用于远洋运输的在船监管的通信系统、方法和计算机存储介质与流程

1.本技术涉及远洋运输，尤其涉及远洋运输的在船监管。


背景技术：

2.远洋运输往往运程长，耗时久，并且由于灾害天气、意外事件等因素的影响常常遭受运输货物的损失，因此对远洋运输进行监控十分必要。然而，在远洋运输期间，由于没有移动基站的信号，所以用于进行远洋运输监控的集装箱物联网无法正常运行。
3.现有解决方案可包括延迟传输和网络构建两大类。在延迟传输方案中，集装箱物联网应用在海上收集数据后将数据暂存在本机内，待船舶进入近海区域后，再将上述信息补传至数据中心服务器。延迟传输方案无法实现远洋运输过程中的实时监控。在网络构建方案中，可选方案之一是在数据采集设备端安装卫星通信模块，设备通过卫星通信模块直接与卫星进行通信。然而，该方案存在设备成本高、运营成本高的缺点，因此行业内仅针对具有超高价值、需要实时监控的某些特种货物才采用该解决方案。另一网络构建方案可包括在船舶端部署移动通信运营商的基站，实施lte等网络的覆盖或实施基于wifi的网络覆盖。然而这一方案同样实施成本非常高，后期维护难度大。
4.因此，需要一种以较低成本实现对实时的远洋运输在船监管的技术。


技术实现要素：

5.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
6.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本技术提供了能够以较低成本实现对海运集装箱的实时监控的通信系统、方法和计算机存储介质。
7.根据本公开的第一方面，提供了一种用于远洋运输的在船监管的通信系统，包括：船舶端控制设备，其包括：第一定位模块，其被配置成确定船舶端控制设备的当前位置，第一通信模块，其被配置成经由无线网络使用第一工作频段与集装箱端监控设备通信，第一控制模块，其被配置成基于第一定位模块所确定的当前位置来确定无线网络的工作频段应当从第一工作频段切换为第二工作频段，并经由第一通信模块向集装箱端监控设备发送工作频段切换指令，其中第一定位模块、第一通信模块和第一控制模块经由有线连接被耦合在船舶端控制设备中；经由无线网络与船舶端控制设备通信耦合的集装箱端监控设备，其包括：第二通信模块，其被配置成经由无线通信网络使用第一工作频段与船舶端控制设备通信，第二控制模块，其被配置成响应于接收自船舶端控制设备的工作频段切换命令来指令第二通信模块执行工作频段切换命令，其中第二通信模块和第二控制模块经由有线连接被耦合在集装箱端监控设备中。
8.根据本公开的第二方面，提供了一种用于远洋运输的在船监管的通信方法。该方法由船舶端控制设备执行，该船舶端控制设备和集装箱端监控设备经由无线网络使用第一频段进行通信。该方法包括：确定船舶的当前位置；基于当前位置来确定无线网络的工作频段应当从第一频段切换为第二频段；以及指令船舶端控制设备和集装箱端监控设备执行频段切换。
9.根据本公开的第三方面，提供了一种其上存储有计算机可执行指令的计算机存储介质，该计算机可执行指令在由处理器执行时致使该处理器实现如如本公开的第二方面所描述的方法步骤。
10.与现有技术相比，本技术的用于海运集装箱在船监管的通信系统以300mhz
‑
1ghz范围内的窄带通信系统来实现，因而能够以较低成本实现远洋运输过程中在船集装箱无线数据采集的透明化管理。本技术的通信系统通过将船舶当前位置与所存储的电子围栏进行比较来确定应当使用何种工作频段来进行通信，并且在检测到工作频段应当发生变化时能够在无需人工干预的情况下自动切换工作频段。此外，该通信系统在检测到定位模块发生异常时通过使通信模块保持静默来避免潜在的非授权频段通信。本技术的通信系统能够实现覆盖全船的符合全球各区域无线电通信管制要求的无线网络，并且能够减少船员人工检查集装箱状态的作业频次和难度。
附图说明
11.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
12.图1是解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信系统的示意图；
13.图2是解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信系统的结构框图；以及
14.图3是解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信方法的流程图。
具体实施方式
15.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
16.根据本公开的一方面，提供了一种用于海运集装箱的在船监管的通信系统。图1是解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信系统的示意图。如图1所示，通信系统100可包括安装在船舶上的船舶端控制设备以及安装在集装箱上的集装箱端监控设备。在一些示例中，船舶端控制设备可包括第一定位模块、第一通信模块和第一控制模块(mcu1)，如下文将参考图2进一步描述的。在一些示例中，第一定位模块、第一通信模块和第一控制模块(mcu1)可经由有线连接的方式被耦合在船舶端控制设备中，例如，通过线缆连接被安装在船舶端控制设备内的电路板上。在一些示例中，集装箱端监控设备可包括第二通信模块和
第二控制模块(mcu2)，如下文将参考图2进一步描述的。在一些示例中，第二通信模块和第二控制模块(mcu2)可经由有线连接的方式被耦合在集装箱端监控设备中，例如，通过线缆连接被安装在集装箱端监控设备内的电路板上。在一些示例中，船舶端控制设备和集装箱端监控设备可进一步包括其他模块，诸如状态传感器、电源模块、监视器、警报器和/或任何其他模块，如下文将参考图2进一步描述的。
17.在一些示例中，船舶端控制设备与集装箱端监控设备可经由无线网络进行通信。在一些示例中，船舶端控制设备与集装箱端监控设备可经由300mhz
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1ghz范围内的窄带通信系统进行通信。更具体地，船舶端控制设备与集装箱端监控设备可使用在300mhz
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1ghz范围内被划分成多个频段中的某一指定频段进行通信。在一些示例中，船舶端控制设备与集装箱端监控设备可分别经由第一通信模块和第二通信模块彼此通信。在一些示例中，船舶端控制设备中的第一通信模块可进一步配备有卫星通信组件以用于在没有网络覆盖的海域中进行卫星通信。
18.下面参考图2来进一步描述根据本技术的各方面的用于海运集装箱的在船监管的通信系统。图2是解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信系统200的结构框图。应当注意，在船监管通信系统200可以是参考图1描述的在船监管通信系统100的示例。如图2所示，在船监管通信系统200可包括船舶端控制设备210和集装箱端监控设备220。在一些示例中，船舶端控制设备210和集装箱端监控设备220可以是参照图1描述的船舶端控制设备和集装箱端监控设备的示例。
19.在一些示例中，船舶端控制设备210可包括经由有线连接彼此耦合的第一控制模块(mcu1)211、第一通信模块212、第一存储模块213、第一定位模块214、第一电源215、监视器216、警报器217和/或可任选的其他模块。
20.在一些示例中，第一定位模块214可被配置成确定船舶端控制设备210的当前位置，也即船舶的当前位置。在一些示例中，第一定位模块214可利用各种定位技术或系统来实现定位功能，诸如gps、北斗、glonass等。
21.在一些示例中，第一通信模块212可被配置成经由无线网络使用第一工作频段与集装箱端监控设备220通信。第一通信模块212可被配置成使用300mhz
‑
1ghz范围内的窄带进行数据收发。在一些示例中，300mhz
‑
1ghz的频率范围可包括多个频段，诸如433mhz的第一频段、470mhz的第二频段、923mhz的第三频段等。在一些示例中，第一通信模块212可被配置成使用433mhz的第一频段、470mhz的第二频段、923mhz的第三频段中的任一频段与集装箱端监控设备220通信。
22.在一些示例中，第一通信模块212可被配置成将工作频段切换指令传送到集装箱端监控设备220。在一些示例中，工作频段切换指令可采用扩展接收频段范围来实现。在该情形中，工作频段切换指令可包括将发送工作频段从第一工作频段切换为第二工作频段，以及将接收工作频段从第一工作频段扩展为第一工作频段加上第二工作频段的指令。在该情形中，第一通信模块212被配置成在发送工作频段切换命令之后，将发送工作频段从第一工作频段切换为第二工作频段，并且将接收工作频段从第一工作频段扩展为第一工作频段加上第二工作频段。
23.在一些示例中，第一通信模块212可配备有卫星通信组件以用于在没有网络覆盖的海域中进行卫星通信。
24.在一些示例中，第一存储模块213被配置成存储不同国家的经纬度电子围栏及其对应的授权频段。
[0025][0026]
表1
[0027]
如表1中所示，由第一列中各个经纬度坐标点连接起来形成的多边形表示对应的国家或地区的管制频段适用的区域。在一个示例中，一旦监控到船舶的位置落入该多边形内，船舶的通信频段就被调整到相应的工作频段。
[0028]
在一些示例中，第一控制模块211可被配置成基于第一定位模块214所确定的船舶当前位置来确定无线网络的工作频段应当从第一工作频段切换为第二工作频段。第一控制模块211可被配置成基于船舶的当前位置与存储在第一存储模块213中的电子围栏数据的比较来确定第一工作频段应当切换为第二工作频段。第一控制模块211可被配置成经由第一通信模块213向集装箱端监控设备220发送工作频段切换指令。第一控制模块211可被配置成监视第一定位模块214的状态，并且在确定第一定位模块214未正常工作时致使警报器217发送警告信息，并指令第一通信模块212保持静默。
[0029]
在一些示例中，船舶端控制设备210可进一步包括第一电源215、警报器217、可任选的监视器216、和/或可任选的其他模块。第一电源215可被配置成为船舶端控制设备210供电。例如，第一电源215可以用有源晶体来实现。警报器217可被配置成在第一控制模块211的控制下发出警告信息。例如，警报器217可被实现为蜂鸣器并且通过发出蜂鸣声来提供警告信息。可任选的监视器216可被配置成显示与船舶端控制设备210和/或集装箱端监控设备220相关联的任何信息和数据，例如包括但不限于，船舶的当前位置、电子围栏信息、第一工作频段、第二工作频段、警告信息、第一定位模块和/或第二定位模块的状态信息、集装箱状态信息、集装箱定位信息等。
[0030]
本领域技术人员应当明白，以上描述的第一控制模块211、第一通信模块212、第一
存储模块213、第一定位模块214、第一电源215、监视器216、警报器217的具体实现方式仅仅是示例性的，其他任何合适的实现方式亦落在本技术的范围内。此外，本领域技术人员还应当领会，船舶端控制设备210可包括任何其他适用的模块而不背离本技术的精神和范围。
[0031]
在一些示例中，集装箱端监控设备220可包括经由有线连接彼此耦合的第二控制模块(mcu2)221、第二定位模块222、第二存储模块223、第二通信模块224、第二电源225、状态传感器226和/或可任选的其他模块。
[0032]
在一些示例中，第二定位模块222可被配置成确定集装箱端监控设备220的当前位置，也即集装箱的当前位置。在一些示例中，第二定位模块222可利用各种定位技术或系统来实现定位功能，诸如gps、北斗、glonass等。第一控制模块211可被配置成监视第二定位模块222的状态，并且在确定第二定位模块222未正常工作时致使警报器217发送警告信息，并指令第二通信模块222保持静默。
[0033]
在一些示例中，状态传感器226可被配置成采集集装箱的状态数据。集装箱的状态数据可包括以下一者或多者：集装箱的箱内温度、集装箱的箱门状态。
[0034]
在一些示例中，第二通信模块224可被配置成经由无线网络使用第一工作频段与船舶端控制设备210通信。第二通信模块224可被配置成使用300mhz
‑
1ghz范围内的窄带进行数据收发。在一些示例中，300mhz
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1ghz的频率范围可包括多个频段，诸如433mhz的第一频段、470mhz的第二频段、923mhz的第三频段等。在一些示例中，第二通信模块224可被配置成使用433mhz的第一频段、470mhz的第二频段、923mhz的第三频段中的任一频段与船舶端控制设备210通信。
[0035]
在一些示例中，第二通信模块224可被配置成从船舶端控制设备210接收工作频段切换指令。在一些示例中，工作频段切换指令可采用扩展接收频段范围来实现。在该情形中，工作频段切换指令可包括将发送工作频段从第一工作频段切换为第二工作频段，以及将接收工作频段从第一工作频段扩展为第一工作频段加上第二工作频段的指令。在该情形中，第二通信模块224被配置成在从船舶端控制设备210接收到工作频段切换指令之后，将发送工作频段从第一工作频段切换为第二工作频段，并且将接收工作频段从第一工作频段扩展为第一工作频段加上第二工作频段。
[0036]
在一些示例中，第二通信模块224可被配置成向船舶端控制设备210发送与集装箱端监控设备220相关联的信息。第二通信模块224可被配置成向船舶端控制设备210发送状态传感器226所采集的状态数据和/或第二定位模块222所确定的集装箱当前位置。在该情形中，第一控制模块211可进一步被配置成基于接收到的状态数据和/或集装箱当前位置来确定集装箱的状态，并且基于集装箱的状态来确定是否发送警告信息。在该情形的一个示例中，集装箱的状态包括异常工作状态。异常工作状态可包括箱内温度异常(例如冷藏箱内温度偏离设定温度3℃)或箱门状态为打开状态。在该情形的一个示例中，第一控制模块211可被进一步配置成响应于箱内温度异常或箱门状态为打开状态来确定集装箱的状态为异常，并且基于集装箱的状态为异常来致使警报器217发送警告信息。
[0037]
在一些示例中，第二存储模块223可被配置成存储与集装箱端监控设备相关联的信息，诸如包括但不限于，状态传感器226所采集的状态数据和/或第二定位模块222所确定的集装箱当前位置。
[0038]
在一些示例中，第二控制模块221可被配置成响应于接收自船舶端控制设备210的
工作频段切换命令来指令第二通信模块224执行工作频段切换命令。
[0039]
在一些示例中，第二电源225可被配置成为集装箱端监控设备220供电。例如，第二电源225可以用有源晶体来实现。
[0040]
在一些示例中，第一控制模块211可被进一步配置成基于经由第二通信模块224从集装箱端监控设备220接收到的数据来确定第二通信模块224当前使用第一工作频段还是第二工作频段作为发送工作频段。在一些示例中，第一控制模块211可被进一步配置成响应于确定第二通信模块224当前使用第一工作频段作为发送工作频段，经由第一通信模块212向集装箱端监控设备220再次发送工作频段切换指令。在一些示例中，第一控制模块211可重复上述操作直到第二通信模块224完成工作频段切换。
[0041]
本领域技术人员应当明白，以上描述的第二控制模块221、第二定位模块222、第二存储模块223、第二通信模块224、第二电源225、状态传感器226的具体实现方式仅仅是示例性的，其他任何合适的实现方式亦落在本技术的范围内。此外，本领域技术人员还应当领会，集装箱端监控设备220可包括任何其他适用的模块而不背离本技术的精神和范围。
[0042]
根据本公开的另一方面，提供了一种用于海运集装箱的在船监管的通信方法。接下来参考图3来解说根据本公开的各方面的用于在船监管的通信方法300的流程图。在一些示例中，方法300是在如参考图1和图2所描述的在船监管通信系统的上下文中进行描述的。在一些示例中，方法300可以由如参考图1和图2所描述的在船监管通信系统中的船舶端控制设备来执行。
[0043]
方法300可包括：在步骤305，确定船舶的当前位置。在一些示例中，步骤305可以由如参考图2描述的第一定位模块214来实现，如上文所描述的。方法300可包括：在步骤310，基于船舶的当前位置来确定无线网络的工作频段应当从第一频段切换为第二频段。在一些示例中，步骤310可以由参考图2描述的第一控制模块211来实现。例如，第一控制模块211可基于第一定位模块214所确定的船舶当前位置来确定无线网络的工作频段应当从第一频段切换为第二频段。例如，第一控制模块211可基于第一定位模块214所确定的船舶当前位置与所存储的电子围栏之间的比较来确定无线网络的工作频段应当从第一频段切换为第二频段。方法300可包括：在步骤315，指令船舶端控制设备和集装箱端监控设备执行频段切换。在一些示例中，步骤315可以由例如参考图2描述的第一控制模块211来实现。例如，第一控制模块211可以经由第一通信模块212向集装箱端监控设备220发送工作频段切换指令。
[0044]
根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读介质的实施例。本实施例提供的上述计算机可读介质其上存储有指令，该指令在由处理器执行时实现上述任意一个实施例所提供的用于在船监管的通信方法。
[0045]
本领域技术人员可以理解，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
[0046]
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑
器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
[0047]
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd
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rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
[0048]
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。