冷藏箱监控设备电池续航时间选择策略

吴翊+朱盛军+郝杨杨

在物联网、云计算、移动通信和大数据等技术迅猛发展的背景下，集装箱运输过程的可视化逐渐成为业内的研究热点。集装箱监控和跟踪设备中的地理定位和信息通信模块需要消耗电能，因此，电池是必不可少的部件。由于集装箱的运营情况复杂，简单、高效的电源解决方案成为实现集装箱运输可视化的关键因素。冷藏箱在运输货物的过程中可以从外部接上电源供电，能够为监控设备提供便利的充电条件，加之冷藏箱一般用于运输食品和药品等高价值货物，货主对运输过程可视化的需求较为迫切，使得冷藏箱监控和跟踪技术成为实现集装箱运输过程可视化的突破口。上海海事大学与中远海运集装箱运输有限公司自2012年开始合作研究集装箱物联网，目前已研制完成冷藏箱智能监控软硬件成套系统，其中，安装在冷藏箱机组内部的监控设备能够将冷藏箱的位置、温度、湿度、压缩机工况、故障代码等数据上传至数据中心，从而实现远程监控。冷藏箱监控设备使用充电电池。在确定电池容量的过程中，不仅要考虑安全、经济等因素，还要考虑电池续航时间，使电池能够持续供电以确保监控设备正常工作。本文在梳理冷藏箱运输环节的基础上，以投入示范应用的200个冷藏箱近2年的运营数据为样本，对冷藏箱在实际运输过程中的通电和断电周期进行定量分析，并计算不同电池续航时间条件下冷藏箱发生失联情况的比例，据此确定冷藏箱监控设备的电池续航时间。

1 冷藏箱运输环节

冷藏箱运输环节如下：（1）重箱运输，包括联运衔接过程中短时间的堆存环节，流程见图1；（2）空箱调运，包括冷藏箱作为干货箱使用的情况，流程见图2；（3）空箱堆存。图1以橙色标注的环节属于冷藏箱重箱运输过程，此时冷藏箱一般处于通电状态；在图1和图2以绿色标注的环节中，冷藏箱一般处于断电状态；在图1以黄色标注的环节中，冷藏箱处于短时间的断电状态，其对冷藏箱监控设备的影响可以忽略不计。

2 冷藏箱运营过程中通电和断电周期分析

对投入示范应用的200个冷藏箱近2年的运营数据进行分析，据此得到冷藏箱的通电和断电周期。如表1所示，冷藏箱平均通电周期为，其中：近洋运输的平均通电周期为9.76 d，远洋运输的平均通电周期为。如表2所示，冷藏箱断电周期存在季节性差异，例如：第一季度是冷藏箱运输的相对旺季，平均断电周期为；第二季度是冷藏箱运输的相对淡季，平均断电周期为。

3 冷藏箱监控设备电池续航时间选择策略

断电周期过长将导致冷藏箱监控设备的电池电量耗尽，使冷藏箱在再次供电前处于失联状态。根据表2数据计算不同断电周期下失联冷藏箱所占比例。

（1）当按下四分位数计算时，25%的冷藏箱的断电周期短于。如果监控设备的电池续航时间达到，可以确保约25%的冷藏箱實现全周期监控。断电周期超过的约75%的冷藏箱的平均断电周期为，平均失联时间为，为平均断电周期的65.76%。在这种情况下，失联冷藏箱占比约49.32%。统计分析如图3所示。

（2）当按中位数计算时，50%的冷藏箱的断电周期短于。如果监控设备的电池续航时间达到，可以确保约50%的冷藏箱实现全周期监控。断电周期超过33天的约50%的冷藏箱的平均断电周期为，平均失联时间为，为平均断电周期的49.85%。在这种情况下，失联冷藏箱占比约24.92%。统计分析如图4所示。

（3）当按上四分位数计算时，75%的冷藏箱的断电周期短于。如果监控设备的电池续航时间达到，可以确保约75%的冷藏箱实现全周期监控。断电周期超过的约25%的冷藏箱的平均断电周期为，平均失联时间为，为平均断电周期的37.28%。在这种情况下，失联冷藏箱占比约9.32%。统计分析如图5所示。

由表1和表2可知，冷藏箱平均通电周期为，平均断电周期为，则冷藏箱运营全周期为，其中通电时间约占35%。据此可推算出，约35%的冷藏箱处于通电状态，约65%的冷藏箱处于断电状态。在监控设备的电池续航时间为的条件下，因断电时间超过电池续航时间而失联的冷藏箱占比为49.32%€？5%€？00%≈32.06%；在监控设备的电池续航时间为33 d的条件下，因断电时间超过电池续航时间而失联的冷藏箱占比为24.92%€？5%€？00%≈16.20%；在监控设备的电池续航时间为56 d的条件下，因断电时间超过电池续航时间而失联的冷藏箱占比为9.32%€？5%€？00%≈ 6.06%。据此可知，如果以失联冷藏箱占比小于10%为目标，监控设备的电池续航时间应达到45～。

（编辑：张敏 收稿日期：2017-08-29）endprint