Система управления для рефрижераторных контейнеров - RU2601353C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение в соответствии с первым аспектом имеет отношение к способу подачи электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров.

В частности, изобретение в соответствии с первым аспектом имеет отношение к способу подачи электроэнергии, причем энергия требуется для охлаждения, к множеству рефрижераторных контейнеров, хранящихся на контейнерной площадке. Способ содержит этапы, на которых:

- получают данные, представляющие индивидуальные критерии перевозки, включающие в себя индивидуальные предопределенные заданные температуры и индивидуальные фактические температуры груза каждого из множества рефрижераторных контейнеров, хранящихся на контейнерной площадке,

- на основе критериев перевозки в центральном процессоре предсказывают полученное в результате пиковое потребление электроэнергии множества рефрижераторных контейнеров,

- на основе полученного в результате прогноза пикового потребления электроэнергии уменьшают или сдвигают во времени полученное в результате пиковое потребление энергии множества рефрижераторных контейнеров посредством индивидуального прерывания и возобновления подачи электропитания рефрижераторным контейнерам на основе предопределенного допустимого отклонения от заданной температуры каждого из рефрижераторных контейнеров.

В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение имеет отношение к системе управления электропитанием, включающей в себя центральный процессор, выполненный с возможностью управлять подачей электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Рефрижераторные контейнеры, или контейнеры-рефрижераторы, используются для транспортировки обширного диапазона различных предметов потребления, которые должны транспортироваться при особых условиях.

Грузоотправители обычно определяют температуру перевозки для своего продукта, при которой они должны перевозиться. Например, груз замороженного тунца может иметь заданную температуру перевозки, составляющую -25°C. Обычно также определяются допустимые отклонения от заданной температуры перевозки. Например, отклонения могут находиться в диапазоне ±2,0°C или даже больше.

Охлажденные грузы, такие как фрукты, часто должны перевозиться с более строгими критериями перевозки. Например, охлажденные грузы могут иметь заданную температуру перевозки, составляющую +1,0°C с допустимым отклонением лишь ±0,5°C.

Даже короткие периоды, в течение которых рефрижераторный контейнер остается без электроэнергии, может заставить температуру охлажденных грузов отклониться вне допустимых пределов или критериев перевозки, давая повод потенциальным заявлениям о повреждении груза.

Некоторые национальные официальные органы по контролю качества продуктов питания имеют требования относительно максимального промежутка времени, который контейнер можно оставлять без электропитания. Например, когда контейнер перемещается со штабеля терминала в грузовик для доставки, может требоваться, чтобы контейнер находился без электропитания в течение не более чем 45 минут независимо от того, сохраняется ли температура груза фактически в указанных пределах.

Некоторые предметы потребления, такие как мороженое, не повреждаются, если температура груза поддерживается на несколько градусов ниже или выше, чем заданная температура перевозки, например, -25°C вместо -20°C, то есть такие грузы могут быть определены как транспортируемые при относительно широком критерии перевозки.

Документ US 4896277 A раскрывают способ переназначения адресов множества рефрижераторных контейнеров, имеющих блоки дистанционного отслеживания (RMU), соединенные с системой отслеживания на основе несущей линии электропередачи, которая включает в себя ведущий блок отслеживания (MMU). Способ приспосабливается к ожидаемому количеству контейнеров, которые должны переназначаться посредством любой команды переназначения, для сокращения общего времени для переназначения либо большого, либо малого количества контейнеров.

Документ US 4885564 A раскрывает систему связи несущей линии электропередачи для отслеживания рефрижераторных контейнеров. Система включает в себя ведущий блок отслеживания и первый интерфейс линии электропередачи, которые обмениваются сообщениями в первом формате. Первый интерфейс линии электропередачи преобразовывает первый формат во второй формат, подходящий для среды линии электропередачи, и сообщения во втором формате применяются к линии электропередачи. Блоки дистанционного отслеживания принимают сообщения от линии электропередачи, и они возвращают линии электропередачи сообщения, содержащие данные статуса относительно рефрижераторных контейнеров. Второй формат включает в себя начальную преамбулу сообщения, имеющую продолжительность и логический уровень, которые не дублируются посредством обычной работы устройства, увеличивая вероятность надлежащей синхронизации и приема сообщений по шумным средам линии электропередачи.

Документ US 2002099567 A раскрывает устройство и способ обеспечения информации о перевозках, включающие в себя запоминающее устройство для хранения информации о перевозках, процессор для обработки по меньшей мере либо запроса, либо инструкции о предоставлении информацию о перевозках, причем процессор обрабатывает информацию, содержащуюся в запоминающем устройстве, а также процессор формирует сообщение о доставке, причем сообщение о доставке содержит информацию относительно по меньшей мере одного элемента группы, состоящей из описания перевозки, содержания перевозки, описания содержания перевозки, стоимости перевозки, накладной перевозки, упаковочного реестра перевозки и счета перевозки, и устройство вывода для выполнения по меньшей мере одного действия из группы, состоящей из вывода, отображения и печати информации, содержащейся в сообщении о доставке.

Документ US 2007040647 A раскрывает блок и систему для дистанционного отслеживания и управления различными условиями в контейнере во время транспортировки груза. Система включает в себя локальную беспроводную или проводную сеть с локальной станцией и точками доступа, расположенными вблизи местоположения контейнеров, удаленную центральную станцию, соединенную с Интернетом, и смонтированное на контейнере средство для отслеживания и управления рефрижераторным оборудованием, каждые из которых включают в себя процессор и приемопередатчик беспроводной локальной связи, GPS-приемник и приемопередатчик сотовой связи. Процессор соединен с контроллером рефрижераторного оборудования, в то время как приемопередатчик беспроводной локальной связи выполнен таким образом, что возможно создание персональной сети (PAN) с мобильными электронными устройствами (например, ноутбуком, карманным персональным компьютером, личной цифровой записной книжкой (PDA)), и также возможно установление беспроводной связи со шлюзом передачи данных упомянутой локальной сети.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы изложить способ подачи электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров, хранящихся на контейнерной площадке, который приводит к сокращенному и/или управляемому пиковому потреблению электроэнергии.

Сокращение пикового потребления электроэнергии и/или управление им являются желательными среди прочего по следующим причинам:

- Сокращенное или управляемое пиковое потребление электроэнергии дает возможность оптимизированной работы средств для подачи электропитания. Один пример этого представляет случай, в котором на рефрижераторные контейнеры подается электроэнергия, сгенерированная генераторной установкой, включающей в себя множество генераторов. В таких установках сокращение требований пикового потребления может устранить необходимость запуска (или покупки) дополнительных средств генерации электроэнергии.

- Сокращенное пиковое потребление электроэнергии дает возможность увеличения емкости контейнерной площадки для размещения рефрижераторных контейнеров в областях с ограниченной подачей электроэнергии.

- Управляемое пиковое потребление электроэнергии дает возможность смещать пиковое потребление электроэнергии в более дешевые периоды времени в областях, в которых цена электроэнергии изменяется.

Описанные выше цели достигаются посредством реализации и использования способа подачи электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров в соответствии с преамбулой этого описания.

Как упомянуто в преамбуле этого описания, имеются некоторые твердые замороженные предметы потребления, которым не причиняется вред, если они хранятся при температуре на несколько градусов выше или ниже заданной температуры перевозки, например, такие предметы потребления, как мороженое. Эта гибкость, среди прочего, позволяет системе электропитания оптимизировать работу ресурсов генерации электроэнергии, например, посредством охлаждения некоторых рефрижераторных контейнеров до температуры, которая дает возможность относительно долгого последующего периода без электропитания, посредством чего предсказанное пиковое потребление электропитания может быть сокращено или смещено в более благоприятный период времени.

Кроме того, система может быть выполнена с возможностью отслеживать фактическое потребление электропитания и продолжительность потребления электропитания, требуемое рефрижераторными контейнерами, соединенными с системой. Это дает возможность центральному процессору предсказывать, когда существует вероятность запуска всех из нескольких компрессоров охлаждения контейнеров в пределах короткого периода времени.

Если компрессоры охлаждения для большого количества контейнеров запускаются одновременно или в пределах короткого периода времени, без вмешательства устанавливается высокое пиковое потребление электроэнергии. Способ подачи электроэнергии в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает возможность системе управления рефрижераторами отложить запуск части рефрижераторных контейнеров, чтобы избежать наложения запусков потребления электроэнергии, тем самым смещая пик и сокращая пиковое потребление электроэнергии, при этом поддерживая соответствие критериям перевозки всех контейнеров, соединенных с системой.

В соответствии с одним вариантом осуществления критерии перевозки могут быть переданы центральному процессору по меньшей мере одним из множества рефрижераторных контейнеров.

В соответствии с одним вариантом осуществления критерии перевозки могут быть переданы центральному процессору по меньшей мере одним из множества рефрижераторных контейнеров с периодическими интервалами.

Рефрижераторный контейнер может передать критерии перевозки центральному процессору или компьютеру управления. Температура груза рефрижератора передается процессору с регулярными периодическими интервалами, например, каждые 5 минут. Для охлажденных грузов частота передач температуры может быть больше.

Способ может потребовать, чтобы рефрижераторные контейнеры были оснащены средствами хранения критериев перевозки для товара в контейнере. Многие из сегодняшних рефрижераторных контейнеров уже оснащены этой возможностью.

В соответствии с одним вариантом осуществления способ в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать этап, на котором отвергают заданную температуру одного или нескольких рефрижераторных контейнеров таким образом, что один или несколько контейнеров намеренно поддерживаются при отличной от заданной температуре.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные, представляющие внутреннее состояние одного или нескольких упомянутых рефрижераторных контейнеров, могут быть переданы центральному процессору по меньшей мере одним из множества рефрижераторных контейнеров.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные, представляющие внутреннее состояние одного или нескольких рефрижераторных контейнеров, включают в себя данные, представляющие внутреннюю температуру рефрижераторного контейнера.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью предсказывать нагрузки электроэнергии и/или потребление электроэнергии на основе требований охлаждения, то есть критериев перевозки, множества рефрижераторных контейнеров.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью предсказывать пиковое потребление электроэнергии множества рефрижераторных контейнеров на основе критериев перевозки рефрижераторных контейнеров вместе с данными, представляющими внутреннюю температуру одного или нескольких рефрижераторных контейнеров.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью анализировать, позволяют ли критерии перевозки одного или нескольких рефрижераторных контейнеров оставить без подачи электроэнергии на некоторый период времени по меньшей мере один или несколько рефрижераторных контейнеров, когда пиковое потребление электроэнергии превышает предопределенный порог.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью смещать пиковое потребление мощности в период времени с низким потреблением электроэнергии с тем, чтобы величина пикового потребления электроэнергии была уменьшена, при этом гарантируя, что критерии перевозки для множества рефрижераторных контейнеров выполнены.

Пример применения описанного выше способа заключается в том, чтобы оставить несколько контейнеров, перевозящих "замороженные до твердого состояния" предметы потребления, подключенными к электропитанию и понизить температуру на несколько градусов ниже заданной температуры перевозки, чтобы обеспечить возможность позже оставить эти контейнеры без электропитания в течение предсказанного периода пикового потребления.

Если предсказанное потребление электропитания для всех рефрижераторных контейнеров, соединенных с системой, превысит предопределенный порог, то компьютер управления электропитанием может быть выполнен с возможностью проанализировать, могут ли некоторые рефрижераторные контейнеры быть оставлены без электропитания на некоторый период времени, чтобы сместить пиковое потребление энергии в период времени с низким потреблением, тем самым уменьшая пиковое потребление энергии, при этом гарантируя, что критерии перевозки для всех контейнеров выполнены.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью управлять одним или несколькими генераторами электроэнергии на основе одного или нескольких элементов группы, состоящей из:

- критериев перевозки одного или нескольких рефрижераторных контейнеров,

- данных, представляющих внутреннюю температуру рефрижераторного контейнера.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью завершить работу одного или более генераторов электроэнергии в результате сокращения пикового потребления электроэнергии.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью предсказывать скорость изменения температуры внутри соединенных с ним контейнеров на основе одного или нескольких элементов группы, состоящей из окружающей температуры и внутренней температуры одного или более рефрижераторных контейнеров.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью учитывать изменения температуры между условиями ночи и дня при предсказании будущего потребления мощности.

В соответствии с одним вариантом осуществления центральный процессор может быть выполнен с возможностью отслеживать тенденции изменения внутренней температуры таким образом, что центральный процессор может установить адаптивный режим работы.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечена система управления электропитанием, содержащая центральный процессор, выполненный с возможностью управлять подачей электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров. Система выполнена с возможностью исполнять способ в соответствии с любым одним или несколькими пунктами приложенной формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 - блок-схема системы и способа в соответствии с настоящим изобретением.

Таблица 1 - таблица, раскрывающая пиковое потребление электроэнергии без управления электропитанием в соответствии с настоящим изобретением.

Таблица 2 - таблица, раскрывающая пиковое потребление электроэнергии с управлением электропитанием в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СО ССЫЛКОЙ НА ЧЕРТЕЖИ

Таблицы 1 и 2 обеспечивают иллюстративный пример эффектов настоящего изобретения.

Контейнеры в примере для простоты поддерживаются при температуре -19°C (заданная температура) в пределах диапазона ±2°C (отклонение).

В примере в соответствии с таблицами пиковое потребление электроэнергии не может превышать 2 включенных контейнеров одновременно. На практике ограничения пикового потребления могут быть обусловлены посредством дефицита полного запаса электроэнергии или высокой дополнительной платы поставщикам электричества при потреблении, превышающем некоторый верхний предел.

Как показано в таблице 1, если контейнеру C разрешено включить его компрессор в 01:00 (второй день), можно заметить, что пиковое потребление будет составлять 3 включенных контейнера одновременно.

Поскольку система управления электропитанием рефрижераторов может быть выполнена с возможностью предсказывать скорость увеличения температуры для контейнера C, она инициирует запуск компрессора для контейнера C раньше, чем потребовалось бы в ином случае, см. таблицу 2.

В примере с помощью команды запустить компрессор контейнера C "рано" в 00:00 температура контейнера будет поддерживаться в пределах необходимого диапазона, в то время как пиковое потребление мощности в 01:00 будет составлять только 2 контейнера, что находится в пределах необходимого ограничения.

Применяя этот же принцип для многих контейнеров, работающая на компьютере программа будет в состоянии отслеживать тенденции изменения температур в присоединенных контейнерах, и с помощью команд для контейнеров запускать или останавливать их рефрижераторные компрессоры "рано" или "поздно" система будет в состоянии оптимизировать расход энергии в контейнерном терминале, сохраняя рефрижераторные грузы в соответствии с требованиями грузоотправителя (критериями перевозки).

В контейнерном терминале количество рефрижераторных контейнеров, хранящихся на объекте, постоянно изменяется по мере того, как контейнеры прибывают в терминал до их отгрузки на экспорт или погрузки на грузовики для доставки в конечное место назначения. Система управления электропитанием рефрижераторных контейнеров также может взаимодействовать через интерфейс с операционной системой терминала (TOS) для приема информации о расчетном времени прибытия (ETA) и расчетном времени доставки (ETD) контейнеров и интегрировать эту информацию в прогноз потребления электроэнергии.

Система управления электропитанием также может быть выполнена с возможностью отслеживать окружающие температуры и принять во внимание изменения температуры между условиями ночи и дня при предсказании будущего потребления электроэнергии.

Критерии времени суток для платы за электроснабжение также могут являться фактором, запрограммированным в систему управления электропитанием рефрижераторных контейнеров, чтобы гарантировать, что по возможности потребление минимизировано в течение периодов времени с более высокой оплатой.

Расширением критерия по зависящей от времени оплате будет являться динамическое взаимодействие в реальном времени с компьютерной системой поставщика электричества для постоянной корректировки потребления электроэнергии в соответствии с изменяющимися общими требованиями по потреблению.

Описанная система управления электропитанием рефрижераторных контейнеров может быть полезной на любом объекте, хранящем несколько рефрижераторных контейнеров; примерами таких объектов могут быть морские контейнерные терминалы, корабли, поезда.

Блок-схема на фигуре 1 показывает, что соединительные кабели 50 могут осуществлять двухсторонний обмен данными, а также обеспечивать электроэнергией систему охлаждения рефрижераторных контейнеров 10. Такие системы подачи электроэнергии с обменом данными для рефрижераторных контейнеров хорошо известны специалистам, и предполагается, что углубленное рассмотрение таких систем подачи электроэнергии с обменом данными лежит вне объема настоящей заявки.

В итоге раскрыта система и способ подачи электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров. Способ содержит этапы, на которых:

- получают критерии перевозки одного или нескольких рефрижераторных контейнеров,

- обрабатывают упомянутые критерии перевозки в центральном процессоре, выполненном с возможностью управлять подачей электроэнергии множеству рефрижераторных контейнеров,

- на основе вывода упомянутого центрального процессора управляют подачей электроэнергии упомянутому множеству рефрижераторных контейнеров.

Приведенное выше описание предписывает, что рефрижераторные контейнеры могут быть оставлены без электропитания. Это должно интерпретироваться широко и никоим образом не подразумевает исключительно удаление подачи электроэнергии блоку. Специалист поймет, что задача сокращения расхода электроэнергии рефрижераторного контейнера может быть достигнута, например, посредством работы машин охлаждения с уменьшенной отдачей или просто посредством управления заданными температурами множества контейнеров через смещение заданной температуры блока таким образом, что встроенный контроллер блока останавливает или корректирует работу машин охлаждения блоков соответствующим образом. Эти варианты вместе с другими не упомянутыми вариантами будут иметь аналогичные эффекты, и, таким образом, выражение "оставлен без электропитания" в этой спецификации приравнивается к остановке работы или сокращению отдачи машин охлаждения.

Это изобретение может быть воплощено в нескольких формах без отступления от объема его существенных характеристик, таким образом, настоящие варианты осуществления являются иллюстративными и неограничивающими, поскольку объем изобретения определен приложенной формулой изобретения, а не предшествующим ей описанием, и подразумевается, что все изменения, которые находятся в рамках формулы изобретения или ее эквивалентов, воплощены посредством формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к способу подачи электроэнергии к множеству рефрижераторных контейнеров. Способ подачи электроэнергии, в котором электроэнергия требуется для охлаждения, ко множеству рефрижераторных контейнеров, хранящихся на объекте, содержит этапы, на которых: получают данные, представляющие индивидуальные критерии перевозки, включающие в себя индивидуальные предопределенные заданные температуры и индивидуальные фактические температуры груза каждого из множества рефрижераторных контейнеров, хранящихся на упомянутом объекте; на основе упомянутых критериев перевозки в центральном процессоре предсказывают полученное в результате пиковое потребление электроэнергии множества рефрижераторных контейнеров; на основе полученного в результате прогноза пикового потребления электроэнергии уменьшают или сдвигают во времени полученное в результате пиковое потребление энергии множества рефрижераторных контейнеров посредством индивидуального прерывания и возобновления подачи электропитания к рефрижераторным контейнерам на основе предопределенного допустимого отклонения от заданной температуры каждого из рефрижераторных контейнеров. Технический результат - сокращение и/или управляемое пиковое потребление электроэнергии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Формула