摘要：為提升第三方物流行業(yè)中運(yùn)輸環(huán)節(jié)的工作效率，本文介紹了一種基于RFID技術(shù)的車輛管理解決方案，用戶可根據(jù)管控中心實(shí)時了解貨運(yùn)車輛進(jìn)出庫區(qū)情況，并根據(jù)GPS定位系統(tǒng)了解車輛駛離庫區(qū)后的實(shí)時信息。關(guān)鍵詞：超高頻RFID；GPS定位；車輛管理；第三方物流

   1 前言

   倉儲管理是現(xiàn)代物流領(lǐng)域的基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，其運(yùn)行效率的提升將直接影響現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展。本項(xiàng)目以天津?yàn)I海新區(qū)日益發(fā)展的第三方物流企業(yè)為應(yīng)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)開展研發(fā)、應(yīng)用以及市場推廣工作。項(xiàng)目研發(fā)來源于企業(yè)的實(shí)際需求，面向倉儲管理應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛市場需求，在實(shí)際應(yīng)用、造價等方面進(jìn)行可推廣性研發(fā)。項(xiàng)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，整合車輛、人員管理流程，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺和業(yè)務(wù)管理平臺，并與企業(yè)ERP、行業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)（如海關(guān)、稅務(wù)、行業(yè)電子商務(wù)等）建立開放式應(yīng)用集成接口。項(xiàng)目采用產(chǎn)學(xué)研合作開發(fā)為主的業(yè)務(wù)模式開展技術(shù)研發(fā)工作。

   2 研發(fā)背景

   根據(jù)倉儲物流業(yè)務(wù)流程的特點(diǎn)，每天都會有不同的載貨車輛從不同的廠區(qū)門口進(jìn)進(jìn)出出。而業(yè)務(wù)流程中需要針對倉庫每一輛貨車在哪一個具體時間從庫區(qū)哪一個門口進(jìn)入或駛出均有一個詳細(xì)記錄。傳統(tǒng)的車輛管理記錄工作均由門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(jié)之間出現(xiàn)脫節(jié)。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(diào)撥過程中的安全監(jiān)管手段需要提升，而且物資調(diào)撥運(yùn)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(jī)動車和人員管控系統(tǒng)。此系統(tǒng)可依靠射頻電子標(biāo)簽作為機(jī)動車及人員的身份信息載體，通過安放在道路沿線（或卡口）、場所進(jìn)（出）口處的電子標(biāo)簽閱讀器，實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車和人員通行信息的自動感知和記錄[1]。而且在數(shù)據(jù)庫的支持下，還可實(shí)現(xiàn)機(jī)動車（人員）運(yùn)動軌跡查詢、區(qū)域準(zhǔn)入等功能。因此基于射頻標(biāo)簽自動識別技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)車輛（人員）的實(shí)時統(tǒng)計(jì)、車輛定位及防盜、物流倉儲智能管控等諸多功能。

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

   （1）系統(tǒng)功能齊全豐富： 具有自動識別、智能控制、報警提示、信息記錄、數(shù)據(jù)通信以及查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能；同時，具備擴(kuò)展方便，升級容易的特性。

   （2）系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠： 硬件嚴(yán)格篩選、嚴(yán)格試驗(yàn)，并留有適當(dāng)備份；軟件精心設(shè)計(jì)、精心調(diào)試，并有冗余容錯性能；系統(tǒng)處理速度快，可靠性高，穩(wěn)定性好，錯漏率低，并具備數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。

   （3）實(shí)現(xiàn)正常車輛不停車快速通過 ：運(yùn)用微波射頻識別（RFID）遠(yuǎn)距離快速識別的技術(shù)優(yōu)勢，通過車輛信息自動識別、數(shù)據(jù)庫資料比對、路閘欄桿和交通信號燈自動控制等步驟，實(shí)時控制車輛通行，實(shí)現(xiàn)車輛以20～30km/h速度不停車進(jìn)出；對于不設(shè)路閘和交通信號燈控制的系統(tǒng)，進(jìn)出車速在40 km/h以上。

   （4）對無卡車輛實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)管：對無卡（外來）車輛的監(jiān)管，一直是RFID車輛管理系統(tǒng)的一個技術(shù)難點(diǎn)。通過集成其它系統(tǒng)與技術(shù)，達(dá)到由電腦自動識別監(jiān)控與警衛(wèi)（門衛(wèi)、保安）人員手工操作相結(jié)合的方式實(shí)施對無卡車輛有效監(jiān)管，確保對無卡車輛信息的錄取和車輛通行的監(jiān)管。

   （5）防止車輛被盜： 對大院內(nèi)車輛信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化管理；除設(shè)置圖像抓拍設(shè)備外，增設(shè)車載RFID卡數(shù)據(jù)區(qū)狀態(tài)信息；對安全防盜有特殊需求的車輛，采用車載RFID卡和駕駛員隨身攜帶副卡的雙卡識別方案；根據(jù)需要系統(tǒng)增加布控功能。

   （6）操作使用方便簡捷： 用戶界面直觀、形象、友好；操作步驟簡單明了；應(yīng)用系統(tǒng)提供相應(yīng)的 “在線幫助”。
 
   （7）系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全保密： 在網(wǎng)絡(luò)級、系統(tǒng)級和數(shù)據(jù)庫級設(shè)有訪問權(quán)限控制；具備檢查用戶合法身份和使用權(quán)限的能力；數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。

  3 系統(tǒng)組成與工作原理

   3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   本方案設(shè)計(jì)的車輛管控系統(tǒng)由非接觸式RFID技術(shù)、中央數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、GPS信息采集系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、遠(yuǎn)程傳輸手段五個部分組成，如圖1所示。
  
                 

                                  圖1 車輛管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 

   RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)^[3]，基于RFID電子標(biāo)簽的車輛信息采集系統(tǒng)，主要采用射頻電子標(biāo)簽作為機(jī)動車及人員的身份信息載體，通過安放在道路沿線（或卡口）、場所進(jìn)（出）口處的電子標(biāo)簽閱讀器，實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車和人員通行信息的自動感知和記錄。隨后RFID信息采集系統(tǒng)會將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)遠(yuǎn)程傳輸手段傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)庫。

   GPS(Global Positioning System)作用為對車輛駛出庫區(qū)后所在地點(diǎn)實(shí)時信息采集[4]。采集到的信息經(jīng)遠(yuǎn)程傳輸手段傳到GIS（Geographic Information System）系統(tǒng)。對于管理部門，GPS和GIS的結(jié)合應(yīng)用，能實(shí)時直觀高效地實(shí)現(xiàn)指揮管理目標(biāo)。

   在管理中心，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫和GIS系統(tǒng)共同整合后的信息會通過友好的人機(jī)交互界面展現(xiàn)給用戶，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(tǒng)由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader )、天線(Antenna)組成[5]。

   車輛和人員低速進(jìn)入倉庫院內(nèi)入口大門時，攜帶有UHF電子標(biāo)簽（又稱“電子車牌”）的機(jī)動車進(jìn)入讀寫器識讀范圍內(nèi)（10米左右），讀寫器發(fā)射的無線電波將激活機(jī)動車的電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽從電波中獲得能量并將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)（機(jī)動車物理車牌、駕駛員姓名、本人照片等）以無線電波的方式反饋給讀寫器，計(jì)算機(jī)將從讀寫器獲得的這些信息以及時間信息存儲進(jìn)后臺數(shù)據(jù)庫，由于在系統(tǒng)中備案了RFID卡所對應(yīng)的車牌號和司機(jī)人員信息（可含照片），中央服務(wù)器軟件可將車牌號和司乘信息發(fā)到保安崗位，由保安進(jìn)行實(shí)際比對。如發(fā)現(xiàn)與系統(tǒng)信息不對應(yīng)的車牌和司乘信息，則可不予放行或裝貨。車輛進(jìn)入后，各區(qū)倉庫的庫門分別裝有讀卡器，車輛停在某區(qū)倉庫，則此庫裝貨門的讀卡器感應(yīng)記錄車輛裝貨停靠時間，由于在感應(yīng)區(qū)內(nèi)停靠，可以持續(xù)感應(yīng)，直到離開，這樣可以準(zhǔn)確記錄車輛停靠的庫區(qū)及停靠時間。

   當(dāng)車輛完成裝卸后，將從倉庫院內(nèi)出口大門駛出，門口的讀卡器得到感應(yīng)采集信息，后交由后臺數(shù)據(jù)庫。hhhhh至此，后臺數(shù)據(jù)庫將得到的信息傳給用戶界面的內(nèi)容包括：車輛進(jìn)廠時間、車輛信息、駕駛員信息、車輛停靠所在庫區(qū)、車輛停靠時間、車輛離開時間。

   車輛駛離廠區(qū)后，將由GPS系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控車輛行車軌跡[6]，所有實(shí)時數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)焦芾碇行模ㄋ跍?zhǔn)確位置的電子地圖1 車輛管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖、車輛狀態(tài)信息等將被以人機(jī)友好界面的形式展現(xiàn)給用戶。

   4 方案實(shí)施

   4.1 車輛信息采集

   為庫區(qū)下屬所有車輛配備專用電子標(biāo)簽（電子車牌）。

   方案所用電子標(biāo)簽是工作于UHF頻段（920～ 925MHz）的無源抗金屬專用RFID電子標(biāo)簽，如圖2所示。抗金屬電子標(biāo)簽具有超強(qiáng)抗干擾能力，用戶可自定義讀寫標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，使專門的應(yīng)用系統(tǒng)效率更加快捷。標(biāo)簽有效識讀距離可達(dá)8米以上(與讀寫器和天線有關(guān))。具有2056bits 內(nèi)存容量，全球唯一94bits ID號。多個RFID抗金屬電子標(biāo)簽可同時讀寫，不受工作區(qū)內(nèi)標(biāo)簽數(shù)量的限制和影響，且無需電池，內(nèi)存可反復(fù)擦寫。
  
                      

                              圖2  超高頻抗金屬電子標(biāo)簽 

                      

                           圖3  超高頻RFID 讀卡器 

   在廠區(qū)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(dá)30dBm（可調(diào)）；12dbi天線配置，讀取距離在1～15米（已測）；支持自動方式、交互應(yīng)答方式、觸發(fā)方式等多種工作模式；低功耗設(shè)計(jì)，單＋9V電源供電；與上位機(jī)采用RS232串口方式。
  
                     

                            圖4  車輛GPS實(shí)時定位模塊  

   4.2 車輛GPS實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)

   方案所用GPS設(shè)備，為帶監(jiān)控平臺的GPS定位模塊，如圖4所示。可全天候?qū)崟r計(jì)算車輛運(yùn)動狀態(tài)信息，主要為：車輛位置（精確到10米）、運(yùn)行速度（精確到0.1米/秒）、運(yùn)行方向（精確到1度）及時間信息（精確到1秒）。

   設(shè)備安裝后，24小時開啟，將車輛信息通過無線數(shù)據(jù)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(xiàn)管理中心管理員進(jìn)行統(tǒng)一管理、調(diào)度。

   5 結(jié)語

   經(jīng)實(shí)際測試，廠區(qū)門口進(jìn)出車輛平均密度在10輛/時條件下，系統(tǒng)運(yùn)行正常，無漏報；GPS系統(tǒng)亦工作正常，無報錯。通過車輛管控系統(tǒng)，一方面物流管理人員可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對車輛人員的可視化管理；另一方面，對于物流行業(yè)來講，可以為貨主提供實(shí)時的貨物跟蹤，提高物流企業(yè)的服務(wù)水平。

   為了配合國家物流規(guī)劃九大重點(diǎn)工程中的物流標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)推廣工程以及天津國際航運(yùn)物流中心的定位，項(xiàng)目以標(biāo)準(zhǔn)化的方案和快速接入技術(shù)加快推動對現(xiàn)有倉儲、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施和運(yùn)輸工具的標(biāo)準(zhǔn)化改造，尤其是中小型企業(yè)的信息化建設(shè)速度，使其適應(yīng)物流業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合的趨勢，提高物流裝備的現(xiàn)代化水平。

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   孫欣（1983-）

   女，碩士，現(xiàn)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?yàn)榭刂乒こ蹋悄芸刂啤?nbsp;

   摘自《自動化博覽》2012年第二期