摘要：为提升第三方物流行业中运输环节的工作效率，本文介绍了一种基于RFID技术的车辆管理解决方案，用户可根据管控中心实时了解货运车辆进出库区情况，并根据GPS定位系统了解车辆驶离库区后的实时信息。关键词：超高频RFID；GPS定位；车辆管理；第三方物流

   1 前言

   仓储管理是现代物流领域的基础核心业务环节，其运行效率的提升将直接影响现代物流业的发展。本项目以天津滨海新区日益发展的第三方物流企业为应用环境，针对仓储管理完整业务流程的物联网技术开展研发、应用以及市场推广工作。项目研发来源于企业的实际需求，面向仓储管理应用领域的广泛市场需求，在实际应用、造价等方面进行可推广性研发。项目成果主要用于第三方物流仓库的信息化管理流程，提升货物出入库管理效率，整合车辆、人员管理流程，建立统一数据平台和业务管理平台，并与企业ERP、行业监管系统（如海关、税务、行业电子商务等）建立开放式应用集成接口。项目采用产学研合作开发为主的业务模式开展技术研发工作。

   2 研发背景

   根据仓储物流业务流程的特点，每天都会有不同的载货车辆从不同的厂区门口进进出出。而业务流程中需要针对仓库每一辆货车在哪一个具体时间从库区哪一个门口进入或驶出均有一个详细记录。传统的车辆管理记录工作均由门口的保安人员人工完成。

   然而人员管理难免存在一些疏忽和差错，造成工作环节之间出现脱节。此外，第三方物流由于库存量大、进出库工作量多等特点，使得物资调拨过程中的安全监管手段需要提升，而且物资调拨运输也需要精度控制。

   本论文旨在研究针对第三方物流的基于RFID技术的机动车和人员管控系统。此系统可依靠射频电子标签作为机动车及人员的身份信息载体，通过安放在道路沿线（或卡口）、场所进（出）口处的电子标签阅读器，实现对机动车和人员通行信息的自动感知和记录[1]。而且在数据库的支持下，还可实现机动车（人员）运动轨迹查询、区域准入等功能。因此基于射频标签自动识别技术的车辆管理系统，可以实现区域范围内车辆（人员）的实时统计、车辆定位及防盗、物流仓储智能管控等诸多功能。

   基于RFID的车辆智能管理系统主要有以下优点^[2]：

   （1）系统功能齐全丰富： 具有自动识别、智能控制、报警提示、信息记录、数据通信以及查询、统计、分析等功能；同时，具备扩展方便，升级容易的特性。

   （2）系统性能稳定可靠： 硬件严格筛选、严格试验，并留有适当备份；软件精心设计、精心调试，并有冗余容错性能；系统处理速度快，可靠性高，稳定性好，错漏率低，并具备数据备份、数据恢复能力。

   （3）实现正常车辆不停车快速通过 ：运用微波射频识别（RFID）远距离快速识别的技术优势，通过车辆信息自动识别、数据库资料比对、路闸栏杆和交通信号灯自动控制等步骤，实时控制车辆通行，实现车辆以20～30km/h速度不停车进出；对于不设路闸和交通信号灯控制的系统，进出车速在40 km/h以上。

   （4）对无卡车辆实施严格监管：对无卡（外来）车辆的监管，一直是RFID车辆管理系统的一个技术难点。通过集成其它系统与技术，达到由电脑自动识别监控与警卫（门卫、保安）人员手工操作相结合的方式实施对无卡车辆有效监管，确保对无卡车辆信息的录取和车辆通行的监管。

   （5）防止车辆被盗： 对大院内车辆信息进行数据化管理；除设置图像抓拍设备外，增设车载RFID卡数据区状态信息；对安全防盗有特殊需求的车辆，采用车载RFID卡和驾驶员随身携带副卡的双卡识别方案；根据需要系统增加布控功能。

   （6）操作使用方便简捷： 用户界面直观、形象、友好；操作步骤简单明了；应用系统提供相应的 “在线帮助”。
 
   （7）系统数据安全保密： 在网络级、系统级和数据库级设有访问权限控制；具备检查用户合法身份和使用权限的能力；数据进行加密处理。

  3 系统组成与工作原理

   3.1 系统结构

   本方案设计的车辆管控系统由非接触式RFID技术、中央数据库管理系统、GPS信息采集系统、GIS系统、远程传输手段五个部分组成，如图1所示。
  
                 

                                  图1 车辆管控系统结构框图 

   RFID(Radio Frequency Identification)是一种非接触式的自动识别技术^[3]，基于RFID电子标签的车辆信息采集系统，主要采用射频电子标签作为机动车及人员的身份信息载体，通过安放在道路沿线（或卡口）、场所进（出）口处的电子标签阅读器，实现对机动车和人员通行信息的自动感知和记录。随后RFID信息采集系统会将采集到的数据经远程传输手段传输到中央数据库。

   GPS(Global Positioning System)作用为对车辆驶出库区后所在地点实时信息采集[4]。采集到的信息经远程传输手段传到GIS（Geographic Information System）系统。对于管理部门，GPS和GIS的结合应用，能实时直观高效地实现指挥管理目标。

   在管理中心，经过数据库和GIS系统共同整合后的信息会通过友好的人机交互界面展现给用户，供正常的物流仓储作业使用。

   3.2 工作原理

   基本的RFID系统由标签(Tag)、阅读器(Reader )、天线(Antenna)组成[5]。

   车辆和人员低速进入仓库院内入口大门时，携带有UHF电子标签（又称“电子车牌”）的机动车进入读写器识读范围内（10米左右），读写器发射的无线电波将激活机动车的电子标签，电子标签从电波中获得能量并将标签中的数据（机动车物理车牌、驾驶员姓名、本人照片等）以无线电波的方式反馈给读写器，计算机将从读写器获得的这些信息以及时间信息存储进后台数据库，由于在系统中备案了RFID卡所对应的车牌号和司机人员信息（可含照片），中央服务器软件可将车牌号和司乘信息发到保安岗位，由保安进行实际比对。如发现与系统信息不对应的车牌和司乘信息，则可不予放行或装货。车辆进入后，各区仓库的库门分别装有读卡器，车辆停在某区仓库，则此库装货门的读卡器感应记录车辆装货停靠时间，由于在感应区内停靠，可以持续感应，直到离开，这样可以准确记录车辆停靠的库区及停靠时间。

   当车辆完成装卸后，将从仓库院内出口大门驶出，门口的读卡器得到感应采集信息，后交由后台数据库。hhhhh至此，后台数据库将得到的信息传给用户界面的内容包括：车辆进厂时间、车辆信息、驾驶员信息、车辆停靠所在库区、车辆停靠时间、车辆离开时间。

   车辆驶离厂区后，将由GPS系统实时监控车辆行车轨迹[6]，所有实时数据远程传输到管理中心，包括所在准确位置的电子地图1 车辆管控系统结构框图图、车辆状态信息等将被以人机友好界面的形式展现给用户。

   4 方案实施

   4.1 车辆信息采集

   为库区下属所有车辆配备专用电子标签（电子车牌）。

   方案所用电子标签是工作于UHF频段（920～ 925MHz）的无源抗金属专用RFID电子标签，如图2所示。抗金属电子标签具有超强抗干扰能力，用户可自定义读写标签的标准数据，使专门的应用系统效率更加快捷。标签有效识读距离可达8米以上(与读写器和天线有关)。具有2056bits 内存容量，全球唯一94bits ID号。多个RFID抗金属电子标签可同时读写，不受工作区内标签数量的限制和影响，且无需电池，内存可反复擦写。
  
                      

                              图2  超高频抗金属电子标签 

                      

                           图3  超高频RFID 读卡器 

   在厂区大院的进出口分别安装RFID读卡器。

   读卡器使用超高频RFID读卡器，如图3所示。工作频率902～928MHz；输出功率达30dBm（可调）；12dbi天线配置，读取距离在1～15米（已测）；支持自动方式、交互应答方式、触发方式等多种工作模式；低功耗设计，单＋9V电源供电；与上位机采用RS232串口方式。
  
                     

                            图4  车辆GPS实时定位模块  

   4.2 车辆GPS实时监控系统

   方案所用GPS设备，为带监控平台的GPS定位模块，如图4所示。可全天候实时计算车辆运动状态信息，主要为：车辆位置（精确到10米）、运行速度（精确到0.1米/秒）、运行方向（精确到1度）及时间信息（精确到1秒）。

   设备安装后，24小时开启，将车辆信息通过无线数据网络传送到管理中心并显示在电子地图上，即可实现管理中心管理员进行统一管理、调度。

   5 结语

   经实际测试，厂区门口进出车辆平均密度在10辆/时条件下，系统运行正常，无漏报；GPS系统亦工作正常，无报错。通过车辆管控系统，一方面物流管理人员可以远程实现对车辆人员的可视化管理；另一方面，对于物流行业来讲，可以为货主提供实时的货物跟踪，提高物流企业的服务水平。

   为了配合国家物流规划九大重点工程中的物流标准和技术推广工程以及天津国际航运物流中心的定位，项目以标准化的方案和快速接入技术加快推动对现有仓储、转运设施和运输工具的标准化改造，尤其是中小型企业的信息化建设速度，使其适应物流业与互联网融合的趋势，提高物流装备的现代化水平。

    参考文献

   [1]张晖,王东辉．RFID技术及其应用研究[J]．微计算机信息,2007,(2):252—254．

   [2]杨笔锋,詹艳军.基于射频识别的智能车辆管理系统设计[J]．计算机测量与控制,2010,(01).

   [3][德]Klaus Finkenzeller．射频识别(RFID)技术[M]．北京:电子工业出版社,2001．

   [4] 陈勇, 郭丽.车辆管理中GPS监控系统的研究与应用[J]．科技创新导报,2011,(05).

   [5]张铎．自动识别技术[J]．中国物资流通,2001,(19)．

   [6]王庆安. 基于RFID和GPRS的非机动车辆管理系统研究[J]．中国制造业信息化,2007,(13).

   [7]游战清等.无线射频识别技术(RFID)规划与实施[M].北京:电子工业出版社, 2005.

   [8]莫凌飞.超高频射频识别抗金属标签研究[D]．浙江大学,2009.

   [9]苏冠群,卢菲菲.单品识别时代的高频与超高频RFID应用比较[J]．中国自动识别技术,2006,(01).

   [10]曾炼成,傅卓军,沈岳.超高频RFID标签可重用仓储管理系统的设计[J]．计算机技术与发展 ,2011,(09).

   孙欣（1983-）

   女，硕士，现就职于天津冶金职业技术学院电气工程系， 主要的研究方向为控制工程，智能控制。 

   摘自《自动化博览》2012年第二期