스킷(gasket)을 가진 상기 센서 하우징을 제공하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 센서는 홀 효과 센서를 포함하고 상기 방법은 상기 최소한 하나의 문과 상기 컨테이너의 다른 장소 사이의 공간적 관계에 응답하는 홀 효과를 측정하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 최소한 하나의 문이 상기 두 번째 문의 열림에 의해 독립적으로 열리는 것을 방지하기 위해서 적용되는 상기 두 번째 문에 키퍼 플레이트(keeper plate)를 구성하고;
    구조적으로 상기 센서로부터 키퍼 플레이트(keeper plate)의 움직임을 감지하기 위해 센서 축을 한정하기 위한 위치에 있는 상기 센서 하우징을 설치하고; 및
    상기 센서 축에 일반적으로 수직인 면에 있는 키퍼 플레이트의 움직임에 비교적 둔감하면서 상기 센서에 관련된 상기 센서 축에 따라 상기 키퍼 플레이트의 움직임을 감지하는;
    단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  24. 상기 센서, 상기 센서를 위한 하우징, 데이터 해석 장치, 송신기로 이루어진 센서 시스템을 제공하고;
    구조적으로 상기 최소한 하나의 문의 배치를 모니터하기 위한 위치에 있는 컨테이너에 설치된 상기 센서 하우징을 설치하고;
    컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고, 센서 데이터를 제공하기 위한 센서를 상기 하우징에 보관하고;
    상기 센서 데이터의 해석을 위해 상기 센서(150)와 통신할 수 있도록 적용된 데이터 해석 장치(12)를 컨테이너(10)의 내부에 보관하고;
    내부 침해의 발생 여부에 대해 상기 데이터 해석 장치에 의해 결정하고;
    상기 컨테이너의 외부 장소로 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신하기 위해 적용된 송신기를 컨테이너 내부에 보관하는;
    내부 침해의 발생 여부에 대해 상기 데이터 해석 장치에 의해 결정하고; 그리고
    내부 침해에 관련된 정보를 송신하는;
    단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 최소한 하나의 문에 있는 상기 센서 하우징을 보관하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 컨테이너의 최소한 하나의 문에 있는 상기 센서 하우징을 설치하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 침해를 모니터 할 수 있고 최소한 하나의 문을 가진 형태의 컨테이너를 제조하는 방법.
  27. 최소한 하나의 문을 가진 컨테이너;
    최소한 하나의 문의 위치를 모니터링 할 수 있는 컨테이너 위치에 보관된 센서 하우징(sensor housing);
    상기 컨테이너의 다른 장소와 관련된 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하고 센서 데이터를 제공하기 위한 상기 하우징에 보관된 센서;
    상기 센서 데이터를 해석하기 위해 센서와 통신할 수 있는 상기 컨테이너 내부에 설치된 데이터 해석 장치(data interpretation device); 및
    상기 감지된 근접거리와 관련된 정보를 상기 컨테이너의 외부 장소와 통신하기 위한 상기 데이터 해석 장치와 상호 연결된 송신기;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 센서 하우징은 상기 컨테이너의 최소한 하나의 문에 설치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 컨테이너는 상기 최소한 하나의 문에 인접한 두 번째 문을 포함하고, 상기 시스템은,
    상기 최소한 하나의 문에 보관되어지는 상기 센서 하우징; 및
    두 번째 문과 관련된 상기 최소한 하나의 문의 근접거리를 감지하기 위해 적용된 상기 하우징에 보관된 상기 센서;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  30. 제27항에 있어서, 상기 컨테이너는 상기 센서 하우징의 부분을 수용하기 위해 적용된 구멍을 가지는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상 태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 송신기는 상기 컨테이너의 외부 장소와 상기 구멍을 통해 감지된 근접거리와 관련된 정보를 통신하기 위한 위치에 있는 상기 하우징 안에 보관되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  32. 제27항에 있어서, 상기 센서 하우징은 상기 컨테이너의 상기 최소한 하나의 문에 보관되고, 컨테이너의 최소한 하나의 문은 상기 하우징의 일정 부분을 수용하기 위해 적용되고 컨테이너 안에 형성된 상기 구멍(aperture)을 포함하고, 상기 데이터 해석 장치는 상기 하우징 안에 설치되고, 그리고 상기 송신기는 하우징 안에 설치되고 그 안에 형성된 상기 구멍을 통해 컨테이너의 외부 장소와 정보를 통신하기 위해 배치된 것을 특징으로 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  33. 제27항에 있어서, 상기 컨테이너는 금속 플레이트(metal plate)를 포함하고, 상기 센서는 홀 효과 센서로 구성되고, 상기 센서 하우징은 상기 최소한 하나의 문 에 보관되고, 그리고 상기 홀 효과 센서(hall effect sensor)와 금속 플레이트는 상기 최소한 하나의 문의 위치를 모니터하기 위한 홀 효과 센서와 상기 금속 플레이트 사이의 기능적 상호 작용을 위해 컨테이너 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  34. 제27항에 있어서, 상기 컨테이너는 최소한 하나의 문에 인접하여 설치된 두 번째 문을 포함하고, 상기 센서는 상기 센서 플레이트와 기능적 상호 작용을 위한 위치에 있는 두 번째 문의 외부로 연장된 키퍼 플레이트(keeper plate)로 구성되는 것을 특징으로 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  35. 제27항에 있어서, 상기 센서 아날로그 자속 벡터 센서(analog magnetic flux vector sensor)를 포함하는 것을 특징으로 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  36. 제33항에 있어서, 상기 센서는 홀 효과 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 내부 상태를 모니터링 하기 위해 적용된 센서 시스템.
  37. 상기 컨테이너 안에 근접 센서를 포함하여 이루어지고;
    상기 근접 센서에 의해 두 개의 컨테이너 장소의 근접거리에 있어 변화를 감지하고;
    데이터 유닛(data unit)에 의해 근접거리의 감지된 변화를 기초하여 상기 컨테이너의 보안 침해가 발생하였는지에 대해 결정하고;
    데이터 유닛에 의해 상기 결정 단계의 결과를 상기 데이터 유닛에 상호적으로 연결된 안테나에 송신하고; 그리고
    상기 통신 단계와 관련된 정보를 상기 안테나에 의해 전송하는;
    단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 보안 침해를 감지하기 위한 방법.
  38. 제37항에 있어서, 리더에 의해 상기 정보를 안테나로부터 수신하고, 그리고 상기 리더에 의해 상기 정보를 서버에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 보안 침해를 감지하기 위한 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 근접 센서는 아날로그 자속 벡터 센서(analog magnetic flux vector sensor)를 포함하고 상기 감지 단계는 두 개의 컨테이너 장 소 사이에서 자속에 있어 변화가 발생하였는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 보안 침해를 감지하기 위한 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 센서는 홀 효과 센서를 포함하고, 상기 감지 단계는 두 개의 컨테이너 장소의 근접거리에 있어서의 변화에 기인한 홀 효과 변화들의 감지를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너의 보안 침해를 감지하기 위한 방법.
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KR101067792B1 (ko) * 2009-05-28 2011-09-27 동명대학교산학협력단 컨테이너 선박의 통합모니터링시스템 및 전자봉인태그를 이용한 컨테이너인증보안방법

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