基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)

一、行業(yè)背景與應(yīng)用需求

1.行業(yè)背景

全球貨物流通以集裝箱為載體，尤其是海運(yùn)集裝箱。基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)是生產(chǎn)和管理集裝箱企業(yè)在產(chǎn)出成品下線(xiàn)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的追蹤管理系統(tǒng)。系統(tǒng)作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱、托運(yùn)車(chē)輛的追蹤管理。通過(guò)自動(dòng)采集集裝箱、托運(yùn)車(chē)輛的信息和信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱(集裝箱生產(chǎn)管理)、托運(yùn)車(chē)輛(運(yùn)費(fèi)自動(dòng)結(jié)算)、和堆場(chǎng) (集裝箱存放狀態(tài))的自動(dòng)管理。

2.應(yīng)用需求

全球每年集裝箱產(chǎn)量約有200多萬(wàn)個(gè)，在中國(guó)生產(chǎn)的占50％以上，2004年全球集裝箱保有量約為2187萬(wàn)箱。集裝箱制造商和集裝箱運(yùn)輸管理企業(yè)承擔(dān)了大量的生產(chǎn)運(yùn)輸、成品運(yùn)輸和堆放存儲(chǔ)等繁重的統(tǒng)計(jì)管理工作。在集裝箱出廠(chǎng)后，不能實(shí)時(shí)知道集裝箱的位置和狀態(tài)，是否安全到達(dá)堆場(chǎng)，由于出入堆場(chǎng)的繁雜手續(xù)導(dǎo)致托運(yùn)車(chē)輛排長(zhǎng)隊(duì)現(xiàn)象，除此之外在面積龐大的堆場(chǎng)上找出指定集裝箱非常困難，不僅浪費(fèi)時(shí)間而且容易出錯(cuò)。此外由于無(wú)法實(shí)時(shí)了解堆場(chǎng)上的集裝箱的數(shù)量和位置空缺，無(wú)形中造成堆場(chǎng)利用率低，浪費(fèi)了企業(yè)資源。

基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)首先在世界上最大的集裝箱生產(chǎn)企業(yè)試點(diǎn)成功。2005年3月在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了RFID電子標(biāo)簽在惡劣環(huán)境下（金屬表面安裝）的全面測(cè)試。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了工廠(chǎng)出口監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、堆場(chǎng)自動(dòng)管理子系統(tǒng)及中央監(jiān)控子系統(tǒng)。初步實(shí)現(xiàn)了集裝箱在工廠(chǎng)、堆場(chǎng)的監(jiān)控、管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

二、項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)

項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)包括：

(1) 集裝箱相關(guān)的信息（如：箱號(hào)、使用公司代碼、箱種、箱型、箱東代碼、制造企業(yè)代碼、生產(chǎn)線(xiàn)代碼、班組代碼、毛重、凈重和生產(chǎn)時(shí)間）存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中，信息可無(wú)線(xiàn)、快速、自動(dòng)方式被讀取、傳輸，避免人工手工輸入可能引起的錯(cuò)誤。

(2) 對(duì)生產(chǎn)下線(xiàn)的集裝箱從工廠(chǎng)由托運(yùn)車(chē)輛運(yùn)輸?shù)蕉褕?chǎng)的整個(gè)流程進(jìn)行跟蹤。監(jiān)測(cè)、記錄新箱下線(xiàn)信息、托運(yùn)車(chē)輛信息、發(fā)生時(shí)間、操作人員等。統(tǒng)計(jì)分析各箱東的集裝箱生產(chǎn)量及合格率等。

(3) 堆場(chǎng)自動(dòng)管理通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行信息交互，堆高車(chē)讀寫(xiě)器自動(dòng)識(shí)別箱號(hào)，實(shí)現(xiàn)圖像化操作，迅速準(zhǔn)確的查詢(xún)集裝箱堆放位置、狀態(tài)。

(4) 對(duì)承擔(dān)托運(yùn)的車(chē)輛進(jìn)行注冊(cè)管理，安裝車(chē)輛電子標(biāo)簽，在托運(yùn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集車(chē)輛信息，取消復(fù)雜的單據(jù)手續(xù)，縮短出入閘通過(guò)時(shí)間，減少人員工作量。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)的集裝箱管理系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)（如圖），包括中央監(jiān)控中心子系統(tǒng)、出廠(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)、出入閘口監(jiān)控子系統(tǒng)三個(gè)主要部分。

中央監(jiān)控中心子系統(tǒng)：監(jiān)控其他子系統(tǒng)運(yùn)作，與其他子系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。進(jìn)行集裝箱信息管理和托運(yùn)車(chē)輛信息管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，進(jìn)行運(yùn)費(fèi)結(jié)算。向客戶(hù)提供集裝箱信息查詢(xún)服務(wù)。

出廠(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)、記錄出廠(chǎng)集裝箱的信息、托運(yùn)車(chē)輛的信息、發(fā)生時(shí)間、操作人員等。統(tǒng)計(jì)分析各種集裝箱的出廠(chǎng)情況。

堆場(chǎng)集裝箱管理系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)，記錄經(jīng)過(guò)閘口的集裝箱信息、對(duì)應(yīng)的拖運(yùn)車(chē)輛信息、事件發(fā)生時(shí)間、操作人員等信息，堆場(chǎng)集裝箱堆放位置信息管理，迅速準(zhǔn)確查找集裝箱狀態(tài)；具有形象的2D 集裝箱堆場(chǎng)地圖和放箱、找箱功能。

1.系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)采用915MHz頻段的產(chǎn)品。系統(tǒng)包括在每個(gè)生產(chǎn)下線(xiàn)的集裝箱上安裝一個(gè)電子標(biāo)簽，在每一輛注冊(cè)過(guò)的托運(yùn)車(chē)輛上安裝一個(gè)電子車(chē)牌（電子標(biāo)簽），在出廠(chǎng)處和堆場(chǎng)出入口選擇位置安裝讀寫(xiě)器（含天線(xiàn)、射頻電纜、），在工廠(chǎng)和堆場(chǎng)的堆高車(chē)上安裝讀寫(xiě)器。

2.系統(tǒng)工作流程

正常的工作流程如下：在新下生產(chǎn)線(xiàn)的集裝箱上安裝寫(xiě)有該箱信息的電子標(biāo)簽，堆高車(chē)作業(yè)時(shí)確認(rèn)集裝箱箱號(hào)后出廠(chǎng)，由托運(yùn)車(chē)輛從工廠(chǎng)運(yùn)輸?shù)蕉褕?chǎng)，托運(yùn)車(chē)輛在出工廠(chǎng)大門(mén)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采集集裝箱信息及托運(yùn)車(chē)輛信息，托運(yùn)車(chē)輛進(jìn)出堆場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采集集裝箱信息及托運(yùn)車(chē)輛信息，調(diào)度通過(guò)傳輸系統(tǒng)指揮堆高車(chē)的堆放集裝箱位置等。

四、系統(tǒng)的基本運(yùn)作過(guò)程

該系統(tǒng)第一期實(shí)現(xiàn)了對(duì)集裝箱從工廠(chǎng)下線(xiàn)到進(jìn)入堆場(chǎng)整個(gè)流程的跟蹤。第二期系統(tǒng)在第一期系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完善和補(bǔ)充，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了堆場(chǎng)自動(dòng)管理系統(tǒng)和車(chē)輛管理系統(tǒng)的建設(shè)。

基于RFID 技術(shù)的集裝箱管理系統(tǒng)可以服務(wù)于集裝箱運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)管理企業(yè)，加強(qiáng)集裝箱監(jiān)控功能，為客戶(hù)提供必要的信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)自動(dòng)化管理，減少集裝箱管理人員工作量。2005年9～11月系統(tǒng)進(jìn)入試運(yùn)行階段。

五、設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)中的集裝箱電子標(biāo)簽、電子車(chē)牌和自動(dòng)識(shí)別設(shè)備采用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是遠(yuǎn)距離RFID產(chǎn)品。集裝箱電子標(biāo)簽安裝與集裝箱一側(cè)，電子車(chē)牌安裝在托運(yùn)車(chē)輛的前擋風(fēng)玻璃內(nèi)。系統(tǒng)要求RFID系統(tǒng)讀寫(xiě)距離大于7米，速度在50公里/小時(shí)，要求具有多標(biāo)簽讀取功能，要求RFID系統(tǒng)具有防鄰道干擾，要求電子標(biāo)簽安裝于金屬表面（集裝箱表面），設(shè)備的工作環(huán)境通常要求防塵、防震、高溫按工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

值得注意的是將電子標(biāo)簽安裝于集裝箱的表面（金屬）通常會(huì)降低標(biāo)簽的識(shí)別距離和識(shí)別率，因而在電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)上要考慮金屬環(huán)境的影響。

六、應(yīng)用效果分析

基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)采用遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了箱、車(chē)的自動(dòng)識(shí)別，在系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。加快了下線(xiàn)產(chǎn)品的出廠(chǎng)、運(yùn)輸、堆場(chǎng)存儲(chǔ)速度，提高信息采集的準(zhǔn)確率，減少了工作人員在惡劣環(huán)境下的手工作業(yè)。

隨著基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)應(yīng)用的普及，該項(xiàng)技術(shù)將進(jìn)一步推廣到港口、集裝箱堆場(chǎng)中應(yīng)用，從而提高對(duì)集裝箱的監(jiān)控與管理。