淺談RFID技術(shù)港口集裝箱物流應(yīng)用

　自911事件后，各國(guó)港口采取了一系列的反恐行動(dòng)，其目的就在于提升集裝箱運(yùn)輸?shù)陌踩耘c運(yùn)輸效率。其中，美國(guó)主導(dǎo)了多項(xiàng)運(yùn)輸安全操作措施，像“集裝箱安全計(jì)劃（簡(jiǎn)稱CSI ）”、“美國(guó)海關(guān)貿(mào)易伙伴反恐方案（簡(jiǎn)稱CTPAT）”、及“商業(yè)營(yíng)運(yùn)安全計(jì)劃（簡(jiǎn)稱OSC）”、“【無(wú)線之家】 24小時(shí)提前貨物通報(bào)（簡(jiǎn)稱ACD 或AMR）”及由國(guó)際民間組織推動(dòng)的“智能與安全貿(mào)易通道”（簡(jiǎn)稱SST）等多項(xiàng)安全防護(hù)措施。目前全球共計(jì)有18個(gè)國(guó)家38個(gè)港口參與集裝箱安全計(jì)劃。

　　射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，縮寫RFID），射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。在無(wú)線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)的基本思想是，通過(guò)采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)各類物體或設(shè)備 （人員、物品） 在不同狀態(tài)（移動(dòng)、靜止或惡劣環(huán)境）下的自動(dòng)識(shí)別和管理。

　　從信息傳遞的基本原理來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞），在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

　　安全之旅四個(gè)端點(diǎn)

　　建置CTPAT/SST系統(tǒng)的工作內(nèi)容包括了TSS（Transportation Security System）運(yùn)輸安全管理系統(tǒng)的導(dǎo)入、RFID 無(wú)線射頻硬件建置以及由某單位提供集裝箱現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息轉(zhuǎn)換成TSS系統(tǒng)對(duì)外接口信息等三部分及其整合。

　　S港有300個(gè)需裝載RFID電子標(biāo)簽的集裝箱。集裝箱分別從貨主端與集裝箱倉(cāng)儲(chǔ)端兩種不同特性的作業(yè)模式開始進(jìn)行實(shí)施，所有實(shí)施集裝箱均在S港碼頭裝船。

　　系統(tǒng)分為兩種作業(yè)模式，一種是針對(duì)儲(chǔ)運(yùn)中心的出口集裝箱加裝RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)施，一種是直接在貨主端的出口集裝箱加裝RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)施，兩種作業(yè)模式的集裝箱，均由集裝箱車將集裝箱運(yùn)送到S港口碼頭的集裝箱場(chǎng)。以下分別依作業(yè)特性說(shuō)明。

　　1.儲(chǔ)運(yùn)中心與貨主端

　　儲(chǔ)運(yùn)中心的集裝箱作業(yè)主要是貨主將貨物運(yùn)送至儲(chǔ)運(yùn)中心，在出口貨物經(jīng)海關(guān)核準(zhǔn)放行后，由儲(chǔ)運(yùn)中心進(jìn)行貨物裝箱作業(yè)，并在完成裝箱作業(yè)的集裝箱上加裝電子標(biāo)簽鎖，并以手持終端機(jī)啟動(dòng)RFID 電子標(biāo)簽鎖。

　　在貨主端的作業(yè)模式是貨主完成出口集裝箱裝箱作業(yè)后，在集裝箱上加裝RFID電子標(biāo)簽并以手持終端機(jī)啟動(dòng)RFID電子標(biāo)簽，再由集裝箱運(yùn)輸公司將集裝箱運(yùn)往碼頭集裝箱場(chǎng)。待集裝箱進(jìn)入港口后，系統(tǒng)透過(guò)RFID讀取器實(shí)時(shí)紀(jì)錄集裝箱到達(dá)的時(shí)間與集裝箱的安全狀態(tài)，并實(shí)時(shí)將信息傳至TSS系統(tǒng)。

　　目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無(wú)源和有源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無(wú)源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。其實(shí)RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作， 也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用。通過(guò)讀寫器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用。 磁場(chǎng)區(qū)域能夠很好的被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降的太快。

　　其實(shí)RFID技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作， 也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用。通過(guò)讀寫器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用。 磁場(chǎng)區(qū)域能夠很好的被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降的太快。

　　儲(chǔ)運(yùn)中心與貨主除了以手持終端機(jī)啟動(dòng)RFID電子標(biāo)簽，將集裝箱信息通過(guò)Wireless LAN 或GPRS 傳輸方式傳送至TSS 系統(tǒng)外，同時(shí)，必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄事先預(yù)設(shè)的賬戶，并在TSS 系統(tǒng)上維護(hù)測(cè)試集裝箱的艙單資料。

　　2. 集裝箱裝船港

　　集裝箱進(jìn)場(chǎng)信息經(jīng)過(guò)碼頭集裝箱場(chǎng)的港口管理系統(tǒng)確認(rèn)后，集裝箱場(chǎng)的集裝箱監(jiān)控作業(yè)就開始由RFID 監(jiān)控讀取器進(jìn)行全程監(jiān)控。當(dāng)集裝箱開始裝船作業(yè)時(shí)，架設(shè)在船邊的橋式起重機(jī)上的RFID讀取器記載集裝箱裝船作業(yè)的時(shí)間，同時(shí)確認(rèn)該集裝箱的安全狀態(tài)，確保裝上船的集裝箱為“Secured”狀態(tài)，之后集裝箱船即經(jīng)由海運(yùn)路線前往國(guó)外某港。

　　3.集裝箱卸船港

　　集裝箱船進(jìn)港?？看a頭后，經(jīng)由卸貨用橋式起重機(jī)將集裝箱調(diào)至集裝箱場(chǎng)后，由當(dāng)?shù)氐陌踩鳂I(yè)人員，以手持終端機(jī)，取得集裝箱到港的信息，再由安全作業(yè)人員以手持終端機(jī)解除RFID電子標(biāo)簽的功能，最后用工具將RFID電子標(biāo)簽自集裝箱剪下。

　　4.收貨人端

　　部分集裝箱是直接運(yùn)送到當(dāng)?shù)厥肇浫怂谖恢?。收貨人在收到集裝箱之后，直接剪斷電子標(biāo)簽的插拴，完成集裝箱的安全的旅程。

　　安全之旅三級(jí)定義

　　1.儲(chǔ)運(yùn)中心

　　集裝箱倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)內(nèi)的出口管制車道上方，設(shè)置一組RFID 觸發(fā)器與RFID讀取器，傳送至集裝箱倉(cāng)儲(chǔ)辦公大樓信息室內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)工作服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)工作服務(wù)器再將信息傳回至TSS系統(tǒng)，啟動(dòng)陸路運(yùn)輸?shù)募b箱安全監(jiān)控。

　　2.碼頭集裝箱場(chǎng)

　　碼頭集裝箱場(chǎng)內(nèi)一共設(shè)置兩組RFID 閱讀器，分別是控制中心RFID進(jìn)場(chǎng)讀取器、集裝箱場(chǎng)內(nèi)RFID監(jiān)控閱讀器。

　　港口控制中心設(shè)置的RFID進(jìn)場(chǎng)閱讀器可主動(dòng)讀取裝有RFID電子標(biāo)簽的集裝箱進(jìn)場(chǎng)信息，配合現(xiàn)場(chǎng)既有的設(shè)施，閱讀器安裝在獨(dú)立燈桿上，離地約5米的高度，讀取范圍為9米。

　　集裝箱場(chǎng)內(nèi)RFID監(jiān)控閱讀器則配合場(chǎng)內(nèi)跨載機(jī)，分別裝置在RT1、RT4、RT5、RT8等4個(gè)機(jī)組上，以便監(jiān)控港口內(nèi)裝有RFID電子標(biāo)簽集裝箱的安全狀態(tài)。

　　RFID讀取器將讀取到的集裝箱信息透過(guò)港口本身的光纖網(wǎng)絡(luò)，傳送至辦公大樓信息室內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)工作服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)工作服務(wù)器再將信息傳回至TSS系統(tǒng)，啟動(dòng)海運(yùn)運(yùn)輸?shù)募b箱安全監(jiān)控。

　　3.安全狀態(tài)數(shù)據(jù)分析

　　TSS系統(tǒng)以集裝箱安全警報(bào)信息對(duì)集裝箱的安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，該信息依其對(duì)集裝箱安全影響的嚴(yán)重程度可分別歸類為“Tamper”（嚴(yán)重）、 “Suspect”（中等）、“Alert”（注意）三種等級(jí)。TSS系統(tǒng)若是出現(xiàn)“Suspect”信息，處置方式則可通過(guò)TSS系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)接口查證集裝箱發(fā)生安全警報(bào)信息的原因，之后恢復(fù)集裝箱的安全狀態(tài)。TSS系統(tǒng)若是出現(xiàn)“Alert”信息，基本上“Alert”將不會(huì)危及集裝箱安全，系統(tǒng)管理人員則必須了解啟動(dòng)信息的原因，并對(duì)相關(guān)配合單位進(jìn)行協(xié)調(diào)，以避免類似事件再度發(fā)生。

　　海外案例

　　韓國(guó)政府加強(qiáng)國(guó)際集裝箱管理

　　韓國(guó)政府去年整個(gè)夏天一直在策劃“智能集裝箱”項(xiàng)目，2004年12月正式推出并資助了這個(gè)計(jì)劃。安裝有Savi生產(chǎn)的智能標(biāo)簽和傳感設(shè)備的智能集裝箱，在Savi的運(yùn)輸安全系統(tǒng)（TSS）軟件的監(jiān)控下，從釜山港口運(yùn)往美國(guó)西海岸和歐洲主要的港口。

　　案例

　　港口應(yīng)用RFID的意義

　　每年大約有58億噸的貨物，即全球貿(mào)易量的80%通過(guò)海運(yùn)進(jìn)行，但大約只有5%的集裝箱會(huì)受檢測(cè)。如何保護(hù)由46000只海船運(yùn)往全球4000個(gè)港口的 1100萬(wàn)個(gè)集裝箱的安全，超高頻系統(tǒng)通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無(wú)源可達(dá)10m左右。主要是通過(guò)電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

　　港口應(yīng)用中存在的問(wèn)題

　　缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

　　當(dāng)前制約RFID發(fā)展的最大障礙是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。全球現(xiàn)有117個(gè)針對(duì)數(shù)據(jù)交換的RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。與標(biāo)準(zhǔn)的制定相關(guān)的還有RFID所采用的頻段之爭(zhēng)。

　　價(jià)格仍是限制RFID發(fā)展規(guī)模的關(guān)鍵因素

　　與過(guò)去兩年相比，RFID標(biāo)簽的價(jià)格已經(jīng)有了較大幅度的降低。生產(chǎn)廠商希望通過(guò)擴(kuò)大規(guī)模以降低成本，而更多的用戶則在等待價(jià)格降低后再進(jìn)入。

　　【無(wú)線之家】 產(chǎn)業(yè)鏈的組成

　　RFID的產(chǎn)業(yè)鏈由芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、天線設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、芯片封裝技術(shù)、讀寫設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)技術(shù)、系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)管理軟件平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)組成。近幾年，海關(guān)的RFID應(yīng)用將被廣泛看好。