基于RFID的集装箱管理系统

一、行业背景与应用需求

1.行业背景

    全球货物流通以集装箱为载体，尤其是海运集装箱。基于RFID的集装箱管理系统是生产和管理集装箱企业在产出成品下线、运输环节的追踪管理系统。系统作用是实现对集装箱、托运车辆的追踪管理。通过自动采集集装箱、托运车辆的信息和信息管理系统，实现对集装箱(集装箱生产管理)、托运车辆(运费自动结算)、和堆场 (集装箱存放状态)的自动管理。

2.应用需求

    全球每年集装箱产量约有200多万个，在中国生产的占50％以上，2004年全球集装箱保有量约为2187万箱。集装箱制造商和集装箱运输管理企业承担了大量的生产运输、成品运输和堆放存储等繁重的统计管理工作。在集装箱出厂后，不能实时知道集装箱的位置和状态，是否安全到达堆场，由于出入堆场的繁杂手续导致托运车辆排长队现象，除此之外在面积庞大的堆场上找出指定集装箱非常困难，不仅浪费时间而且容易出错。此外由于无法实时了解堆场上的集装箱的数量和位置空缺，无形中造成堆场利用率低，浪费了企业资源。

    基于RFID的集装箱管理系统首先在世界上最大的集装箱生产企业试点成功。2005年3月在现场进行了RFID电子标签在恶劣环境下（金属表面安装）的全面测试。在此基础上开发了工厂出口监测子系统、堆场自动管理子系统及中央监控子系统。初步实现了集装箱在工厂、堆场的监控、管理和数据统计分析。

二、项目实施的目标

    项目实施的目标包括：

    (1) 集装箱相关的信息（如：箱号、使用公司代码、箱种、箱型、箱东代码、制造企业代码、生产线代码、班组代码、毛重、净重和生产时间）存储在电子标签中，信息可无线、快速、自动方式被读取、传输，避免人工手工输入可能引起的错误。

    (2) 对生产下线的集装箱从工厂由托运车辆运输到堆场的整个流程进行跟踪。监测、记录新箱下线信息、托运车辆信息、发生时间、操作人员等。统计分析各箱东的集装箱生产量及合格率等。

    (3) 堆场自动管理通过无线网络技术进行信息交互，堆高车读写器自动识别箱号，实现图像化操作，迅速准确的查询集装箱堆放位置、状态。

    (4) 对承担托运的车辆进行注册管理，安装车辆电子标签，在托运过程中实现自动采集车辆信息，取消复杂的单据手续，缩短出入闸通过时间，减少人员工作量。

三、系统设计

    基于RFID技术的集装箱管理系统是一个大系统（如图），包括中央监控中心子系统、出厂监控子系统、出入闸口监控子系统三个主要部分。

    中央监控中心子系统：监控其他子系统运作，与其他子系统进行信息交互。进行集装箱信息管理和托运车辆信息管理，数据统计与分析，进行运费结算。向客户提供集装箱信息查询服务。

    出厂监控子系统：监测、记录出厂集装箱的信息、托运车辆的信息、发生时间、操作人员等。统计分析各种集装箱的出厂情况。

    堆场集装箱管理系统：监测，记录经过闸口的集装箱信息、对应的拖运车辆信息、事件发生时间、操作人员等信息，堆场集装箱堆放位置信息管理，迅速准确查找集装箱状态；具有形象的2D 集装箱堆场地图和放箱、找箱功能。

1.系统关键技术

    基于RFID的集装箱管理系统采用915MHz频段的产品。系统包括在每个生产下线的集装箱上安装一个电子标签，在每一辆注册过的托运车辆上安装一个电子车牌（电子标签），在出厂处和堆场出入口选择位置安装读写器（含天线、射频电缆、），在工厂和堆场的堆高车上安装读写器。

2.系统工作流程

    正常的工作流程如下：在新下生产线的集装箱上安装写有该箱信息的电子标签，堆高车作业时确认集装箱箱号后出厂，由托运车辆从工厂运输到堆场，托运车辆在出工厂大门时，系统自动采集集装箱信息及托运车辆信息，托运车辆进出堆场时，系统自动采集集装箱信息及托运车辆信息，调度通过传输系统指挥堆高车的堆放集装箱位置等。

四、系统的基本运作过程

    该系统第一期实现了对集装箱从工厂下线到进入堆场整个流程的跟踪。第二期系统在第一期系统的基础上完善和补充，重点实现了堆场自动管理系统和车辆管理系统的建设。

    基于RFID 技术的集装箱管理系统可以服务于集装箱运营生产管理企业，加强集装箱监控功能，为客户提供必要的信息服务，实现堆场自动化管理，减少集装箱管理人员工作量。2005年9～11月系统进入试运行阶段。

五、设备选择标准

    系统中的集装箱电子标签、电子车牌和自动识别设备采用的自动识别技术是远距离RFID产品。集装箱电子标签安装与集装箱一侧，电子车牌安装在托运车辆的前挡风玻璃内。系统要求RFID系统读写距离大于7米，速度在50公里/小时，要求具有多标签读取功能，要求RFID系统具有防邻道干扰，要求电子标签安装于金属表面（集装箱表面），设备的工作环境通常要求防尘、防震、高温按工业级标准执行。

    值得注意的是将电子标签安装于集装箱的表面（金属）通常会降低标签的识别距离和识别率，因而在电子标签设计上要考虑金属环境的影响。

六、应用效果分析

    基于RFID的集装箱管理系统采用远距离RFID技术，实现了箱、车的自动识别，在系统中发挥了重要作用。加快了下线产品的出厂、运输、堆场存储速度，提高信息采集的准确率，减少了工作人员在恶劣环境下的手工作业。

    随着基于RFID的集装箱管理系统应用的普及，该项技术将进一步推广到港口、集装箱堆场中应用，从而提高对集装箱的监控与管理。