DE102005049688A1

DE102005049688A1 - Funkbasierende Zustandskontrolle in Transportbehältern

Info

Publication number: DE102005049688A1
Application number: DE102005049688A
Authority: DE
Inventors: Andreas Baatz
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-15
Also published as: DE102005049688B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum eines oder mehrerer Transporbehälter (1), wobei die Transportbehälter eine Messeinrichtung (3) zur Messung von Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters aufweisen, sowie eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines oder mehrerer der von der Messeinrichtung gemessenen Zustandsdaten, eine Übertragungseinrichtung (12), die zur Funkübertragung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten an eine außerhalb des Transportbehälters befindliche Sende-Empfangseinrichtung (7) ausgebildet ist, und eine passive Energiespeichereinrichtung (4) für die Versorgung von zumindest der Messeinrichtung und der Speichereinrichtung mit elektrischer Energie. Die Energieversorgung und die Aktivierung der Übertragungseinrichtung erfolgen mittels eines von der Sende-Empfangseinrichtung (7) ausgestrahlten elektromagnetischen Feldes und die passive Energiespeichereinrichtung (4) ist berührungslos aufladbar ausgeführt. Die Vorrichtung weist weiterhin zumindest eine Aufladestation (5) zum berührungslosen Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung (4) und zumindest eine, wenigstens zum Versorgen der Übertragungseinrichtung mit Energie und zum Empfangen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten ausgebildete Sende-Empfangseinheit (7) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung von Transportgut in Transportbehältern und insbesondere ein automatisches Aufzeichnen von Daten bezüglich der Transportbedingungen in einem Transportbehälter verbunden mit einem berührungslosen Auslesen dieser Daten.
Funkerkennungssysteme zum berührungslosen Lesen und Schreiben von Daten im Nahbereich werden auf den verschiedensten technischen Gebieten verwendet. Unter dem Oberbegriff RFID (Abkürzung für englisch Radio Frequency Identification) wird ein System verstanden, das Transponder und mit weiterverarbeitenden Datenanlagen verbundene Sende-Empfangseinheiten umfasst.
Der aus den englischen Begriffen Transmitter (Sender) und Responder (Antworteinrichtung) zusammengesetzte Begriff des Transponders reflektiert dessen Eigenschaft, eingehende Signale automatisch zu beantworten. Es wird nach aktiven und passiven Transpondern unterschieden. Aktive Transponder besitzen eine autonome Energieversorgung, z.B. in Form einer Batterie, eines Akkumulators oder dergleichen, die ihnen das Senden und Empfangen von Daten über einen längeren Zeitraum hinweg ermöglicht. Passive Transponder besitzen keine autonome Energieversorgung. Sie erhalten die zum Betrieb erforderliche Energie aus der Sendeenergie der Sende-Empfangseinheit, die in Analogie zu Mobilfunknetzen aufgrund ihrer Schnittstellenfunktion zur weiterverarbeitenden, oft zentralen Datenverarbeitungsanlage bisweilen auch als Basisstation bezeichnet wird. Die mittels Induktion aus dem elektromagnetischen Feld der Basisstation gewonnene Energie wird von einem kleinen Energiespeicher des Transponders aufgenommen und reicht im Allgemeinen gerade für die dem Aufladen nachfolgende Übertragung von Daten aus. Das Aufladen selbst erfolgt, wenn der Transponder das von der Antenne der Sende-Empfangseinheit aufgebaute, elektromagnetische Feld passiert, wobei die in der Transponderantenne induzierte Energie in den erwähnten Energiespeicher des Transponders übertragen wird.
Bei passiven RFID-Systemen nimmt die, auch als Lesegerät bezeichnete Sende-Empfangseinheit mehrere Funktionen wahr: Aktivieren der Datenübertragung und Empfangen der vom Transponder gesendeten Daten. Bei Einsatz aktiver Transponder entfällt die Energieübertragung an den dessen kleinen Energiespeicher, da die zur Datenübertragung erforderliche Energie von der autonomen Energieversorgung des Transponders bereitgestellt wird. Das Auslösen und der Ablauf der Datenübertragung erfolgen jedoch wie bei den passiven Transpondern über das Funksignal des Lesegeräts.
Systembedingt besitzen aktive und passive RFID-Systeme, d.h. RFID-Systeme mit aktiven oder passiven Transpondern, unterschiedliche Vor- und Nachteile. Ein wesentlicher Vorteil aktiver RFID-Transponder besteht in deren, für bestimmte Anwendungen erwünschten Eignung zur permanenten Datenakquisition. Jedoch unterliegt die autonome Energieversorgung aktiver RFID-Systeme der Alterung und Umwelteinflüssen. In Folge kann eine Fehlfunktion des Transponders zu einer permanenten Aktivierung der Sendestufe führen. In Bereichen mit besonderen Sicherheitsanforderungen an die elektromagnetische Abstrahlung von Geräten, beispielsweise im Inneren von Flugzeugen, muss die Möglichkeit einer entsprechenden Fehlfunktion jedoch ausgeschlossen sein.
Passive RFID-Systemen sind sicher in Bezug auf einen unbeabsichtigten Betrieb der Sendestufe. Weiterhin reduziert der Verzicht auf eine autonome Energieversorgung Gewicht und Kosten der passiven Transponder, wobei die Kosten neben den Herstellungskosten vor allem auch den Aufwand für die Installation und Wartung der autonomen Energieversorgung umfassen. Nachteilig ist bisweilen die, aufgrund der induktiven Energieaufnahme im Vergleich zu den aktiven Transpondern geringe Reichweite passiver Transponder.
Eine ausführliche Beschreibung des Aufbaus sowie des Einsatzes verschiedener bekannter RFID-Systeme und deren Komponenten ist beispielsweise in dem RFID-Handbuch von Klaus Finkenzeller, 3. Auflage, C. Hauser Verlag gegeben. Danach findet die RFID-Technologie insbesondere in den Bereichen des Personen-Nahverkehrs, der Tieridentifikation, bei Preisschildern, der Industrieautomation und der Behälteridentifikation Verwendung. Das Anwendungsspektrum von RFID-Systemen kann auch durch Anbindung von Sensoren, wie z.B. einem Temperatursensor, erweitert werden.
Die logistischen Möglichkeiten der RFID-Systeme werden in der Luftfahrt gegenwärtig für die Standortverfolgung von Transportbehältern weder verwendet noch gesucht. Eine erhebliche Anzahl der im Luftverkehr eingesetzten Transportbehälter (Fachausdruck: Trolley) gehen jedes Jahr unauffindbar verloren, wodurch den Fluggesellschaften ein beträchtlicher Schaden entsteht. Um dem abzuhelfen werden Trolleys mit RFID-Transpondern ausgestattet, die es den Fluggesellschaften ermöglichen, den aktuellen Aufenthaltsort eines Trolleys mittels geeignet aufgestellter Sende-Empfangseinheiten festzustellen. Das beschriebene System verwendet aktive Transponder deren Senderaktivität über einen Beschleunigungssensor kontrolliert wird. Dies stellt sicher, dass bei einer längeren Nichtbewegung die Datenübertragung zur Schonung des Energiespeichers (Batterie) abgeschaltet wird. Die Kombination der Transponderelektronik mit dem Beschleunigungssensors erhöht allerdings die Komplexität des Systems, wodurch, wegen des damit verbundenen erhöhten Installations- und Wartungsaufwands erhebliche Mehrkosten in Kauf genommen werden müssen.
Trolleys werden in der Luftfahrt unter anderem auch für den Transport und die Lagerung von Lebensmitteln zur Versorgung der Passagiere während eines Flugs verwendet. Gemäß den internationalen HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point) Vorschriften müssen Vorrichtungen und Behälter, die der Lagerung oder Beförderung von Lebensmitteln dienen, so ausgerüstet und ausgestattet sein, dass die für die Verkehrsfähigkeit der Lebensmittel erforderliche Temperatur eingehalten werden kann. Sie müssen so beschaffen sein, dass eine angemessene Reinigung und, falls erforderlich, eine Desinfektion möglich ist. Sofern erforderlich, müssen angemessene Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung und Überwachung der Temperaturen vorhanden sein. Insbesondere, wenn leichtverderbliche Lebensmittel mit einem Hinweis auf die Einhaltung bestimmter Temperaturen versehen sind, müssen diese Temperaturen bis zur Abgabe an den Verbraucher, d.h. den Passagier eingehalten werden.
Um das Einhalten der Vorschriften sicherstellen zu können, ist daher eine Dokumentation der Lagerbedingungen während des Transports der Bordverpflegung erforderlich, die zu keiner Beeinträchtigung der Reinigungsmöglichkeit der Transportbehälter führt. Bisher werden entsprechende Kontrollen manuell und nur stichprobenweise durchgeführt und binden damit teure Personalkapazitäten, sind lückenhaft und oft fehlerbehaftet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein System zur zuverlässigen Überwachung der Transport- und der Lagerungsbedingungen empfindlicher Transportgüter im Luftverkehr anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Die vorliegende Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Transportbehälter mit einer Messeinrichtung zur Messung von Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters, einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines oder mehrerer der von der Messeinrichtung gemessenen Zustandsdaten, einer Übertragungseinrichtung, die zur Funkübertragung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten an eine außerhalb des Transportbehälters befindliche Sende-Empfangseinrichtung ausgebildet ist, und einer passiven Energiespeichereinrichtung für die Versorgung von zumindest der Messeinrichtung und der Speichereinrichtung mit elektrischer Energie. Die Energieversorgung und die Aktivierung der Übertragungseinrichtung erfolgen mittels eines von der Sende-Empfangseinrichtung ausgestrahlten elektromagnetischen Feldes, und die passive Energiespeichereinrichtung ist berührungslos aufladbar ausgeführt.
Die vorliegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Transportbehälter mit zumindest einer Aufladestation zum berührungsfreien Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung der Transportbehälter und zumindest einer Sende-Empfangseinheit, die wenigstens zum Versorgen der Übertragungseinrichtung mit Energie und zum Empfangen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten ausgebildet ist.
Weiterhin wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum zumindest eines erfindungsgemäßen Transportbehälters gelöst, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum berührungslosen Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung des Transportbehälters mittels einer Aufladestation, zum Messen der Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters mithilfe der Messeinrichtung des Transportbehälters, zum Speichern der gemessenen Zustandsdaten in einer Speichereinrichtung des Transportbehälters, und zum Übertragen der gespeicherten Zustandsdaten an eine die Daten abrufende Sende-Empfangseinrichtung.
Die berührungslos aufladbare passive Energiespeichereinrichtung gewährleistet eine kontinuierliche bzw. regelmäßige, z.B. periodische Messwertaufzeichnung im Inneren eines Transportbehälters und damit die lückenlose Überwachung eines Transportguts über einen vorbestimmten Zeitraum. Dennoch können so die Nachteile eines Transponders mit autonomer Energieversorgung, wie hoher Wartungsaufwand und die im Falle einer Fehlfunktion zu große Energiereserve, vermieden werden.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Für ein kontrolliertes Aufzeichnen von Zustandsdaten weist der Transportbehälter zweckmäßig eine Steuereinrichtung zur Steuerung von zumindest der Messeinrichtung und der Speichereinrichtung auf.
Da die Lagertemperatur von Lebensmitteln ein wesentliches Kriterium für deren Verkehrsfähigkeit darstellt, ist die Messeinrichtung bevorzugt zur Messung einer Temperatur im Innenraum eines Transportbehälters ausgebildet. Für bestimmte Transportgüter ist es jedoch zweckmäßig, dass die Messeinrichtung zur Messung einer Feuchtigkeit und/oder eines Drucks im Innenraum des Transportbehälters ausgebildet ist. Bei empfindlichen Transportgütern ist die Verwendung einer zur Messung einer Schockbelastung geeigneten Messeinrichtung vorteilhaft. Im Hinblick auf eine spätere Auswertung der Messungen ist die Speichereinrichtung vorteilhaft zur Speicherung der von der Messeinrichtung gemessenen Zustandsdaten in Relation zum Messzeitpunkt der jeweiligen Zustandsdaten ausgebildet, da derartige Messaufnehmer speziell bei einer periodischen Messwertaufnahme extrem wenig Energie benötigen.
Als passive Energiespeichereinrichtung findet bevorzugt ein Kondensator Verwendung, wobei aufgrund seiner erhöhten Speicherkapazität insbesondere der Einsatz eines elektrochemischen Doppelschichtkondensators von Vorteil ist. Die Kapazität der passiven Energiespeichereinrichtung, d.h. die Größe ihres Energiespeichervermögens, entspricht zweckmäßig dem Produkt aus einer vorgegebenen Zeitspanne und der durchschnittlichen Aufnahme elektrischer Leistung der von der passiven Energiespeichereinrichtung versorgten Einrichtungen.
Die Sende-Empfangseinrichtung ist vorzugsweise zum Empfang weiterer Daten eines Transportbehälters ausgebildet, wobei die weiteren Daten die Identität eines Transportbehälters und/oder Angaben über das Transport- bzw. Füllgut des Transportbehälters und/oder Angaben über die Umstände der Messung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten repräsentieren können.
Vorzugsweise ist eine Aufladestation an einer zum Beladen und/oder Transport und/oder zur Lagerung eines Transportbehälters ausgebildeten Position angeordnet, um die passive Energiespeichereinrichtung zu Beginn des Transports und eventuell bei längeren Lagerzeiten aufzuladen. Um logistische Anforderungen mit der Überwachung der Transportbedingungen zu verbinden, ist die Sende-Empfangsvorrichtung bevorzugt zum Schreiben von Daten in eine Speichereinrichtung eines Transportbehälters ausgebildet. Diese Daten repräsentieren bevorzugt die Identität eines Transportbehälters und/oder Angaben über das Transportgut im Transportbehälter und/oder Angaben über die Umstände der Messung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten. Diese Speichereinrichtung kann mit der Speichereinrichtung zur Speicherung der Zustandsdaten identisch sein, sie kann aber auch getrennt von dieser ausge führt sein. Für eine gezielte Kontrolle der Zustandsdaten befindet sich vorteilhaft zumindest an einer zum Beladen und/oder Transport und/oder zur Lagerung eines Transportbehälters und/oder als Transportziel ausgebildeten Position eine Sende-Empfangseinrichtung. Die von der Sende-Empfangseinrichtung empfangenen Daten können bevorzugt von einer Datenverarbeitungsanlage abgerufen werden und/oder an die Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden. Für die Darstellung der von der Sende-Empfangseinheit empfangenen Daten ist zweckmäßig ein Sichtgerät vorgesehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, von denen
1 ein erfindungsgemäßes System zur Überwachung von Transportgut im Luftverkehr zeigt,
2 Komponenten eines erfindungsgemäßen Systems in der Bordküche (Galley) eines Flugzeugs zeigt,
3 Komponenten einer transponderbasierenden Messwerterfassung in einer schematischen Blockschaltbild-Darstellung zeigt, und
4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Die schematische Darstellung der 1 gibt einen Überblick über den Aufbau und die Funktion eines erfindungsgemäßen Systems zur Beförderung und Lagerung von Transportgut unter kontrollierten Bedingungen. Das Beladen oder Befüllen eines Transportbehälters 1 (Trolley) erfolgt in einer Betriebsstätte A, beispielsweise eines Lieferanten oder Caterers A. Nach dem Ausliefern wird der Trolley mit einem Transportfahrzeug 8a über einen Zeitraum a zum ersten Flughafen transportiert und dort nach einer Zwischenlagerzeit b in das Flugzeug 8b verladen. Die besonderen Umstände des Transports wie auch der Zwischenlagerung am ersten Flughafen können ein Kühlen oder Warmhalten des Transportguts erforderlich machen. Insbesondere beim Transport von Lebensmitteln über längere Zeit muss unter ungünstigen Witterungsdingungen, wie z.B. hoher Lufttemperatur oder Frost für eine entsprechende Temperierung des Transportbehälterinnenraums gesorgt werden.
Ein erfindungsgemäßer Trolley 1 ist mit einem passiven Transponder 2 ausgestattet, der wiederum, wie der 3 detailliert zu entnehmen, mit einer Messeinrichtung 3 und einer passiven Energiespeichereinrichtung 4 versehen ist. Unter einer passiven Energiespeichereinrichtung wird jedwede Vorrichtung verstanden, die geeignet ist, Energie in Form eines elektrischen oder magnetischen Feldes zu speichern. Eine passive Energiespeichereinrichtung umfasst daher insbesondere keine Vorrichtungen, die elektrische Energie auf elektrochemischen Weg erzeugen. Die Verbindung eines Feldspeichers mit einem, beispielsweise induktiven, photovoltaischen oder dergleichen Wandler wird jedoch als Ausführungsform einer erfindungskonformen passiven Energiespeichereinrichtung angesehen.
Die Messeinrichtung 3 dient zum Messen von Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters. Hierfür können u.a. auch diskrete elektrische und/oder elektronische Bauelemente, wie z.B. Resistoren oder Dioden dienen, deren Parameter sich unter dem Einfluss einer Zustandsänderung im Transportbehälterinneren verändern, wobei gegebenenfalls eine Auswerteschaltung hinzuzurechnen ist. Unter Zustandsdaten werden im Rahmen dieser Schrift alle Daten verstanden, die bestimmte physikalische Eigenschaften der Atmosphäre und/oder des Transportguts im Transportbehälter beschreiben bzw. repräsentieren. Als Zustandsdaten kommen beispielsweise insbesondere Temperatur, Feuchte, Druck oder Schockeinwirkung oder deren Verteilung im Transportbehälterinneren in Betracht. Die Zustandsdaten werden in einer Speichereinrichtung des Transponders gespeichert. Die Zustandsdaten können auch in Relation zum Zeitpunkt ihrer Messung gespeichert werden. Die passive Energiespeichereinrichtung 4 dient in erster Linie der Energieversorgung derjenigen Komponenten des Transponders, die mit der Messung und Speicherung der Zustandsdaten befasst sind. Insbesondere ist die passive Energiespeichereinrichtung 4 nicht dazu ausgelegt, die zur Funkübertragung von Daten an eine Sende-Empfangseinrichtung 7 ausgebildete Übertragungseinrichtung des Transponders mit Energie zu versorgen.
Spätestens beim Verlassen der Betriebsstätte A passiert der Trolley 1 eine Aufladestation 5. Die Aufladestation 5 erhöht den Energieinhalt der passiven Energiespeichereinrichtung 4, nach Möglichkeit auf dessen Maximalwert. Somit wird sichergestellt, dass von der Messeinrichtung 3 fortlaufend Zustandsdaten gemessen und in der Speichereinrichtung 6a abgelegt, in anderen Worten also kontinuierlich oder in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen aufgezeichnet werden können. Üblicherweise werden vor dem Verlassen der Betriebsstätte A mithilfe einer Sende-Empfangseinrichtung 7 weitere Daten in eine Speichereinrichtung des passiven Transponders 2 geschrieben. Diese Daten können Informationen über die Identität des Transportbehälters 1, das darin befindliche Transportgut, eventuell die vorgeschriebe nen Transportbedingungen, aber auch andere, insbesondere logistische Informationen enthalten.
Bei längeren Lieferwegen könnte die in der passiven Energiespeichereinrichtung 4 gespeicherte Energie jedoch zu gering ausgelegt sein, um eine fortgesetzte Aufzeichnung der Zustandsdaten zu gewährleisten. Daher ist bedarfsweise vorgesehen auch das Transportfahrzeug 8a mit einer oder mehreren Aufladeeinrichtungen 5 zu versehen. Lange Transportwege und damit lange Anlieferungszeiten können jedoch auch die Lagerbedingungen des Transportguts im Inneren der Trolleys 1 negativ beeinflussen. Insbesondere bei hohen Lufttemperaturen und starker Sonneneinstrahlung ist zu befürchten, dass sich der Güterraum des Transportfahrzeugs stark aufheizt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Transportfahrzeug 8a mit einer Sende-Empfangseinrichtung 7 ausgestattet, die in regelmäßigen Abständen die in den Innenräumen der einzelnen Trolleys 1 gemessen Zustandsdaten von den Transpondern abruft und die Daten, gegebenenfalls über eine weitere Datenverarbeitungseinrichtung und falls erforderlich in aufbereiteter Form an ein Ausgabegerät weiterleitet. Das Ausgabegerät kann ein Sichtgerät in Form einer Digitalanzeige oder eines Bildschirm sein, das beispielsweise über die aktuellen Temperaturen im Inneren der Transportbehälter 1 informiert. Es kann aber auch nur in einer optischen und/oder akustischen Warneinrichtung bestehen, die das Personal alarmiert, sobald sich die Lagerbedingungen des Transportguts kritisch verändern. Natürlich kann der Warnhinweis auch in ausführlicher textlicher oder in graphischer Form auf einem Bildschirm ausgegeben werden, eventuell begleitet von einem akustischen Alarmhinweis in verbaler Form, der z.B. über das Bordradio automatisch ausgegeben werden kann.
Auch während der Zwischenlagerung der Trolleys am ersten, d.h. am Abflughafen sind an geeigneten Stellen zweckmäßig Aufladeeinrichtungen 5 und/oder Lesestationen 7 bzw. Sende-Empfangseinrichtungen 7 vorgesehen. Mit dem Verladen der Trolleys 1 in das Flugzeug 8b beginnt die Flugzeit c, während der die fortgesetzte Überwachung der Zustandsdaten in den Innenräumen der Transportbehälter 1 durch geeignet im Flugzeug 8b angeordnete Sende-Empfangseinrichtungen 7 und Aufladestationen 5 gewährleistet wird. Zur Überwachung der Lebensmittel für die Versorgung der Passagiere befinden sich bevorzugt in den Bordküchen (Galleys) geeignete Auflade- 5 und Lesestationen 7. Für allgemeines Frachtgut sind die Auflade- und Lesestationen dagegen zweckmäßig in den Frachträumen angeordnet. Die von den Lesegeräten 7 ermittelten Zustandsdaten werden direkt oder in aufbereiteter Weise so zugänglich gemacht, dass bei einer kritischen Abweichung von den jeweiligen Sollwerten der Zustandsdaten geeignete Maßnahmen getroffen werden können. Dazu sind die Sende- Empfangseinrichtungen 7 zweckmäßig mit dem oder den elektronischen Kontrollsystemen des Flugzeugs 8b verbunden.
Zur Gewährleistung der Sicherheit bezüglich elektromagnetischer Störungen im Flugzeug 8b ist die passive Energiespeichereinrichtung 4 vorzugsweise so ausgelegt, dass ihre Kapazität in etwa zum Überbrücken der Flugdauer c und der Transportzeit für die Transportbehälter 1 vom Zielflughafen zum Empfänger B ausreicht. Dies entspricht in etwa der Gesamttransportzeit T, da die Flugzeit im Allgemeinen den größten Anteil an der Transportdauer hat. Für den Fall, das an Bord von Flugzeugen zumindest eine, vorzugsweise in die Galley integrierte Ladestation vorgesehen ist, kann die zugrunde gelegte notwendige Betriebsdauer der Energiespeichereinrichtung jedoch auch reduziert werden. Die Begrenzung der Kapazität der Energiespeichereinrichtung 4 stellt sicher, dass im Falle einer Fehlfunktion eines Transponders 2 dieser, falls sein Sendesystem aus der passiven Energiespeichereinrichtung 4 Energie ziehen sollte, dies nur über einen sehr begrenzten Zeitraum machen kann. Dennoch ist sichergestellt, dass auch bei der Betriebstätte B des Empfängers, z.B. beim Caterer B noch die Daten für eine eventuelle Fehleranalyse wie zur Identifikation der Trolleys selbst noch erfassbar sind.
2 zeigt die Verwendung erfindungsgemäßer Transportbehälter 1 in einer Bordküche eines erfindungsgemäß ausgestatteten Flugzeugs 8b. Die Trolleys 1 sind im Trolleydepot 10 der Bordküche nebeneinander abgestellt. Jeder Trolley 1 ist mit einem Transponder 2, einer passiven Energiespeichereinrichtung 4, und einer Messeinrichtung 3 ausgestattet. Die Abfrage der Zustandsdaten erfolgt über die Sende-Empfangseinrichtung 7 mithilfe davon ausgesandter elektromagnetischer Impulse, die in der 2 als strichpunktierte Wellenfronten dargestellt sind. Die elektromagnetischen Impulse lösen in den einzelnen Transpondern 2 eine Datenabgabe aus, die in der 2 durch blitzförmige Pfeile illustriert ist. Die Abfolge der Datenabgabe von den Trolleys 1 wird durch entsprechendes Schalten des elektrischen Feldes erreicht.
Mit zunehmendem Abstand zwischen dem Lesegerät 7 und einem Transponder 2 erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Feldstärke des vom Lesegeräts ausgesendeten Impulses nicht mehr zur Initiierung der Datenabgabe ausreicht. Zusätzlich können in der Sichtlinie zwischen Sende-Empfangseinrichtung 7 und Transponder 2 befindliche Gegenstände diese Wahrscheinlichkeit erhöhen. Daher ist es zweckdienlich in der Bordküche mehrere, räumlich verteilt angeordnete Lesestationen 7 vorzusehen.
Zum Sicherstellen der Energieversorgung der Transpondermess- und -speichereinrichtung befinden sich Aufladestationen 5 in der Nähe der passiven Energiespeichereinrichtungen 4 bzw. in der Nähe der sie versorgenden Energiewandlereinrichtungen. Die passiven Energiespeichereinrichtungen 4 werden vorzugsweise induktiv aufgeladen. Aber auch eine optische Energieübertragung mit einem photovoltaischen Empfänger auf Seiten des Transponders kann verwendet werden. Diese ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn hochfrequente elektromagnetische Felder mit Rücksicht auf Vorschriften bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit vermieden werden sollen.
Das Blockschaltbild der 3 zeigt die Komponenten einer erfindungsgemäßen transponderbasierenden Messwerterfassung. Der passive Transponder 2 weist auf einem Mikrochip 6 einen digitalen Schaltkreis auf, der mit einem Kurzzeit-Energiespeicher 11 verbunden ist. Der Kurzzeit-Energiespeicher 11 kann als diskretes Bauelement oder integral mit dem Mikrochip ausgeführt sein. Ein von einer in Reichweite befindlichen Sende-Empfangseinrichtung 7 abgestrahltes elektromagnetisches Feld wird von der Antenne 12 des Transponders 2 in leitungsgebundene elektrische Energie umgewandelt mit welcher der Kurzzeit-Energiespeicher 11 vor der Datenabfrage beaufschlagt wird. Die Kapazität des Kurzzeit-Energiespeichers 11 dient lediglich zur nachfolgenden Datenübertragung an die sie auslösende Sende-Empfangseinrichtung 7.
Die Aufnahme der Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters 1 erfolgt mithilfe einer Messeinrichtung 3. Die Daten werden in einer vorzugsweise auf dem Mikrochip 6 angeordneten Speichereinrichtung 6a gespeichert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf dem Mikrochip eine Steuereinrichtung für ein kontrolliertes Betreiben von Messeinrichtung 3 und Speichereinrichtung 6a angeordnet. Alternativ hierzu kann die Steuereinrichtung auch in die Messeinrichtung 3 integriert ausgeführt sein.
Nach dem Aufladen des Kurzzeit-Energiespeichers 11 werden die Daten auf funktechnischem Weg mittels einer Übertragungseinrichtung an eine Sende-Empfangseinrichtung 7 übertragen, die vom Transportbehälter 1 räumlich getrennt ist, wobei die Übertragungseinrichtung eine Sendestufe und eine Antenne 12 umfasst.
Da der Energiespeicher 11 ausschließlich für die induktive Datenübertragung genutzt wird, kann er durch die Datenübertragung geleert werden, womit er nicht mehr zum Betrieb der Messwerterfassung zur Verfügung steht. Erfindungsgemäß ist daher eine passive Energiespeichereinrichtung 4 vorgesehen, die ebenfalls berührungslos aufladbar ausgestaltet ist, und von einer Energiequelle 5 aufgeladen werden kann. Wie oben ausgeführt, kann das Aufladen z.B. induktiv, photovoltaisch oder mit einer anderen Art der Energiefernübertragung erfolgen. Alternativ zum Aufladen mithilfe einer Aufladestation 5 ist auch ein Aufladen der Energiespeichereinrichtung 4 über die Sende-Empfangseinrichtung 7 möglich, die somit die Funktion der Aufladestation 5 in sich integriert. Im Allgemeinen wird zum Aufladen Energie von einer Aufladestation 5 berührungslos an einen für das jeweilige Übertragungsverfahren passenden Energiewandler übertragen. Die Kapazität der passiven Energiespeichereinrichtung 4 ist so ausgelegt, dass zumindest die Energieversorgung der Messeinrichtung 3 mit der ihr zur Aufnahme der Zustandsdaten zugeordneten Speichereinrichtung und falls erforderlich der Steuereinrichtung zum koordinierten Betrieb von Messeinrichtung 3 und Speichereinrichtung über einen projektierten maximalen Transport- oder Lagerzeitraum ohne externe Nachladung sichergestellt ist, jedoch bei einer unkontrollierten Aktivität der Datenübertragungseinrichtung in kurzer Zeit erschöpft ist. Somit fungiert die passive Energiespeichereinrichtung 4 als angepasste Kapazität zur Durchführung niederenergetischer Mess- und Aufzeichnungsaufgaben, die im Allgemeinen nicht zur Aktivierung der Sendestufe der Übertragungseinrichtung des Transponders 2 ausreicht. In der Folge wird ein wesentlich höherer Sicherheitsabstand in Bezug auf eine elektromagnetischen Verträglichkeitsanforderung erreicht.
Im einfachsten Fall ist der eigentliche Energiespeicher der passiven Energiespeichereinrichtung 4 als Kondensator ausgeführt. Vorzugsweise wird ein elektrochemischer Doppelschichtkondensator verwendet, der eine hohe Kapazität mit einem niedrigen Innenwiderstand verbindet und die gespeicherte Energie über eine festgelegte maximale Zeitspanne abzugeben vermag. Als Stützkondensator überbrückt er die Energieversorgung zwischen zwei Aufladezyklen.
Damit die gespeicherten Daten, insbesondere die gemessenen Zustandsdaten, auch bei einem Ausfall einer Energieversorgung durch die passive Energiespeichereinrichtung 4 nicht verloren gehen, ist zumindest die Speichereinrichtung zur Aufnahme der Zustandsdaten als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt.
Für viele Transportgüter, insbesondere Lebensmittel, stellt die Lagertemperatur in den Transportbehältern die entscheidende Überwachungsgröße dar. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Messeinrichtung 3 daher zur Messung der Temperatur im Innenraum des Transportbehälters ausgebildet. Sie kann als einfacher passiver Sensor, beispielsweise in Form eines PTC-Elements ausgeführt sein, aber auch als aktiver Sensor, der den Temperaturmesswert digital ausgibt.
Die Messeinrichtung 3 kann auch für das Erfassen anderer Zustandsparameter im Innenraum des Transportbehälters 1 ausgebildet sein. Bei empfindlichen Transportgütern sind dies neben der Temperatur insbesondere Feuchtigkeit, Druck und Schockbelastungen. In einer vielseitigen Ausführungsform der Erfindung werden von einer Messeinrichtung 3 zwei oder mehrere Zustandsparameter gleichzeitig oder in korrelierenden Zeitabständen erfasst, sodass eine umfassende Zustandsbeschreibung ermöglicht wird. Diese kann vorteilhaft ergänzt werden, indem in Relation zu den Zustandsdaten oder mit den Zustandsdaten selbst Daten gespeichert werden, welche die Umstände, beispielsweise den Zeitpunkt, der jeweiligen Messung der Zustandsdaten betreffen.
Das Flussdiagramm der 4 zeigt die Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum eines der oben beschriebenen Transportbehälter. Nach dem Beginn des Verfahrens wird an die passive Energiespeichereinrichtung 4 im Schritt S1 mittels einer Aufladestation 5 berührungslos Energie übertragen. Damit wird das nachfolgende Messen von Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters 1 (Schritt S2) ermöglicht. Die gemessenen Zustandsdaten werden schließlich in Schritt S3 in einer Speichereinrichtung des Transportbehälters gespeichert. Dies kann sukzessive erfolgen, d.h. jeder gemessene Wert wird jeweils unmittelbar nach seiner Messung gespeichert, aber auch als Sammelspeicherung, sodass die von der Messeinrichtung ermittelten Zustandsdaten erst auf Anforderung in die zugeordnete Speichereinrichtung des Transponders 2 gesammelt übertragen werden. In Schritt S4 werden die gespeicherten Zustandsdaten an eine, die Daten abrufende Sende-Empfangseinrichtung 7 übertragen. Die von der Sende-Empfangseinrichtung 7 übertragene Energie lädt gleichzeitig den für die Durchführung des Übertragungsvorgangs vorgesehenen Energiespeicher 11, der unabhängig hiervon auch Energie von der Aufladestation 5 erhalten kann. Außerdem kann die von der Sende-Empfangseinrichtung 7 abgestrahlte Energie weiterhin auch zum Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung 4 verwendet werden, womit sie die Funktion der Aufladestation 5 in sich integrieren würde.
Außer den Zustandsdaten können im Rahmen des Übertragungsvorgangs noch weitere Daten übertragen werden, wie z.B. Daten bezüglich der Identität des Transportbehälters 1 selbst, Angaben über das Füll- bzw. Transportgut im Trolley 1, aber auch über die zuvor erwähnten Umstände der jeweiligen Messungen. Die vom Transponder 2 des Transportbehälters 1 erhaltenen Daten werden vorzugsweise in Schritt S5 an eine Datenverarbeitungsanlage zur weiteren Bearbeitung oder Auswertung weitergeleitet. Schließlich können in Schritt S6 die übertragenen Daten oder das Ergebnis der Auswertung, wie oben erwähnt, in visueller oder akustischer Form ausgegeben werden.
Die vorgestellte Erfindung gewährleistet eine lückenlose Überwachung der Bedingungen, denen Transportgüter in Trolleys 1 ausgesetzt sind. Sie ermöglicht damit vor allem eine zuverlässige Kontrolle, ob beim Transport von Lebensmitteln die internationalen HACCP-Regelungen eingehalten werden. Mit der berührungslos aufladbaren passiven Energiespeichereinrichtung kann eine kontinuierliche bzw. regelmäßige Messwertaufzeichnung sichergestellt werden, wobei gleichzeitig die hohen Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit in sensitiven Bereichen eingehalten werden.
Auch wenn die Erfindung im Wesentlichen mit Bezug auf den Luftverkehr beschrieben wurde, ist die Erfindung nur durch den Gegenstand der Patentansprüche beschränkt. Insbesondere ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung ganz allgemein auch den Transport von Gütern in Transportbehältern umfasst.

1: Trolley, Tranportbehälter
2: Transponder
3: Messeinrichtung
4: passive Energiespeichereinrichtung
5: Aufladeeinrichtung, Aufladestation
6: Mikrochip
6a: Speichereinrichtung
7: Sende-Empfangseinrichtung, Lesestation, Basisstation
8a: Transportfahrzeug
8b: Flugzeug
9: Ausgabeeinrichtung, Anzeigeeinrichtung, Warneinrichtung
10: Trolleydepot
11: Kurzzeit-Energiespeicher
12: Transponderantenne
A: Lieferant
B: Empfänger
a: Transportdauer Lieferant-Abflughafen
b: Zwischenlagerzeit am Abflughafen
c: Flugdauer
d: Zwischenlagerzeit am Zielflughafen
e: Transportdauer Zielflughafen-Empfänger
T: Gesamttransportdauer
t₁: Überwachungszeitraum bis zur Essensausgabe
S0–S7: Verfahrensschritte

Claims

Transportbehälter mit – einer Messeinrichtung (3) zur Messung von Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters (1), – einer Speichereinrichtung zur Speicherung eines oder mehrerer der von der Messeinrichtung gemessenen Zustandsdaten, – einer Übertragungseinrichtung (12), die zur Funkübertragung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten an eine außerhalb des Transportbehälters befindliche Sende-Empfangseinrichtung (7) ausgebildet ist, und – einer passiven Energiespeichereinrichtung (4) für die Versorgung von zumindest der Messeinrichtung und der Speichereinrichtung mit elektrischer Energie, wobei die Energieversorgung und die Aktivierung der Übertragungseinrichtung (12) mittels eines von der Sende-Empfangseinrichtung (7) ausgestrahlten elektromagnetischen Feldes erfolgt und wobei die passive Energiespeichereinrichtung berührungslos aufladbar ausgeführt ist.
Transportbehälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung zumindest der Messeinrichtung (3) und der Speichereinrichtung.
Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) zur Messung einer Temperatur im Innenraum des Transportbehälters ausgebildet ist.
Transportbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) zur Messung einer Feuchtigkeit und/oder eines Drucks im Innenraum des Transportbehälters ausgebildet ist.
Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) zur Messung einer Schockbelastung eines Füllguts im Innenraum des Transportbehälters ausgebildet ist.
Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung zur Speicherung der von der Messeinrichtung gemessenen Zustandsdaten in Relation zum Messzeitpunkt der jeweiligen Zustandsdaten ausgebildet ist.
Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Energiespeichereinrichtung (4) als Kondensator ausgeführt ist.
Transportbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Energiespeichereinrichtung (4) als elektrochemischer Doppelschichtkondensator ausgeführt ist.
Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Energiespeichervermögens der passiven Energiespeichereinrichtung (4) dem Produkt aus einer vorgegebenen Zeitspanne und der durchschnittlichen Aufnahme elektrischer Leistung der von der passiven Energiespeichereinrichtung (4) versorgten Einrichtungen entspricht.
Vorrichtung zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum eines oder mehrerer Transportbehälter mit – zumindest einem Transportbehälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, – zumindest einer Aufladestation (5) zum berührungsfreien Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung (4), und – zumindest einer Sende-Empfangseinheit (7), die wenigstens zum Versorgen der Übertragungseinrichtung (12) mit Energie und zum Empfangen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinheit (7) zum Empfang weiterer Daten des einen oder der mehreren Transportbehälter ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Daten die Identität eines Transportbehälters und/oder Angaben über das Füllgut dieses Transportbehälters und/oder Angaben über die Umstände der Messung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten repräsentieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zum Beladen und/oder Transport und/oder zur Lagerung eines Transportbehälters (1) ausgebildeten Position eine Aufladestation (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Empfangseinrichtung (7) zum Schreiben von Daten in eine Speichereinrichtung eines Transportbehälters (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zum Beladen und/oder Transport und/oder zur Lagerung eines Transportbehälters (1) und/oder als Transportziel ausgebildeten Position eine Sende-Empfangseinrichtung (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch ein Sichtgerät zur Darstellung von zumindest der, von der Sende-Empfangseinheit (7) empfangen Daten.
Verfahren zum Erfassen von Zustandsdaten im Innenraum zumindest eines Transportbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – berührungsloses Aufladen der passiven Energiespeichereinrichtung (4) des Transportbehälters (1) mit einer Aufladestation (5), – Messen der Zustandsdaten im Innenraum des Transportbehälters (1) mithilfe der Messeinrichtung (3) des Transportbehälters (1), – Speichern der gemessenen Zustandsdaten in einer Speichereinrichtung des Transportbehälters, und – Übertragen der gespeicherten Zustandsdaten an eine die Daten abrufende Sende-Empfangseinrichtung (7).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsdaten eine Temperatur und/oder eine Feuchtigkeit und/oder einen Druck und/oder eine Schockbelastung im Innenraum eines Transportbehälters (1) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit den gemessenen Zustandsdaten weitere Daten an die Sende-Empfangseinrichtung (7) übertragen werden, wobei die weiteren Daten die Identität eines Transportbehälters und/oder Angaben über das Transportgut dieses Transportbehälters und/oder Angaben über die Umstände der Messung der in der Speichereinrichtung gespeicherten Zustandsdaten repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sende-Empfangseinrichtung (7) empfangenen Daten von einer Datenverarbeitungsvorrichtung abgerufen werden und/oder an die Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sende-Empfangseinrichtung (7) empfangenen Daten an einem Sichtgerät dargestellt werden.