Giám sát container lạnh (reefer) tại cảng: thiết bị, dữ liệu, cảnh báo

Một container thuỷ sản đông lạnh bị rút phích điện để chuyển vị trí trong bãi, rồi cắm lại vào ổ khác. Ổ mới có cầu dao chưa bật. Vòng kiểm tra tay kế tiếp là bốn tiếng sau. Khi phát hiện, nhiệt độ hàng đã vượt ngưỡng hợp đồng; hãng tàu, chủ hàng và cảng mất nhiều tuần để phân định trách nhiệm cho lô hàng bị khiếu nại.

Container lạnh (reefer) là một kho lạnh thu nhỏ có máy nén riêng, chỉ sống khi được cắm điện. Tại bãi cảng, hàng trăm tới hàng nghìn container như vậy cắm vào các giàn ổ điện (reefer rack), chờ lên tàu hoặc chờ giao. Việc giám sát chúng thường dựa vào nhân viên đi vòng kiểm tra màn hình bộ điều khiển trên từng container. Giữa hai vòng kiểm tra là khoảng trống mà mọi sự cố có thể xảy ra.

Giám sát container lạnh từ xa lấp khoảng trống đó. Bài này trình bày hai cách tiếp cận (thiết bị gắn trên container và thiết bị phía bãi), thông số của các thiết bị tiêu biểu, và những yêu cầu môi trường mà thiết bị ngoài bãi cảng phải chịu.

Những sự cố thường gặp với reefer trong bãi

• Mất điện: rút phích khi chuyển vị trí, cắm vào ổ chưa bật, cầu dao nhảy, mất điện cả giàn.
• Cài đặt sai: nhiệt độ đặt không khớp chỉ dẫn của lô hàng, sai chế độ thông gió hoặc kiểm soát khí.
• Hỏng máy lạnh: máy nén, quạt, dàn ngưng báo lỗi nhưng không ai thấy màn hình.
• Nhiệt độ lệch dần: cửa đóng không kín, hàng xếp chặn luồng gió, nhiệt độ lên chậm không gây báo lỗi ngay.

Điểm chung: phát hiện càng muộn thì thiệt hại càng lớn, và khi không có dữ liệu ghi liên tục thì rất khó chứng minh sự cố xảy ra lúc nào, ở đâu, lỗi của ai.

Cách 1: thiết bị viễn thông gắn trên container

Hãng tàu và công ty cho thuê container ngày càng gắn thiết bị viễn thông (telematics) lên chính container lạnh. Thiết bị đọc dữ liệu từ bộ điều khiển máy lạnh và gửi về qua mạng di động, theo container suốt hành trình từ kho chủ hàng, qua cảng, lên tàu.

Lấy ORBCOMM CT 3600 làm ví dụ, datasheet ghi:

• Lắp đặt: bên trong tủ điều khiển của container lạnh, vào khe mở rộng RMM/PLM trên giá đỡ, không cần khoan vỏ container; ăng-ten di động, GPS, BLE cũng đặt trong tủ.
• Kết nối: 4G LTE Cat 1 (có hỗ trợ 3G/2G), BLE; định vị GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS.
• Chức năng: cảnh báo khi nhiệt độ hoặc chỉ số lệch khỏi ngưỡng, kiểm tra trước chuyến (pre-trip inspection) từ xa, chỉnh thông số máy lạnh từ bờ, hàng rào địa lý (geofence) để biết khi container vào, ra cảng, bãi, depot.
• Lưu trữ: hơn 2.000 bản tin khi mất sóng.
• Môi trường: nhiệt độ làm việc −40 đến 85 °C (pin trong −40 đến 70 °C), IP54 khi cắm đủ đầu nối, rung theo AAR S-9401 và MIL-STD-810H, vỏ chống cháy UL94 V-0.
• Nguồn: 15–36 VAC hoặc 9–32 VDC, có bảo vệ quá áp; pin trong 3,6 Ah.

Chi tiết pin trong đáng chú ý với tình huống ở đầu bài: thiết bị có nguồn dự phòng riêng nên vẫn hoạt động khi container bị rút điện. Khi mua, nên xác nhận với nhà cung cấp cấu hình cảnh báo mất nguồn chính và thời gian thiết bị còn gửi tin được bằng pin.

Hạn chế của cách này với cảng: thiết bị thuộc về hãng tàu, dữ liệu đi về hệ thống của hãng tàu. Cảng chỉ nhận được nếu có thoả thuận chia sẻ, và không phải container nào cũng có thiết bị.

Cách 2: giám sát từ phía bãi

Cảng muốn giám sát mọi container cắm vào bãi của mình, bất kể của hãng tàu nào. Cách làm là gắn thiết bị ở phía giàn ổ điện: đọc dữ liệu bộ điều khiển container qua đường dây điện (truyền dữ liệu trên dây nguồn, power line), hoặc tối thiểu là đo dòng điện và trạng thái cầu dao từng ổ. Chuẩn ISO 10368 quy định việc giám sát tình trạng container lạnh từ xa, trong đó có truyền dữ liệu qua đường dây điện; khe mở rộng "RMM/PLM" nhắc tới trong datasheet ở trên là vị trí trong tủ điều khiển container thường dành cho mô-đun giám sát từ xa.

Dữ liệu từ các giàn ổ được gom về bằng gateway đặt ở tủ điện của giàn, rồi đẩy lên hệ thống quản lý bãi.

Yêu cầu với gateway phía bãi, đối chiếu với datasheet Advantech ECU-1251D:

• Chịu nhiệt ngoài trời: tủ điện giàn reefer đặt giữa bãi phơi nắng. ECU-1251D hoạt động −40 đến 70 °C, độ ẩm 5–95% không ngưng tụ.
• Đọc nhiều loại thiết bị: 2 cổng RS-232/RS-485 và 2 cổng Ethernet, hỗ trợ Modbus TCP/RTU, IEC 60870-5-104, hơn 100 driver PLC; đọc được đồng hồ điện của giàn và các mô-đun giám sát ổ cắm.
• Đọc trạng thái cầu dao: 4 DI và 4 DO cách ly 2.000 VDC, dùng báo cầu dao nhảy hoặc tủ bị mở.
• Gửi dữ liệu: MQTT lên hệ thống trung tâm; khe mini PCIe cho 4G với hai khe SIM dự phòng khi không kéo được cáp mạng ra giữa bãi.
• Không mất dữ liệu: ghi dữ liệu thời gian thực vào thẻ SD khi mạng gián đoạn.
• Nguồn: 10–30 VDC, công suất điển hình 2,5 W.

So sánh hai cách

Hai cách không loại trừ nhau. Cảng lớn thường kết hợp: giám sát phía bãi cho mọi container, cộng dữ liệu từ thiết bị trên container khi hãng tàu chia sẻ.

Dữ liệu dùng vào việc gì?

1. Cảnh báo tức thì: mất điện, nhiệt độ lệch ngưỡng, máy lạnh báo lỗi, gửi tới điện thoại của tổ kỹ thuật reefer thay vì chờ vòng kiểm tra.
2. Bằng chứng khi có khiếu nại: dữ liệu ghi liên tục cho biết nhiệt độ và nguồn điện của container trong suốt thời gian ở bãi, giúp phân định trách nhiệm nhanh.
3. Điều phối: biết giàn nào còn ổ trống, container nào sắp lên tàu cần rút điện, nối với hệ thống điều hành bến.
4. Điện năng: giàn reefer là phụ tải điện lớn của cảng; đo theo giàn giúp phát hiện ổ hỏng, container tiêu thụ bất thường.

Cách IoT được dùng trong khâu giải phóng container nói chung có trong bài giải phóng container hiệu quả và an toàn tại cảng bằng công nghệ IoT. Nguyên tắc giám sát nhiệt độ theo thời gian thực cho kho lạnh cố định ở bài giám sát kho lạnh theo thời gian thực.

Lưu ý lắp đặt ngoài bãi

• Tủ điện giàn reefer cần chống nước, chống ngưng tụ, chống ăn mòn muối; thiết bị bên trong chọn theo nhiệt độ trong tủ lúc nắng nhất.
• Sóng di động giữa bãi container bị che bởi các chồng container kim loại cao nhiều tầng; khảo sát sóng khi bãi đầy, cân nhắc ăng-ten ngoài tủ.
• Nguồn cho gateway lấy từ bộ nguồn DC riêng có bảo vệ, không để thiết bị giám sát tắt cùng lúc với sự cố nó cần báo.
• Chống sét cho đường tín hiệu và nguồn của tủ, vì giàn reefer thường là kết cấu kim loại cao giữa bãi.

Câu hỏi thường gặp

Đã có nhân viên đi kiểm tra, có cần giám sát từ xa không?

Vòng kiểm tra tay vẫn cần để xử lý sự cố tại chỗ. Giám sát từ xa rút ngắn thời gian từ lúc sự cố xảy ra tới lúc có người biết, và để lại dữ liệu làm bằng chứng.

Container không có thiết bị viễn thông thì cảng giám sát bằng gì?

Bằng thiết bị phía bãi: tối thiểu đo dòng điện và trạng thái cầu dao từng ổ để biết container có đang được cấp điện và máy lạnh có chạy không.

Dữ liệu có đưa vào hệ thống điều hành bến được không?

Được nếu gateway hỗ trợ giao thức phù hợp (MQTT, Modbus TCP, cơ sở dữ liệu) và hệ thống điều hành có giao diện nhận. Nên thống nhất định dạng dữ liệu với nhà cung cấp phần mềm từ đầu.

IPC247 hỗ trợ gì

IPC247 phân phối gateway công nghiệp, máy tính công nghiệp, switch và thiết bị không dây Advantech cho cảng và kho lạnh. Chúng tôi tư vấn cấu hình gateway theo số giàn reefer và loại thiết bị cần đọc, cho mượn thiết bị để thử tại bãi, giao hàng và hỗ trợ kỹ thuật khi tích hợp với hệ thống quản lý. Gửi cho chúng tôi sơ đồ bãi reefer và danh sách thiết bị hiện có để nhận đề xuất.

Nguồn tham khảo

• Datasheet ORBCOMM CT 3600 (orbcomm.com)
• Trang sản phẩm ORBCOMM CT 3600 (orbcomm.com)
• Datasheet Advantech ECU-1251D (advantech.com)
• Trang sản phẩm Advantech ECU-1251D (advantech.com)