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、運輸環(huán)節(jié)的追蹤管理系統(tǒng)。系統(tǒng)作用是實現(xiàn)對集裝箱、托運車輛的追蹤管理。通過自動采集集裝箱、托運車輛的信息和信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對集裝箱(集裝箱生產(chǎn)管理)、托運車輛(運費自動結(jié)算)、和堆場 (集裝箱存放狀態(tài))的自動管理。

2.應(yīng)用需求

全球每年集裝箱產(chǎn)量約有200多萬個，在中國生產(chǎn)的占50％以上，2004年全球集裝箱保有量約為2187萬箱。集裝箱制造商和集裝箱運輸管理企業(yè)承擔(dān)了大量的生產(chǎn)運輸、成品運輸和堆放存儲等繁重的統(tǒng)計管理工作。在集裝箱出廠后，不能實時知道集裝箱的位置和狀態(tài)，是否安全到達(dá)堆場，由于出入堆場的繁雜手續(xù)導(dǎo)致托運車輛排長隊現(xiàn)象，除此之外在面積龐大的堆場上找出指定集裝箱非常困難，不僅浪費時間而且容易出錯。此外由于無法實時了解堆場上的集裝箱的數(shù)量和位置空缺，無形中造成堆場利用率低，浪費了企業(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)試點成功。2005年3月在現(xiàn)場進(jìn)行了RFID電子標(biāo)簽在惡劣環(huán)境下（金屬表面安裝）的全面測試。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了工廠出口監(jiān)測子系統(tǒng)、堆場自動管理子系統(tǒng)及中央監(jiān)控子系統(tǒng)。初步實現(xiàn)了集裝箱在工廠、堆場的監(jiān)控、管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

二、項目實施的目標(biāo)

項目實施的目標(biāo)包括：

(1) 集裝箱相關(guān)的信息（如：箱號、使用公司代碼、箱種、箱型、箱東代碼、制造企業(yè)代碼、生產(chǎn)線代碼、班組代碼、毛重、凈重和生產(chǎn)時間）存儲在電子標(biāo)簽中，信息可無線、快速、自動方式被讀取、傳輸，避免人工手工輸入可能引起的錯誤。

(2) 對生產(chǎn)下線的集裝箱從工廠由托運車輛運輸?shù)蕉褕龅恼麄€流程進(jìn)行跟蹤。監(jiān)測、記錄新箱下線信息、托運車輛信息、發(fā)生時間、操作人員等。統(tǒng)計分析各箱東的集裝箱生產(chǎn)量及合格率等。

(3) 堆場自動管理通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行信息交互，堆高車讀寫器自動識別箱號，實現(xiàn)圖像化操作，迅速準(zhǔn)確的查詢集裝箱堆放位置、狀態(tài)。

(4) 對承擔(dān)托運的車輛進(jìn)行注冊管理，安裝車輛電子標(biāo)簽，在托運過程中實現(xiàn)自動采集車輛信息，取消復(fù)雜的單據(jù)手續(xù)，縮短出入閘通過時間，減少人員工作量。

三、系統(tǒng)設(shè)計

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

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車輛信息管理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，進(jìn)行運費結(jié)算。向客戶提供集裝箱信息查詢服務(wù)。

出廠監(jiān)控子系統(tǒng)：監(jiān)測、記錄出廠集裝箱的信息、托運車輛的信息、發(fā)生時間、操作人員等。統(tǒng)計分析各種集裝箱的出廠情況。

堆場集裝箱管理系統(tǒng)：監(jiān)測，記錄經(jīng)過閘口的集裝箱信息、對應(yīng)的拖運車輛信息、事件發(fā)生時間、操作人員等信息，堆場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)包括在每個生產(chǎn)下線的集裝箱上安裝一個電子標(biāo)簽，在每一輛注冊過的托運車輛上安裝一個電子車牌（電子標(biāo)簽），在出廠處和堆場出入口選擇位置安裝讀寫器（含天線、射頻電纜、），在工廠和堆場的堆高車上安裝讀寫器。

2.系統(tǒng)工作流程

正常的工作流程如下：在新下生產(chǎn)線的集裝箱上安裝寫有該箱信息的電子標(biāo)簽，堆高車作業(yè)時確認(rèn)集裝箱箱號后出廠，由托運車輛從工廠運輸?shù)蕉褕?，托運車輛在出工廠大門時，系統(tǒng)自動采集集裝箱信息及托運車輛信息，托運車輛進(jìn)出堆場時，系統(tǒng)自動采集集裝箱信息及托運車輛信息，調(diào)度通過傳輸系統(tǒng)指揮堆高車的堆放集裝箱位置等。

四、系統(tǒng)的基本運作過程

該系統(tǒng)第一期實現(xiàn)了對集裝箱從工廠下線到進(jìn)入堆場整個流程的跟蹤。第二期系統(tǒng)在第一期系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完善和補(bǔ)充，重點實現(xiàn)了堆場自動管理系統(tǒng)和車輛管理系統(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)于集裝箱運營生產(chǎn)管理企業(yè)，加強(qiáng)集裝箱監(jiān)控功能，為客戶提供必要的信息服務(wù)，實現(xiàn)堆場自動化管理，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、電子車牌和自動識別設(shè)備采用的自動識別技術(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)，電子車牌安裝在托運車輛的前擋風(fēng)玻璃內(nèi)。系統(tǒng)要求RFID系統(tǒng)讀寫距離大于7米，速度在50公里/小時，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）通常會降低標(biāo)簽的識別距離和識別率，因而在電子標(biāo)簽設(shè)計上要考慮金屬環(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)，實現(xiàn)了箱、車的自動識別，在系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。加快了下線產(chǎn)品的出廠、運輸、堆場存儲速度，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，該項技術(shù)將進(jìn)一步推廣到港口、集裝箱堆場中應(yīng)用，從而提高對集裝箱的監(jiān)控與管理。