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     摘要：為提升第三方物流行業中運輸環節的工作效率，本文介紹了一種基于RFID技術的車輛管理解決方案，用戶可根據管控中心實時了解貨運車輛進出庫區情況，并根據GPS定位系統了解車輛駛離庫區后的實時信息。關鍵詞：超高頻RFID；GPS定位；車輛管理；第三方物流

   1 前言

   倉儲管理是現代物流領域的基礎核心業務環節，其運行效率的提升將直接影響現代物流業的發展。本項目以天津濱海新區日益發展的第三方物流企業為應用環境，針對倉儲管理完整業務流程的物聯網技術開展研發、應用以及市場推廣工作。項目研發來源于企業的實際需求，面向倉儲管理應用領域的廣泛市場需求，在實際應用、造價等方面進行可推廣性研發。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，整合車輛、人員管理流程，建立統一數據平臺和業務管理平臺，并與企業ERP、行業監管系統（如海關、稅務、行業電子商務等）建立開放式應用集成接口。項目采用產學研合作開發為主的業務模式開展技術研發工作。

   2 研發背景

   根據倉儲物流業務流程的特點，每天都會有不同的載貨車輛從不同的廠區門口進進出出。而業務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哪一個門口進入或駛出均有一個詳細記錄。傳統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，造成工作環節之間出現脫節。此外，第三方物流由于庫存量大、進出庫工作量多等特點，使得物資調撥過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技術的機動車和人員管控系統。此系統可依靠射頻電子標簽作為機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（出）口處的電子標簽閱讀器，實現對機動車和人員通行信息的自動感知和記錄[1]。而且在數據庫的支持下，還可實現機動車（人員）運動軌跡查詢、區域準入等功能。因此基于射頻標簽自動識別技術的車輛管理系統，可以實現區域范圍內車輛（人員）的實時統計、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主要有以下優點^[2]：

   （1）系統功能齊全豐富： 具有自動識別、智能控制、報警提示、信息記錄、數據通信以及查詢、統計、分析等功能；同時，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）實現正常車輛不停車快速通過 ：運用微波射頻識別（RFID）遠距離快速識別的技術優勢，通過車輛信息自動識別、數據庫資料比對、路閘欄桿和交通信號燈自動控制等步驟，實時控制車輛通行，實現車輛以20～30km/h速度不停車進出；對于不設路閘和交通信號燈控制的系統，進出車速在40 km/h以上。

   （4）對無卡車輛實施嚴格監管：對無卡（外來）車輛的監管，一直是RFID車輛管理系統的一個技術難點。通過集成其它系統與技術，達到由電腦自動識別監控與警衛（門衛、保安）人員手工操作相結合的方式實施對無卡車輛有效監管，確保對無卡車輛信息的錄取和車輛通行的監管。

   （5）防止車輛被盜： 對大院內車輛信息進行數據化管理；除設置圖像抓拍設備外，增設車載RFID卡數據區狀態信息；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；根據需要系統增加布控功能。

   （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；應用系統提供相應的 “在線幫助”。
 
   （7）系統數據安全保密： 在網絡級、系統級和數據庫級設有訪問權限控制；具備檢查用戶合法身份和使用權限的能力；數據進行加密處理。

  3 系統組成與工作原理

   3.1 系統結構

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

                                  圖1 車輛管控系統結構框圖 

   RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸式的自動識別技術^[3]，基于RFID電子標簽的車輛信息采集系統，主要采用射頻電子標簽作為機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（出）口處的電子標簽閱讀器，實現對機動車和人員通行信息的自動感知和記錄。隨后RFID信息采集系統會將采集到的數據經遠程傳輸手段傳輸到中央數據庫。

   GPS(Global Positioning System)作用為對車輛駛出庫區后所在地點實時信息采集[4]。采集到的信息經遠程傳輸手段傳到GIS（Geographic Information System）系統。對于管理部門，GPS和GIS的結合應用，能實時直觀高效地實現指揮管理目標。

   在管理中心，經過數據庫和GIS系統共同整合后的信息會通過友好的人機交互界面展現給用戶，供正常的物流倉儲作業使用。

   3.2 工作原理

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

   車輛和人員低速進入倉庫院內入口大門時，攜帶有UHF電子標簽（又稱“電子車牌”）的機動車進入讀寫器識讀范圍內（10米左右），讀寫器發射的無線電波將激活機動車的電子標簽，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，計算機將從讀寫器獲得的這些信息以及時間信息存儲進后臺數據庫，由于在系統中備案了RFID卡所對應的車牌號和司機人員信息（可含照片），中央服務器軟件可將車牌號和司乘信息發到保安崗位，由保安進行實際比對。如發現與系統信息不對應的車牌和司乘信息，則可不予放行或裝貨。車輛進入后，各區倉庫的庫門分別裝有讀卡器，車輛停在某區倉庫，則此庫裝貨門的讀卡器感應記錄車輛裝貨停靠時間，由于在感應區內停靠，可以持續感應，直到離開，這樣可以準確記錄車輛停靠的庫區及停靠時間。

   當車輛完成裝卸后，將從倉庫院內出口大門駛出，門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界面的內容包括：車輛進廠時間、車輛信息、駕駛員信息、車輛停靠所在庫區、車輛停靠時間、車輛離開時間。

   車輛駛離廠區后，將由GPS系統實時監控車輛行車軌跡[6]，所有實時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 車輛管控系統結構框圖圖、車輛狀態信息等將被以人機友好界面的形式展現給用戶。

   4 方案實施

   4.1 車輛信息采集

   為庫區下屬所有車輛配備專用電子標簽（電子車牌）。

   方案所用電子標簽是工作于UHF頻段（920～ 925MHz）的無源抗金屬專用RFID電子標簽，如圖2所示。抗金屬電子標簽具有超強抗干擾能力，用戶可自定義讀寫標簽的標準數據，使專門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(與讀寫器和天線有關)。具有2056bits 內存容量，全球唯一94bits ID號。多個RFID抗金屬電子標簽可同時讀寫，不受工作區內標簽數量的限制和影響，且無需電池，內存可反復擦寫。
  
                      

                              圖2  超高頻抗金屬電子標簽 

                      

                           圖3  超高頻RFID 讀卡器 

   在廠區大院的進出口分別安裝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天線配置，讀取距離在1～15米（已測）；支持自動方式、交互應答方式、觸發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  車輛GPS實時定位模塊  

   4.2 車輛GPS實時監控系統

   方案所用GPS設備，為帶監控平臺的GPS定位模塊，如圖4所示。可全天候實時計算車輛運動狀態信息，主要為：車輛位置（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）及時間信息（精確到1秒）。

   設備安裝后，24小時開啟，將車輛信息通過無線數據網絡傳送到管理中心并顯示在電子地圖上，即可實現管理中心管理員進行統一管理、調度。

   5 結語

   經實際測試，廠區門口進出車輛平均密度在10輛/時條件下，系統運行正常，無漏報；GPS系統亦工作正常，無報錯。通過車輛管控系統，一方面物流管理人員可以遠程實現對車輛人員的可視化管理；另一方面，對于物流行業來講，可以為貨主提供實時的貨物跟蹤，提高物流企業的服務水平。

   為了配合國家物流規劃九大重點工程中的物流標準和技術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加快推動對現有倉儲、轉運設施和運輸工具的標準化改造，尤其是中小型企業的信息化建設速度，使其適應物流業與互聯網融合的趨勢，提高物流裝備的現代化水平。

    參考文獻

   [1]張暉,王東輝．RFID技術及其應用研究[J]．微計算機信息,2007,(2):252—254．

   [2]楊筆鋒,詹艷軍.基于射頻識別的智能車輛管理系統設計[J]．計算機測量與控制,2010,(01).

   [3][德]Klaus Finkenzeller．射頻識別(RFID)技術[M]．北京:電子工業出版社,2001．

   [4] 陳勇, 郭麗.車輛管理中GPS監控系統的研究與應用[J]．科技創新導報,2011,(05).

   [5]張鐸．自動識別技術[J]．中國物資流通,2001,(19)．

   [6]王慶安. 基于RFID和GPRS的非機動車輛管理系統研究[J]．中國制造業信息化,2007,(13).

   [7]游戰清等.無線射頻識別技術(RFID)規劃與實施[M].北京:電子工業出版社, 2005.

   [8]莫凌飛.超高頻射頻識別抗金屬標簽研究[D]．浙江大學,2009.

   [9]蘇冠群,盧菲菲.單品識別時代的高頻與超高頻RFID應用比較[J]．中國自動識別技術,2006,(01).

   [10]曾煉成,傅卓軍,沈岳.超高頻RFID標簽可重用倉儲管理系統的設計[J]．計算機技術與發展 ,2011,(09).

   孫欣（1983-）

   女，碩士，現就職于天津冶金職業技術學院電氣工程系， 主要的研究方向為控制工程，智能控制。 

   摘自《自動化博覽》2012年第二期