RFID和GpsOne在港口集装箱货运管理中的应用

      GpsOne定位技术实际上是一种应用和改善GPS技术的方案，又称为辅助GPS（Assistant GPS）定位技术。

　　GpsOne移动定位技术，结合了GPS卫星信号和CDMA网络信号进行混合定位。在终端能够接收到GPS卫星信号时采用GPS定位方式，当终端在室内或者接受卫星信号不好的环境时采用CDMA基站接收的辅助GPS卫星信号实现辅助定位，满足室内室外的全覆盖定位。同时，环能够有效的利用CDMA的通信技术完成远程信息交换。

   RFID（无线射频识别，Radio Frequency Identification）非接触式射频自动识别技术是目前在物流、仓储管理中应用的最热门技术之一，是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。和传统的磁卡、IC卡相比，射频卡最大的优点就在于非接触自动识别技术，因此完成识别工作时无须人工干预，适合于实现系统的自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。

　　在集装箱出入港口、货物统计、位置调整、货物补充、安全监控以及定时跟踪、调度是港口现代管理的一大课题。利用RFID技术，可实现对集装箱进行时时有效的识别管理；利用GpsOne技术对集装箱状况进行及时、准确、高效的位置标定跟踪、调度监控。

　　集当代技术公司研发、工程团队四年多心血自主开发、具有自主知识产权的DRF8x0x系列的RFID产品、以及DPS8xox系列GpsOne产品， 能够有效完成港口的各类集装箱管理需求任务，是现代物流管理必备的高科技工具。

　　1、项目特点

　　项目最大特点就是结合了当代技术有限公司成熟的智能卡技术、无线通信技术、先进的软件技术，把各种成熟技术有机整合，应用于集装箱进出闸口、堆积、运输监控等实际工程的需求。

　　●在港口闸口，应用非接触式智能RFID卡，利用当代技术DRF8900型固定阅读器对出入港集装箱身份编号进行自动识别管理，对所载物品进行快速汇总统计。智能卡管理是各类管理体系信息化管理的基础和方向；

　　●对于集中堆放得集装箱，通过当代技术公司DRF8901型车载/DRF8800型手持移动式阅读器，对箱体安装的RFID卡快速辨别阅读，对集装箱及其装载物资进行统计汇总。

　　●无论是堆积集装箱还是移动集装箱，应用当代技术有限公司的DPS8901型GpsOne定位通信设备，不仅可以完成即时位置信息跟踪、监控，还可以随时通过联通CDMA网络读取锁定目标中由RFID提供的物资信息。

　　2、系统功能说明 

　　该装置分两个子系统与一个监控指挥调度中心：

　　●子系统之一为由当代技术提供的RFID读写系统，其由两块构成：一部分是微波信号识别器（阅读器）， 即出入闸口通讯器，它安装在港口各个出入闸口； 第二部分为电子标签，系统为每一格集装箱配备一张经过注册的电子标签，它安装在集装箱适当位置，该模块内部有身份识别代码以及箱内物品信息码。 当要出入仓库的集装箱到达闸口8～12米处时，阅读器检测到集装箱的存在，启动闸口通讯器，检测前来集装箱的电子标签内的身份代码（ID），ID以微波的形式加载并发射到通讯器，通讯器中的信息数据库对该集装箱进行核对及统计，通过通信网络将信息上传指挥中心。整个系统响应时间仅0.3秒。

　　当要对货场堆积的集装箱进行统计管理时，当代技术提供的车载RFID阅读器完成此项任务：使用DRF8902四端口设备，在工作车身安装四副阅读天线，利用车体的移动，在8～12米的距离范围中对移动路线两侧的集装箱进行数据采集统计。

　　●子系统之二为由当代技术提供的DPS8901 GpsOne通信定位终端系统，通过指挥调度中心的远程激发可实现集装箱远程位置信息、即时状况等信息的采集监控。其提供的位置误差约在5-10m。在诸如地下仓库之类接收不到GPS卫星信号的状况下，位置误差约在50m左右。

　　●指挥调度中心

　　完成港口各出入闸口、集装箱各类信息的接收、统计整理，处理紧急事件的发生。特别的，对于配备GpsOne装备的系统，指挥中心具备位置信息显示功能（GIS），能够时时在显示屏幕上监视目标的即时地理位置，并通过对显示地图的局部放大更精确地实施紧急状况处理及货物补充。对于防盗、防火、紧急调整有着极其重要的及时性。 

    3、系统构成

　　由附在集装箱上的电子标签、港口出入闸口的收发天线、标签阅读器、GpsOne定位通信装备、后台管理平台及内部通信网络等构成。

　　● 指挥调度中心设备（计算机、GIS地图软件、物流管理软件等）

　　●入闸口设备（入口通讯器、标签阅读器等）

　　●出闸口设备（与入口设备基本相同）l 电子标签（与注册数相同）

　　● GpsOne定位导航装备

　　4、工作流程

　　●RFID天线受阅读器控制不断发射电波搜寻，当集装箱通过港口管理闸口收发信机时，收发信机被触发，发射出能唯一表明通过闸口集装箱身份的代码信息( 如集装箱编码、类别、吨位等及来源地或目的地等 )，并同时接收辨别检验、录像存储信息，出入港口管理站收发信机接收信号后，经处理传输到计算机系统，进行数据管理及存档，以备查询。进行信息存储（入港）或信息对比（出港），确认后正常放行。
　　● 集装箱携带GpsOne，接受RFID发来的物资管理信息，一旦调度中心遥控触发，立即返回目标地理位置信息与物资管理信息到中心。同时，指挥中心可通过GIS界面监控每一GpsOne携带集装箱的具体地理位置。

　　5、方案难点分析

　　●射频卡的使用

　　本方案中，考虑到射频卡使用特点，在方案中使用的射频卡包括两种：集成电路固化式、现场无线改写式二类。

　　其中，集成固化式电子标签内的信息一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入，其保存的信息是一成不变的；现场无线改写式电子标签具有特定的改写指令，电子标签内保存的信息也位于其中的E2存贮区。一般情况下改写电子标签数据所需时间远大于读取电子标签数据所需时间。且写入距离大约是读取距离的40%～80%。

　　将记录有集装箱位置、物品类别、数量等数据的射频卡安装在集装箱上，借助射频识别技术，就可以确定集装箱在货场内的确切位置，在移动时可以将更新的数据写入射频卡（现场无线改写类）。系统还可以识别未被允许的集装箱移动，有利于管理和安全。特别的，对集装箱内部的物品表贴较为简单的射频卡（集成电路固化类），以便于箱中物料的记载统计。考虑到箱内物品形体各异，且摆放的便捷性，一件物品具有一个标签会有问题，只有几个标签贴在一个物品上以确保所有时候都有一个标签是可以看见的。这一点在采用便携式采集装备上是非常必要的。特别提醒一点，对于金属类物资，圆柱金属引起的射频卡天线功率辐射性能下降是最严重的，在它与天线距离50mm的时候，反回的信号下降大于20 dB。天线与物体的中心距离分开到100—150mm的时候，反回信号下降约10 到12 dB。在与天线距离100mm的时候，测量了几瓶水（塑料和玻璃），反回信号降低大于10 dB。这样在对箱内此类物品信息统计时起有效采集距离就会大为缩小。同样的，由于集装箱均采用金属制造，且箱体在堆积过程中叠摞重压较为严重，故RFID标签在集装箱上的安装要采取多方位、多表面安装方式，确保数据采集过程中的快捷性与完整性。

　　● 阅读器的使用

　　阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主-从原则)；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。

　　当代技术有限公司的阅读器分为固定式阅读器与移动式阅读器两种：

　　DRF8900固定式阅读器应用是设置在需要控制物品出入的门口进行管理数据采集系统。其末端可直接连接调度管理计算机完成数据汇集及监控。

　　DRF8901移动式阅读器是公司针对港口码头专门设计推出的车载式阅读器，其后端直接与便携笔记本连接，笔记本中安装有专用软件与数据库，也可通过无线网桥的模式与调度中心通信，通过无线电波数据传输方式（RFDC）实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在笔记本电脑中，再通过有线方式向主计算机系统传输数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。