摘要：為提升第三方物流行業(yè)中運輸環(huán)節的工作效率，本文介紹了一種基于RFID技術(shù)的車(chē)輛管理解決方案，用戶(hù)可根據管控中心實(shí)時(shí)了解貨運車(chē)輛進(jìn)出庫區情況，并根據GPS定位系統了解車(chē)輛駛離庫區后的實(shí)時(shí)信息。關(guān)鍵詞：超高頻RFID；GPS定位；車(chē)輛管理；第三方物流

   1 前言

   倉儲管理是現代物流領(lǐng)域的基礎核心業(yè)務(wù)環(huán)節，其運行效率的提升將直接影響現代物流業(yè)的發(fā)展。本項目以天津濱海新區日益發(fā)展的第三方物流企業(yè)為應用環(huán)境，針對倉儲管理完整業(yè)務(wù)流程的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)展研發(fā)、應用以及市場(chǎng)推廣工作。項目研發(fā)來(lái)源于企業(yè)的實(shí)際需求，面向倉儲管理應用領(lǐng)域的廣泛市場(chǎng)需求，在實(shí)際應用、造價(jià)等方面進(jìn)行可推廣性研發(fā)。項目成果主要用于第三方物流倉庫的信息化管理流程，提升貨物出入庫管理效率，整合車(chē)輛、人員管理流程，建立統一數據平臺和業(yè)務(wù)管理平臺，并與企業(yè)ERP、行業(yè)監管系統（如海關(guān)、稅務(wù)、行業(yè)電子商務(wù)等）建立開(kāi)放式應用集成接口。項目采用產(chǎn)學(xué)研合作開(kāi)發(fā)為主的業(yè)務(wù)模式開(kāi)展技術(shù)研發(fā)工作。

   2 研發(fā)背景

   根據倉儲物流業(yè)務(wù)流程的特點(diǎn)，每天都會(huì )有不同的載貨車(chē)輛從不同的廠(chǎng)區門(mén)口進(jìn)進(jìn)出出。而業(yè)務(wù)流程中需要針對倉庫每一輛貨車(chē)在哪一個(gè)具體時(shí)間從庫區哪一個(gè)門(mén)口進(jìn)入或駛出均有一個(gè)詳細記錄。傳統的車(chē)輛管理記錄工作均由門(mén)口的保安人員人工完成。

   然而人員管理難免存在一些疏忽和差錯，造成工作環(huán)節之間出現脫節。此外，第三方物流由于庫存量大、進(jìn)出庫工作量多等特點(diǎn)，使得物資調撥過(guò)程中的安全監管手段需要提升，而且物資調撥運輸也需要精度控制。

   本論文旨在研究針對第三方物流的基于RFID技術(shù)的機動(dòng)車(chē)和人員管控系統。此系統可依靠射頻電子標簽作為機動(dòng)車(chē)及人員的身份信息載體，通過(guò)安放在道路沿線(xiàn)（或卡口）、場(chǎng)所進(jìn)（出）口處的電子標簽閱讀器，實(shí)現對機動(dòng)車(chē)和人員通行信息的自動(dòng)感知和記錄[1]。而且在數據庫的支持下，還可實(shí)現機動(dòng)車(chē)（人員）運動(dòng)軌跡查詢(xún)、區域準入等功能。因此基于射頻標簽自動(dòng)識別技術(shù)的車(chē)輛管理系統，可以實(shí)現區域范圍內車(chē)輛（人員）的實(shí)時(shí)統計、車(chē)輛定位及防盜、物流倉儲智能管控等諸多功能。

   基于RFID的車(chē)輛智能管理系統主要有以下優(yōu)點(diǎn)^[2]：

   （1）系統功能齊全豐富： 具有自動(dòng)識別、智能控制、報警提示、信息記錄、數據通信以及查詢(xún)、統計、分析等功能；同時(shí)，具備擴展方便，升級容易的特性。

   （2）系統性能穩定可靠： 硬件嚴格篩選、嚴格試驗，并留有適當備份；軟件精心設計、精心調試，并有冗余容錯性能；系統處理速度快，可靠性高，穩定性好，錯漏率低，并具備數據備份、數據恢復能力。

   （3）實(shí)現正常車(chē)輛不停車(chē)快速通過(guò) ：運用微波射頻識別（RFID）遠距離快速識別的技術(shù)優(yōu)勢，通過(guò)車(chē)輛信息自動(dòng)識別、數據庫資料比對、路閘欄桿和交通信號燈自動(dòng)控制等步驟，實(shí)時(shí)控制車(chē)輛通行，實(shí)現車(chē)輛以20～30km/h速度不停車(chē)進(jìn)出；對于不設路閘和交通信號燈控制的系統，進(jìn)出車(chē)速在40 km/h以上。

   （4）對無(wú)卡車(chē)輛實(shí)施嚴格監管：對無(wú)卡（外來(lái)）車(chē)輛的監管，一直是RFID車(chē)輛管理系統的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。通過(guò)集成其它系統與技術(shù)，達到由電腦自動(dòng)識別監控與警衛（門(mén)衛、保安）人員手工操作相結合的方式實(shí)施對無(wú)卡車(chē)輛有效監管，確保對無(wú)卡車(chē)輛信息的錄取和車(chē)輛通行的監管。

   （5）防止車(chē)輛被盜： 對大院內車(chē)輛信息進(jìn)行數據化管理；除設置圖像抓拍設備外，增設車(chē)載RFID卡數據區狀態(tài)信息；對安全防盜有特殊需求的車(chē)輛，采用車(chē)載RFID卡和駕駛員隨身攜帶副卡的雙卡識別方案；根據需要系統增加布控功能。

   （6）操作使用方便簡(jiǎn)捷： 用戶(hù)界面直觀(guān)、形象、友好；操作步驟簡(jiǎn)單明了；應用系統提供相應的 “在線(xiàn)幫助”。
 
   （7）系統數據安全保密： 在網(wǎng)絡(luò )級、系統級和數據庫級設有訪(fǎng)問(wèn)權限控制；具備檢查用戶(hù)合法身份和使用權限的能力；數據進(jìn)行加密處理。

  3 系統組成與工作原理

   3.1 系統結構

   本方案設計的車(chē)輛管控系統由非接觸式RFID技術(shù)、中央數據庫管理系統、GPS信息采集系統、GIS系統、遠程傳輸手段五個(gè)部分組成，如圖1所示。
  
                 

                                  圖1 車(chē)輛管控系統結構框圖 

   RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)^[3]，基于RFID電子標簽的車(chē)輛信息采集系統，主要采用射頻電子標簽作為機動(dòng)車(chē)及人員的身份信息載體，通過(guò)安放在道路沿線(xiàn)（或卡口）、場(chǎng)所進(jìn)（出）口處的電子標簽閱讀器，實(shí)現對機動(dòng)車(chē)和人員通行信息的自動(dòng)感知和記錄。隨后RFID信息采集系統會(huì )將采集到的數據經(jīng)遠程傳輸手段傳輸到中央數據庫。

   GPS(Global Positioning System)作用為對車(chē)輛駛出庫區后所在地點(diǎn)實(shí)時(shí)信息采集[4]。采集到的信息經(jīng)遠程傳輸手段傳到GIS（Geographic Information System）系統。對于管理部門(mén)，GPS和GIS的結合應用，能實(shí)時(shí)直觀(guān)高效地實(shí)現指揮管理目標。

   在管理中心，經(jīng)過(guò)數據庫和GIS系統共同整合后的信息會(huì )通過(guò)友好的人機交互界面展現給用戶(hù)，供正常的物流倉儲作業(yè)使用。

   3.2 工作原理

   基本的RFID系統由標簽(Tag)、閱讀器(Reader )、天線(xiàn)(Antenna)組成[5]。

   車(chē)輛和人員低速進(jìn)入倉庫院內入口大門(mén)時(shí)，攜帶有UHF電子標簽（又稱(chēng)“電子車(chē)牌”）的機動(dòng)車(chē)進(jìn)入讀寫(xiě)器識讀范圍內（10米左右），讀寫(xiě)器發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波將激活機動(dòng)車(chē)的電子標簽，電子標簽從電波中獲得能量并將標簽中的數據（機動(dòng)車(chē)物理車(chē)牌、駕駛員姓名、本人照片等）以無(wú)線(xiàn)電波的方式反饋給讀寫(xiě)器，計算機將從讀寫(xiě)器獲得的這些信息以及時(shí)間信息存儲進(jìn)后臺數據庫，由于在系統中備案了RFID卡所對應的車(chē)牌號和司機人員信息（可含照片），中央服務(wù)器軟件可將車(chē)牌號和司乘信息發(fā)到保安崗位，由保安進(jìn)行實(shí)際比對。如發(fā)現與系統信息不對應的車(chē)牌和司乘信息，則可不予放行或裝貨。車(chē)輛進(jìn)入后，各區倉庫的庫門(mén)分別裝有讀卡器，車(chē)輛停在某區倉庫，則此庫裝貨門(mén)的讀卡器感應記錄車(chē)輛裝貨?？繒r(shí)間，由于在感應區內?？?，可以持續感應，直到離開(kāi)，這樣可以準確記錄車(chē)輛?？康膸靺^及?？繒r(shí)間。

   當車(chē)輛完成裝卸后，將從倉庫院內出口大門(mén)駛出，門(mén)口的讀卡器得到感應采集信息，后交由后臺數據庫。hhhhh至此，后臺數據庫將得到的信息傳給用戶(hù)界面的內容包括：車(chē)輛進(jìn)廠(chǎng)時(shí)間、車(chē)輛信息、駕駛員信息、車(chē)輛?？克趲靺^、車(chē)輛?？繒r(shí)間、車(chē)輛離開(kāi)時(shí)間。

   車(chē)輛駛離廠(chǎng)區后，將由GPS系統實(shí)時(shí)監控車(chē)輛行車(chē)軌跡[6]，所有實(shí)時(shí)數據遠程傳輸到管理中心，包括所在準確位置的電子地圖1 車(chē)輛管控系統結構框圖圖、車(chē)輛狀態(tài)信息等將被以人機友好界面的形式展現給用戶(hù)。

   4 方案實(shí)施

   4.1 車(chē)輛信息采集

   為庫區下屬所有車(chē)輛配備專(zhuān)用電子標簽（電子車(chē)牌）。

   方案所用電子標簽是工作于UHF頻段（920～ 925MHz）的無(wú)源抗金屬專(zhuān)用RFID電子標簽，如圖2所示?？菇饘匐娮訕撕灳哂谐瑥娍垢蓴_能力，用戶(hù)可自定義讀寫(xiě)標簽的標準數據，使專(zhuān)門(mén)的應用系統效率更加快捷。標簽有效識讀距離可達8米以上(與讀寫(xiě)器和天線(xiàn)有關(guān))。具有2056bits 內存容量，全球唯一94bits ID號。多個(gè)RFID抗金屬電子標簽可同時(shí)讀寫(xiě)，不受工作區內標簽數量的限制和影響，且無(wú)需電池，內存可反復擦寫(xiě)。
  
                      

                              圖2  超高頻抗金屬電子標簽 

                      

                           圖3  超高頻RFID 讀卡器 

   在廠(chǎng)區大院的進(jìn)出口分別安裝RFID讀卡器。

   讀卡器使用超高頻RFID讀卡器，如圖3所示。工作頻率902～928MHz；輸出功率達30dBm（可調）；12dbi天線(xiàn)配置，讀取距離在1～15米（已測）；支持自動(dòng)方式、交互應答方式、觸發(fā)方式等多種工作模式；低功耗設計，單＋9V電源供電；與上位機采用RS232串口方式。
  
                     

                            圖4  車(chē)輛GPS實(shí)時(shí)定位模塊  

   4.2 車(chē)輛GPS實(shí)時(shí)監控系統

   方案所用GPS設備，為帶監控平臺的GPS定位模塊，如圖4所示?？扇旌驅?shí)時(shí)計算車(chē)輛運動(dòng)狀態(tài)信息，主要為：車(chē)輛位置（精確到10米）、運行速度（精確到0.1米/秒）、運行方向（精確到1度）及時(shí)間信息（精確到1秒）。

   設備安裝后，24小時(shí)開(kāi)啟，將車(chē)輛信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )傳送到管理中心并顯示在電子地圖上，即可實(shí)現管理中心管理員進(jìn)行統一管理、調度。

   5 結語(yǔ)

   經(jīng)實(shí)際測試，廠(chǎng)區門(mén)口進(jìn)出車(chē)輛平均密度在10輛/時(shí)條件下，系統運行正常，無(wú)漏報；GPS系統亦工作正常，無(wú)報錯。通過(guò)車(chē)輛管控系統，一方面物流管理人員可以遠程實(shí)現對車(chē)輛人員的可視化管理；另一方面，對于物流行業(yè)來(lái)講，可以為貨主提供實(shí)時(shí)的貨物跟蹤，提高物流企業(yè)的服務(wù)水平。

   為了配合國家物流規劃九大重點(diǎn)工程中的物流標準和技術(shù)推廣工程以及天津國際航運物流中心的定位，項目以標準化的方案和快速接入技術(shù)加快推動(dòng)對現有倉儲、轉運設施和運輸工具的標準化改造，尤其是中小型企業(yè)的信息化建設速度，使其適應物流業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合的趨勢，提高物流裝備的現代化水平。

    參考文獻

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   孫欣（1983-）

   女，碩士，現就職于天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系， 主要的研究方向為控制工程，智能控制。 

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第二期