基于RFID的集裝箱管理系統

一、行業(yè)背景與應用需求

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?；赗FID的集裝箱管理系統是生產(chǎn)和管理集裝箱企業(yè)在產(chǎn)出成品下線(xiàn)、運輸環(huán)節的追蹤管理系統。系統作用是實(shí)現對集裝箱、托運車(chē)輛的追蹤管理。通過(guò)自動(dòng)采集集裝箱、托運車(chē)輛的信息和信息管理系統，實(shí)現對集裝箱(集裝箱生產(chǎn)管理)、托運車(chē)輛(運費自動(dòng)結算)、和堆場(chǎng) (集裝箱存放狀態(tài))的自動(dòng)管理。

2.應用需求

全球每年集裝箱產(chǎn)量約有200多萬(wàn)個(gè)，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(wàn)箱。集裝箱制造商和集裝箱運輸管理企業(yè)承擔了大量的生產(chǎn)運輸、成品運輸和堆放存儲等繁重的統計管理工作。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)，是否安全到達堆場(chǎng)，由于出入堆場(chǎng)的繁雜手續導致托運車(chē)輛排長(cháng)隊現象，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，不僅浪費時(shí)間而且容易出錯。此外由于無(wú)法實(shí)時(shí)了解堆場(chǎng)上的集裝箱的數量和位置空缺，無(wú)形中造成堆場(chǎng)利用率低，浪費了企業(yè)資源。

基于RFID的集裝箱管理系統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月在現場(chǎng)進(jìn)行了RFID電子標簽在惡劣環(huán)境下（金屬表面安裝）的全面測試。在此基礎上開(kāi)發(fā)了工廠(chǎng)出口監測子系統、堆場(chǎng)自動(dòng)管理子系統及中央監控子系統。初步實(shí)現了集裝箱在工廠(chǎng)、堆場(chǎng)的監控、管理和數據統計分析。

二、項目實(shí)施的目標

項目實(shí)施的目標包括：

(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(xiàn)代碼、班組代碼、毛重、凈重和生產(chǎn)時(shí)間）存儲在電子標簽中，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誤。

(2) 對生產(chǎn)下線(xiàn)的集裝箱從工廠(chǎng)由托運車(chē)輛運輸到堆場(chǎng)的整個(gè)流程進(jìn)行跟蹤。監測、記錄新箱下線(xiàn)信息、托運車(chē)輛信息、發(fā)生時(shí)間、操作人員等。統計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)識別箱號，實(shí)現圖像化操作，迅速準確的查詢(xún)集裝箱堆放位置、狀態(tài)。

(4) 對承擔托運的車(chē)輛進(jìn)行注冊管理，安裝車(chē)輛電子標簽，在托運過(guò)程中實(shí)現自動(dòng)采集車(chē)輛信息，取消復雜的單據手續，縮短出入閘通過(guò)時(shí)間，減少人員工作量。

三、系統設計

基于RFID技術(shù)的集裝箱管理系統是一個(gè)大系統（如圖），包括中央監控中心子系統、出廠(chǎng)監控子系統、出入閘口監控子系統三個(gè)主要部分。

中央監控中心子系統：監控其他子系統運作，與其他子系統進(jìn)行信息交互。進(jìn)行集裝箱信息管理和托運車(chē)輛信息管理，數據統計與分析，進(jìn)行運費結算。向客戶(hù)提供集裝箱信息查詢(xún)服務(wù)。

出廠(chǎng)監控子系統：監測、記錄出廠(chǎng)集裝箱的信息、托運車(chē)輛的信息、發(fā)生時(shí)間、操作人員等。統計分析各種集裝箱的出廠(chǎng)情況。

堆場(chǎng)集裝箱管理系統：監測，記錄經(jīng)過(guò)閘口的集裝箱信息、對應的拖運車(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.系統關(guān)鍵技術(shù)

基于RFID的集裝箱管理系統采用915MHz頻段的產(chǎn)品。系統包括在每個(gè)生產(chǎn)下線(xiàn)的集裝箱上安裝一個(gè)電子標簽，在每一輛注冊過(guò)的托運車(chē)輛上安裝一個(gè)電子車(chē)牌（電子標簽），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簽，堆高車(chē)作業(yè)時(shí)確認集裝箱箱號后出廠(chǎng)，由托運車(chē)輛從工廠(chǎng)運輸到堆場(chǎng)，托運車(chē)輛在出工廠(chǎng)大門(mén)時(shí)，系統自動(dòng)采集集裝箱信息及托運車(chē)輛信息，托運車(chē)輛進(jìn)出堆場(chǎng)時(shí)，系統自動(dòng)采集集裝箱信息及托運車(chē)輛信息，調度通過(guò)傳輸系統指揮堆高車(chē)的堆放集裝箱位置等。

四、系統的基本運作過(guò)程

該系統第一期實(shí)現了對集裝箱從工廠(chǎng)下線(xiàn)到進(jìn)入堆場(chǎng)整個(gè)流程的跟蹤。第二期系統在第一期系統的基礎上完善和補充，重點(diǎn)實(shí)現了堆場(chǎng)自動(dòng)管理系統和車(chē)輛管理系統的建設。

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

五、設備選擇標準

系統中的集裝箱電子標簽、電子車(chē)牌和自動(dòng)識別設備采用的自動(dòng)識別技術(shù)是遠距離RFID產(chǎn)品。集裝箱電子標簽安裝與集裝箱一側，電子車(chē)牌安裝在托運車(chē)輛的前擋風(fēng)玻璃內。系統要求RFID系統讀寫(xiě)距離大于7米，速度在50公里/小時(shí)，要求具有多標簽讀取功能，要求RFID系統具有防鄰道干擾，要求電子標簽安裝于金屬表面（集裝箱表面），設備的工作環(huán)境通常要求防塵、防震、高溫按工業(yè)級標準執行。

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

六、應用效果分析

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

隨著(zhù)基于RFID的集裝箱管理系統應用的普及，該項技術(shù)將進(jìn)一步推廣到港口、集裝箱堆場(chǎng)中應用，從而提高對集裝箱的監控與管理。