冷藏箱監控設備電池續航時間選擇策略

吳翊+朱盛軍+郝楊楊

在物聯網、云計算、移動通信和大數據等技術迅猛發展的背景下，集裝箱運輸過程的可視化逐漸成為業內的研究熱點。集裝箱監控和跟蹤設備中的地理定位和信息通信模塊需要消耗電能，因此，電池是必不可少的部件。由于集裝箱的運營情況復雜，簡單、高效的電源解決方案成為實現集裝箱運輸可視化的關鍵因素。冷藏箱在運輸貨物的過程中可以從外部接上電源供電，能夠為監控設備提供便利的充電條件，加之冷藏箱一般用于運輸食品和藥品等高價值貨物，貨主對運輸過程可視化的需求較為迫切，使得冷藏箱監控和跟蹤技術成為實現集裝箱運輸過程可視化的突破口。上海海事大學與中遠海運集裝箱運輸有限公司自2012年開始合作研究集裝箱物聯網，目前已研制完成冷藏箱智能監控軟硬件成套系統，其中，安裝在冷藏箱機組內部的監控設備能夠將冷藏箱的位置、溫度、濕度、壓縮機工況、故障代碼等數據上傳至數據中心，從而實現遠程監控。冷藏箱監控設備使用充電電池。在確定電池容量的過程中，不僅要考慮安全、經濟等因素，還要考慮電池續航時間，使電池能夠持續供電以確保監控設備正常工作。本文在梳理冷藏箱運輸環節的基礎上，以投入示范應用的200個冷藏箱近2年的運營數據為樣本，對冷藏箱在實際運輸過程中的通電和斷電周期進行定量分析，并計算不同電池續航時間條件下冷藏箱發生失聯情況的比例，據此確定冷藏箱監控設備的電池續航時間。

1 冷藏箱運輸環節

冷藏箱運輸環節如下：（1）重箱運輸，包括聯運銜接過程中短時間的堆存環節，流程見圖1；（2）空箱調運，包括冷藏箱作為干貨箱使用的情況，流程見圖2；（3）空箱堆存。圖1以橙色標注的環節屬于冷藏箱重箱運輸過程，此時冷藏箱一般處于通電狀態；在圖1和圖2以綠色標注的環節中，冷藏箱一般處于斷電狀態；在圖1以黃色標注的環節中，冷藏箱處于短時間的斷電狀態，其對冷藏箱監控設備的影響可以忽略不計。

2 冷藏箱運營過程中通電和斷電周期分析

對投入示范應用的200個冷藏箱近2年的運營數據進行分析，據此得到冷藏箱的通電和斷電周期。如表1所示，冷藏箱平均通電周期為，其中：近洋運輸的平均通電周期為9.76 d，遠洋運輸的平均通電周期為。如表2所示，冷藏箱斷電周期存在季節性差異，例如：第一季度是冷藏箱運輸的相對旺季，平均斷電周期為；第二季度是冷藏箱運輸的相對淡季，平均斷電周期為。

3 冷藏箱監控設備電池續航時間選擇策略

斷電周期過長將導致冷藏箱監控設備的電池電量耗盡，使冷藏箱在再次供電前處于失聯狀態。根據表2數據計算不同斷電周期下失聯冷藏箱所占比例。

（1）當按下四分位數計算時，25%的冷藏箱的斷電周期短于。如果監控設備的電池續航時間達到，可以確保約25%的冷藏箱實現全周期監控。斷電周期超過的約75%的冷藏箱的平均斷電周期為，平均失聯時間為，為平均斷電周期的65.76%。在這種情況下，失聯冷藏箱占比約49.32%。統計分析如圖3所示。

（2）當按中位數計算時，50%的冷藏箱的斷電周期短于。如果監控設備的電池續航時間達到，可以確保約50%的冷藏箱實現全周期監控。斷電周期超過33天的約50%的冷藏箱的平均斷電周期為，平均失聯時間為，為平均斷電周期的49.85%。在這種情況下，失聯冷藏箱占比約24.92%。統計分析如圖4所示。

（3）當按上四分位數計算時，75%的冷藏箱的斷電周期短于。如果監控設備的電池續航時間達到，可以確保約75%的冷藏箱實現全周期監控。斷電周期超過的約25%的冷藏箱的平均斷電周期為，平均失聯時間為，為平均斷電周期的37.28%。在這種情況下，失聯冷藏箱占比約9.32%。統計分析如圖5所示。

由表1和表2可知，冷藏箱平均通電周期為，平均斷電周期為，則冷藏箱運營全周期為，其中通電時間約占35%。據此可推算出，約35%的冷藏箱處于通電狀態，約65%的冷藏箱處于斷電狀態。在監控設備的電池續航時間為的條件下，因斷電時間超過電池續航時間而失聯的冷藏箱占比為49.32%€？5%€？00%≈32.06%；在監控設備的電池續航時間為33 d的條件下，因斷電時間超過電池續航時間而失聯的冷藏箱占比為24.92%€？5%€？00%≈16.20%；在監控設備的電池續航時間為56 d的條件下，因斷電時間超過電池續航時間而失聯的冷藏箱占比為9.32%€？5%€？00%≈ 6.06%。據此可知，如果以失聯冷藏箱占比小于10%為目標，監控設備的電池續航時間應達到45～。

（編輯：張敏 收稿日期：2017-08-29）endprint