具体实施方式

应该理解的是，本发明及其应用既不限于下述方法和系统，也不限于附图中给出或示出的部件设置方式，而且适用于能够以各种方式实践或实施的其他实施方式。

本发明实施方式提供冷藏柜的监控方法和系统。某些类型的适用冷藏单元列于本文附录中。

图1为根据本发明一些实施方式的冷藏柜24监控系统20示意框图。冷藏柜24包括冷藏控制器30。冷藏控制器30包括控制模块32，该模块控制冷藏单元34的压缩机、风扇及阀门等器件的运行。该控制模块根据预设目标温度范围等预设参数，并根据由数据采集模块36从多个标准冷藏室传感器40(下称“标准传感器”)接收的输入信号，控制冷藏单元34。标准传感器40为常通过安装于冷藏柜内而提供用于控制冷藏单元的输入信号的传感器。此类传感器包括用于测量货柜空气温度(如供回风温度)以及制冷气体在制冷循环的不同节点(如蒸发器、冷凝器及压缩机节点)上的温度和压力的传感器。其中，可从冷藏单元的进气压力传感器(压缩机上游)以及排气压力传感器(压缩机输出口)接收压力读数(即信号)。标准传感器信号可包括来自一个或多个湿度传感器的湿度读数。下文附录中还列出了其他标准传感器。大多数标准传感器以连续方式或以规律的时间间隔提供信号，所述时间间隔可下至数秒，上至数分钟。来自标准传感器的信号可以为模拟信号，这些模拟信号可由数据采集模块36转换成数字信号。

在本发明实施方式中，冷藏控制器30还包括用于识别下文所述非传感器状况相关模式的模式分类器模块44。模式分类器模块44一般用于获取和处理来自数据采集模块36等冷藏控制器输入驱动器的数据。在其他实施方式中，模式分类器模块44可由辅助处理器46执行，该辅助处理器46可以为在冷藏控制器之外安装于柜内的处理器(可选地，该辅助处理器独立于冷藏控制器之外，并由虚线表示)。所述标准冷藏控制器可能为专属的封闭系统，通过安装辅助处理器，可消除对该标准冷藏控制器进行改造的需求。在由辅助处理器执行时，模式分类器可通过蓝牙或RS-232连接等本领域已知无线或有线方式接收冷藏控制器提供的信号数据。在一些实施方式中，辅助处理器还用做远程信息处理器48，以进一步提供远程信息处理功能，例如，按下文所述方式发送经卫星和/或GSM连接发送无线通信内容。

模式分类器模块44可在训练模式和操作模式这两种模式当中的任何一种下操作，而且这两种模式一般由相应的训练和操作软件和/或基于硬件的程序执行(可在如上所述的辅助处理器中执行)。在操作模式开始之前，可执行初始训练模式。在训练模式下，模式分类器模块44从冷藏控制器30的数据采集模块36接收标准传感器信号。在下文中，训练模式下接收的“标准传感器信号”可称“训练传感器信号”。

模式分类器模块44还可从一般不与冷藏单元安装的“非标准”传感器50接收信号。此类非标准传感器50可专门针对训练模式安装，并且可包括感测冷藏柜的柜门何时打开或关闭的柜门传感器，以及感测货柜满载水平的载货物位传感器，如光学或超声波物位传感器。作为替代或追加方案，非标准信号可由操作人员或其他手动输入方法输入至模式分类器模块44中，其中，操作人员可将柜门打开状况、载货物位及货物类型等货柜状况记录于日志文件52等可存取的存储装置内。

在训练模式下采集标准和非标准信号后，模式分类器模块44根据非标准传感器50或手动输入内容指示的货柜状况，进行标准信号的分类。具体而言，根据如下多种货柜状况，对训练模式操作过程中采集的标准传感器信号的模式进行分类：柜门打开状况(柜门是否打开)；货柜载货物位(以百分比表示，其中，零表示货柜为空，100％表示货柜装满)；以及货物类型(如冷冻食品、液体或隔热箱)。载货物位和货物类型也可在运输行程开始时，如记录装货清单时手动输入。

在训练模式操作中，模式分类器模块44对标准传感器信号的重复发生特性(或“特征”)的模式进行识别，如对与数据值(单位为度或psi等相应度量单位)、范围、变化速度、重复发生模式的频率及可变性相关的模式进行识别。此外，还将这些模式(也可称为“标志特征”)与上述货柜状况相关联，以生成由基于模式的规则组成的规则库55。

该规则库包括标准传感器模式与训练过程中和这些模式同时存在的货柜状况之间的关联关系。基于模式的规则规定了标准传感器信号的“预定义模式”，这些预定义模式预示出在训练的同时测得的货柜状况，即货柜柜门的状态、载货物位及货物类型。

该规则库可在训练过程中由模式分类器模块44实时生成，或者先由模式分类器模块44将传感器数据发送至外部计算系统，然后再由该外部计算系统生成。作为替代方案，模式分类器模块44采集的数据可存储于日志文件52的相应存储装置内，并且可在货物运送完成后由训练算法处理(例如，由外部计算系统处理)。日志文件52可位于冷藏控制器30或远程信息处理单元48的存储装置内，或者位于冷藏柜24中的其他可存取存储器内。

传感器信号可因货柜之间在对货柜外壳及冷藏单元具有影响的硬件老化和磨损方面的差异而不同。在一些实施方式中，如下所述，可针对每一货柜单独采集并处理训练所用传感器信号，以生成针对具体货柜的规则库。作为替代方案，可将多个货柜的信号例如由模式识别(如机器学习)算法按照统计方式合并，以生成通用性高至足以能够识别多个货柜的数据中的模式的规则库。

可与货柜状况关联的标准传感器信号包括冷藏单元进气压力、排气压力、气体温度、压缩机开关状态、货柜电源通断状态、供回风及环境温度以及内部湿度。此外，还可将冷藏室控制器提供的空气温度设定点及湿度设定点等其他数据与货柜状况相关联。另外，还可利用附录中列出的其他传感器信号提高预测准确度。在一些实施方式中，指示货柜状况的信号模式可包括多种传感器的模式，如相互组合使用的温度、压力及湿度传感器的模式。

上述规则库随后应用于操作模式(当货柜内未安装非标准传感器时)，以预测柜门状态、载货物位及货物类型方面的货柜状况。通过将训练过程中的货柜状况与从多种传感器信号中识别的模式相关联，可提高随后在操作模式下预测货柜状况时的预测准确度。

在一些实施方式中，在完成针对某个冷藏柜的训练数据处理后，将货柜运行于“操作模式”下。作为替代方案，先将多个冷藏柜运行于训练模式下，然后将结果合并后应用于其他货柜的操作模式。

在操作模式下，模式分类器模块44从标准冷藏传感器采集实时数据，并从与训练过程中确定且定义于规则库55内的模式对应的传感器信号中提取模式。规则库内的规则在操作模式开始之前定义。也就是说，这些规则为“预定义”规则。具体而言，在本发明实施方式中此类预定义模式对应于以下当中的一者或多者：1)货柜的柜门是否打开；2)载货物位；3)货物类型。传感器信号采集与模式识别过程可一直持续于从装货至卸货的整个货物装运期间。该过程也可无限期延续，从而将货物分配之间的冷藏柜跟踪纳入其中。此外，操作模式还可用于改善训练模式下确定的模式，也就是说，当货柜状况在操作模式下判断为确切已知状况时，可通过处理与此同时采集的传感器信号，改善规则库中的预定义模式。

在操作模式下，模式分类器模块44可将实时预测的货柜状况以及与货柜状态相关的其他数据发送至多方或与运输的成功利益攸关的多个“利益攸关方”60的电子地址(如电子邮件或其他形式的电子消息)。这些利益攸关方可包括：

·运输公司(陆运、空运和/或海运公司)

·货柜制造商

·进出口商

·货主

·港口与仓库码头运营商

·转运商

·保险公司

·政府机关(如FDA)

·内陆运输公司

·技术与维护人员

不同利益攸关方可因各种动因需要对运输过程中的上述货柜状况进行跟踪。例如，通过跟踪柜门的打开状况，不但能够防止货物腐坏，而且还有助于评定承运人对腐坏的责任。如果在运输过程的早期，如内外温度差还不太大时发现柜门打开，可通过关闭柜门而防止货物腐败。

对货柜是否装有货物以及装货百分比的跟踪可能对包括盗窃的发现以及判断是否需要为货柜供电在内的动因较为重要。货物类型的跟踪可能对盗窃以及走私的发现较为重要。通过识别标准传感器信号中的模式而进行跟踪这一方式避免了非标准传感器的安装需求以及相应的维护成本，并且减少了对货柜状况进行人力监视的需求。

传输内容可通过远程信息处理单元48等现有传输技术发送给利益攸关方60。远程信息处理单元48可构造为在货物海运时采用卫星通信，并且在陆运时采用GSM通信。在一些实施方式中，远程信息处理单元48还可用作上述的辅助处理器，以使得模式分类器模块44由远程信息处理单元，而非冷藏控制器30执行。

如果无实时通信手段可用时，可将状态数据(即货柜状况的预测结果)以及原始数据(传感器信号数据)存入模式分类器模块44的相应日志文件52内。日志文件也可存储于远程信息处理设备48中。

冷藏柜可包括以下商品(下示产品全部为相应公司的商标)。

·Carrier Transicold：EliteLINE，ThinLINE，PrimeLINE，NaturaLINE，PrimeLINE ONE

·THERMO KING：Magnum

·DAIKIN：LXE，ZESTIA

·MAERSK CONTAINER INDUSTRY-STAR COOL：STAR COOL

·KLINGE TEMPERATURE CONTROL：Military Air Conditioning Unit，MilitaryRefrigerated A-Frame Container，Multi-Temperature&Single Temperature ZoneMilitary Refrigerated Containers，Blast Freezer Container，Deep FreezerContainer，Explosion-Proof Refrigerated Container，Dual Refrigerated&IntegralGenerated Set

包括卡车、货车及其他车辆在内的轻型商用车辆(LCV)可带有固定式冷藏柜，并且可包括如下商品(下示产品全部为相应公司的商标)。

·Carrier Transicold：Neos，Pulsor，Vanta，Viento，Xarios，Zephyr，Iceland，Supra，Syberia

·THERMO KING：B-100，V-220，V-320，V-520，V-800，T-580，T-680，T-880，T-1080，T-1280

·TKT：TKT-20，TKT-40，TKT-50，TKT-60，TKT-200，TKT-300，TKT-400，TKT-600，TKT-800，TKT-900，TKT-1000，TKT-1200

·HWA SUNG：HWA SUNG系列

·GUCHEN THERMO：TR，TRF，C

用于运输易腐败商品的带冷藏隔间卡车拖车可包括如下商品(下示产品全部为相应公司的商标)。

·Carrier Transicold：Vector

·THERMO KING：PRECEDENT S-600，PRECEDENT S-700，PRECEDENT C-600，PRECEDENT S-610M，PRECEDENT C-610M，PRECEDENT S-610DE，Heat King

含主动式冷藏室冷却或加热系统的货物/货品包装或盒柜可包括如下商品(下示产品全部为相应公司的商标)。

·ENVITOTAINER：RAP，RKN

·KOREAN AIR：所有冷藏系列产品

·PHARMA PORT：所有冷藏系列产品

·SAFE：所有冷藏系列产品

·AIR CARGO：所有冷藏系列产品

图2至图11为根据本发明一些实施方式冷藏柜运输时的监控过程中采集的冷藏室传感器信号图。图中示出了可能与非由标准传感器测得的货柜状况(即柜门开闭状态、载货物位及货物类型)关联的标准传感器信号模式类型。如上所述，在训练和操作两种模式下，均对标准传感器信号进行采集。训练过程中，货柜状况既可由非标准传感器测定，也可由操作人员手动确定。

图2为冷藏单元在不同环境温度(即由与冷藏室控制器连接的“标准”外部温度传感器测量的货柜外部温度)下的排气压力图。该图示出了三个排气压力信号，每一信号均在不同环境温度条件下测得。三种环境温度条件分别为10℃、24℃及33℃。排气压力信号的模式根据环境温度变化。举例而言，33℃下的压力水平大约为50PSI，24℃下为100PSI，10℃下为150PSI。如排气压力信号中呈阶梯状的各间隔所示，压力随冷藏室压缩机的持续运行而上升。此外，压缩机过渡频率也受环境温度影响，而且如图所示，该频率随温度的升高而增大。当对与上述货柜状况(柜门状态、载货状况及货物类型)对应的模式进行提取时，首先须滤除信号中环境温度的影响。图2及下述其他附图中的测量以货物为冷冻玉米的情形为例。在运输其他类型的冷藏货物时，也可根据这些货物的类型进行测量，以提高关联准确度。

图3A和图3B为冷藏单元分别在有无货物两种情形中的排气压力图。信号采集时的温度设定点图示为20℃，而且环境温度与此类似。如图所示，与无货物的情形相比，压缩机在有货物情形下的工作间隔更长，而且压力波动上升。此外，压力在有货物情形下升至约150PSI，在无货物情形下升至约190PSI。压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率在有货物情形下约为1000秒，在无货物情形下约为900秒。这些模式可转换为规则库中的规则，以将压力信号与载货物位相关联。

图4A和图4B为冷藏单元分别在有无货物两种情形中的排气压力图。排气压力信号采集时的温度设定点图示为-18℃，而且环境温度与此类似。如图所示，与无货物的情形下的150秒相比，压缩机在有货物情形下的工作间隔更长，为400秒。此外，在有货物情形下，压缩机工作过程中压力的波动更为显著(即变化更大)。压力在有货物情形下升至约130PSI，在无货物情形下升至约190PSI。压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率在有货物情形下约为900秒，在无货物情形下约为1000秒。这些模式可转换为规则库中的规则，以将压力信号与载货物位相关联。

图5A和图5B为冷藏单元分别在有无货物两种情形中的进气压力图。进气压力信号采集时的温度设定点图示为-18℃，而且环境温度与此类似。如图所示，与无货物的情形相比，压缩机在有货物情形下的工作间隔更长，而且进气压力波动下降。进气压力在有货物和无货物两种情形中均从约70PSI开始下降，并在有货物情形下降至约20PSI。然而，当压缩机不工作时，进气压力在有货物情形下的升高速度远大于在无货物情形下的升高速度(有货物情形下的升高时间约为300秒，无货物情形下的升高时间约为700秒)。进气压力压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率在有货物情形下约为900秒，在无货物情形下约为700秒。这些模式可转换为规则库中的规则，以将压力信号与载货物位相关联。

图6A和图6B为冷藏单元分别在有无货物两种情形中的进气压力图。进气压力信号采集时的温度设定点图示为-18℃，而且环境温度与此类似。如图所示，与无货物的情形相比，压缩机在有货物情形下的工作间隔更长，而且进气压力波动下降。进气压力在有货物和无货物两种情形中均从约70PSI开始下降，并在有货物情形下降至约20PSI。然而，当压缩机不工作时，进气压力在有货物情形下的升高速度远大于在无货物情形下的升高速度(有货物情形下的升高时间约为300秒，无货物情形下的升高时间约为700秒)。进气压力压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率在有货物情形下约为900秒，在无货物情形下约为700秒。这些模式可转换为规则库中的规则，以将压力信号与载货物位相关联。

图7A和图7B为冷藏单元分别在有无货物两种情形中的供回风温度图。在有货物和无货物两种情形中，压缩机不工作时的温度范围均为约20℃至约21℃。压缩机工作时，有货物情形下的供风温度几乎降至15℃，而无货物情形下仅降至约17℃。压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率在有货物情形下约为950秒，在无货物情形下约为800秒。这些模式可转换为规则库中的规则，以将压力信号与载货物位相关联。

图8为货柜柜门打开情形中冷藏单元的进气和排气压力信号图。此两信号测量时的载货状态均为满载状态。与柜门关闭情形(图2至图7所示均为柜门关闭情形)相比，在柜门打开情形中，压缩机在每一周期内的工作时间更长，而且压力信号的波动更大。排气压力信号的波动呈现约50PSI的峰间抖动以及约50秒/抖动周期的频率。排气压力在压缩机工作的峰值点达270PSI，并在压缩机停止工作后降至小于130PSI。压缩周期(从本次压缩开始至下次压缩开始)频率为约1500秒。这些模式也可转换为规则库中的规则，以将压力信号与柜门的开闭状态相关联。

图9为货柜柜门打开情形中冷藏单元的湿度图。该图在货柜电源关闭(即压缩机无法自动运行)且箱内装有货物的状态下测得。在柜门打开后，湿度先保持约600秒不变，然后开始下降，并在600秒的时间内，从约97％降至约92％。同样地，这些模式可制定为规则，以将压力信号与柜门打开状态相关联。

图10A和图10B为货柜断电(即压缩机无法开始工作)状态下的回风(即内部)及环境(即外部)空气温度图。在图10A和图10B中，电源均在时间零点关闭。在图10B中，柜门在100秒这一时间点上打开(灰色线)，但是在图10A中，柜门一直保持关闭。在此两图中，回风温度均始自20℃。如图10A所示，虽然环境温度缓慢下降，但货柜内部的温度仍持续上升至环境温度的起始水平。随后，回风温度趋于平稳，并随之开始下降(图中未示出)。外部温度变化与内部温度变化之间发生延迟的原因在于货柜的隔热效应(由于柜门关闭)。相比之下，如图10B所示，在柜门打开的情形中，内部温度快速变化至与外部温度相匹配，或者更准确地说，与外部温度的线性平均值相匹配。也就是说，回风温度的波动不如环境温度的波动快速，因此表示处于波动中的环境温度的平均值。这些模式也可转换为规则库中的规则，以将压力信号与柜门状态相关联。

图11为货柜柜门打开且电源关闭状态下的冷藏单元排气压力图。图中，第一竖线标记表示电源关闭，第二竖线标记表示货柜柜门打开。柜门打开后的大约400秒，排气压力降低约10PSI，从而提供额外的排气压力信号与货柜柜门打开之间的模式关联关系。

图12为根据本发明一些实施方式的冷藏柜远程监控方法200的流程图。该方法的第一阶段包括：训练模式识别系统，以从与以非标准指标监控的货柜状况关联的“标准”安装传感器的数据中识别模式(步骤202)。此类货柜状况可包括柜门状态(打开或关闭)、货物物位(是否有货物，如有，货柜的载货状况如何)以及所载货物类型(如产品、消费品、燃料等)。在步骤204中，获得由常见冷藏控制器提供的标准传感器信号。此类传感器信号包括冷藏单元压力、空气温度、湿度、压缩机开关状态以及电源通断，并且可包括附录中所列其他传感器的信号。同时，在步骤206中，还通过操作人员的手动输入或“非标准”传感器的自动采集，获取货柜状况的非标准指标。该训练阶段包括如下两个步骤：从传感器信号中提取模式(步骤208)；以及根据识别出的模式，生成用于随后对信号进行分类的规则(步骤210)。除此之外，还可对规则进行注释，以表示当检测到某些条件，例如当判断(即通过关联关系预测到)柜门打开时应该发出警报。

远程监控的第二阶段为操作模式212，包括：应用步骤210的规则，以检测标准传感器信号中的模式(步骤220)。在步骤222中，在操作模式下，采集标准传感器信号。当检测到某些货柜状况时，可发出警报。警报可包括对柜门打开、货柜为空、或货物类型发生变化或存在可疑之处的判断。在步骤230中，可以发出此类警报。此外，可向与所预测货柜状况相关的各方发送以规律的间隔分布(如每5分钟一次)的定期状态更新内容。在步骤226中，还可按照如上所述方式，对警报和状态更新内容进行日志记录。

方法200和系统20的计算方面可在数字电子电路、计算机硬件、嵌入式固件、软件或其组合中执行。所述方法的全部或部分可实施为计算机程序产品，该产品以有形方式承载于机器可读存储设备或传播信号等信息载体中，以供可编程处理器或计算机等数据处理设备执行，或控制该数据处理设备的操作，或按照待由同一站点或包括云配置在内的多个分布式站点执行的方式部署。存储装置可进一步包括多个分布式存储单元，这些存储单元可包括一个或多个存储介质。用于实现上述系统的计算系统可具有一个或多个处理器以及一个或多个网络接口模块。各处理器可配置为多处理系统或分布式处理系统。网络接口模块可对数据包在网络中的发送和接收进行控制。

应该理解的是，本发明的范围包括本领域技术人员在阅读上文后可做出的未公开于现有技术中的本发明变化形式和修饰形式。

附录

冷藏柜控制器数据

上述冷藏柜控制器可提供以下列出的包括传感器数据在内的输出内容。由于各货柜可具有不同的热力学特性，因此，如上所述，可针对每一货柜分别采集数据，以对系统进行训练，从而令其识别货柜状况。此外，控制器可保有货柜的唯一识别号(如多式联运集装箱的通常做法一样)，以使得每一货柜均可单独监控和跟踪。冷藏控制器一般提供以下一系列数据：

1.货柜识别号：每一货柜(如冷藏柜或“资产”)的识别号为唯一号码，可用于跟踪被监控特性

2.温度设定点：货柜内的目标温度

3.供风温度：离开冷藏系统的空气温度

4.辅助供风探测器温度：供风温度的辅助测量

5.回风温度：货柜内吸入冷藏通风口的空气温度

6.辅助回风探测器温度：辅助测量

7.湿度：货柜内的当前湿度

8.湿度设定点

9.环境温度：货柜外部温度

10.通风口立方米/小时(CMH)：货柜通风口打开程度的度量值，表示每小时有多少新鲜空气进入通风口

11.范围内状态：表示货物温度是否处于目标范围

12.PTI(预处理检查)状态：表示是否进行了检查

13.除霜状态：如果冷藏室机械处于除霜状态，则本装置将无视数据，并不将其用于任何计算

14.通风口百分比：通风口的打开百分比对湿度具有影响

15.范围内状态：表示货物温度是否处于目标范围

16.PTI(预处理检查)状态：表示是否进行了检查

17.除霜状态：如果冷藏室机械处于除霜状态，则本装置将无视数据，并不将其用于任何计算

18.节省模式

19.系统模式

20.控制模式

21.感温球模式

22.进气压力：压缩机上游压力

23.进气温度：压缩机上游温度

24.排气压力：压缩机下游压力

25.排气温度：压缩机下游温度

26.冷凝器压力：冷凝器下游压力

27.压缩机计量：表示压缩机工作时数

28.上次成功PTI：PTI时间

29.USDA 1

30.USDA 2

31.USDA 3

32.货物温度

33.O2

34.CO2

35.目标温度范围：预设

36.蒸发器1盘管温度

37.冷凝器盘管温度

38.压缩机盘管温度

39.压缩机2盘管温度

40.环境空气温度(℃)

41.货物1温度

42.货物2温度

43.货物3温度

44.货物4温度

45.相对湿度

46.AVL Fp1 CMH

47.相对进气压力(巴)

48.相对排气压力(巴)

49.线路电压(V)

50.线路频率Fp1(Hz)

51.电流消耗(A)

52.电流消耗(A)

53.电流消耗(A)

54.Co2读数(％)

55.O2读数(％)

56.警报时：如存在警报，无分析

57.载货容量Fp1

58.DI-LPCO

59.DI-HPCO

60.DO-省油阀

61.DO-数字阀

62.功率DO-加热器：

63.功率DO-压缩机

64.功率DO-蒸发器高

65.功率DO-蒸发器低

66.功率DO-冷凝器风扇

67.货柜识别号：字符表示的货柜识别号

68.设定点1

69.设定点2

70.当前操作模式：可与PTI同

71.O2设定点

72.CO2设定点

73.CA模式

74.USDA 1

75.USDA 2

76.USDA 3

77.USDA 4/货物

78.制冷剂高压：

79.制冷剂低压：

80.工作模式

81.控制器硬件版本

82.控制器软件版本

83.控制器识别号

84.QUEST模式

85.压缩机不正常操作：如果不正常，无分析

86.回风/供风

87.警报传感器：如有警报，无分析

88.排气传感器

89.环境温度传感器

90.蒸发器输出传感器

91.湿度传感器

92.高压传感器

93.低压传感器

94.电压

95.总电流：如果超出范围，则表示存在问题

96.压缩机电流

97.时间和日期

98.GPS时间和日期：应用于所有数据的位置和时间的时间戳

99.环境温度：当环境温度传感器不工作时，该温度作为另一参考值

100.电源状态-通/断

101.加速度计

102.电池电压。