RFID與3G技術(shù)在貨物運(yùn)輸防盜中的應(yīng)用研究

當(dāng)今世界十強(qiáng)物流企業(yè)中有5家美國(guó)企業(yè)，這5家企業(yè)的收益之和占十強(qiáng)企業(yè)收益的2/3，在這些公司中以運(yùn)輸為主業(yè)的公司居多。而美國(guó)國(guó)家貨物保安協(xié)會(huì)（NC-SC）最近完成一項(xiàng)調(diào)查，指出美國(guó)每年在供應(yīng)鏈管理上，被偷去總值150億美元的貨物，金額占全球失竊貨物總額的1/3，成為失竊貨物最嚴(yán)重的地區(qū)。面對(duì)如此嚴(yán)重的貨物被盜現(xiàn)象，美國(guó)大部分保險(xiǎn)公司近期提供給物流公司有關(guān)在貨倉(cāng)、貨車(chē)、堆場(chǎng)貨物的失竊保費(fèi)迅速增加，并實(shí)施“墊底費(fèi)”措施，如失竊貨物總值在十萬(wàn)美元以下，須由物流公司全數(shù)承擔(dān)，一般偷竊案件損失均在這數(shù)額以下。美國(guó)航空及物流專(zhuān)家Garfinkle認(rèn)為，大部分小批量失竊案件是熟人或公司內(nèi)部人士所為。不少物流公司的保安系統(tǒng)效率不足和松散，特別是在貨物運(yùn)送途中，成為公司職員最容易偷走貨物的環(huán)節(jié)。

 

　　由此可見(jiàn)，貨物防盜問(wèn)題已經(jīng)成為物流公司在物流運(yùn)輸中急需解決的問(wèn)題。本文在概述RFID技術(shù)和3G技術(shù)的同時(shí)，研究了這兩項(xiàng)技術(shù)在貨物在途運(yùn)輸中的綜合應(yīng)用，可以有效地解決貨物在運(yùn)輸過(guò)程中的防盜問(wèn)題。

 

　　1 RFID概述

 

　　1.1 RFID的概念及其工作原理

 

　　無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。通常，RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)這三個(gè)主要部分組成：電子標(biāo)簽由天線(xiàn)和RFID芯片組成，每個(gè)芯片都含有唯一的識(shí)別碼，用來(lái)表示電子標(biāo)簽所附著的物體；讀寫(xiě)器用來(lái)讀寫(xiě)電子標(biāo)簽中的信息，讀寫(xiě)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和其他計(jì)算機(jī)或系統(tǒng)通訊，從而完成對(duì)電子標(biāo)簽的信息獲取、解釋以及數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以由簡(jiǎn)單的小型數(shù)據(jù)庫(kù)擔(dān)當(dāng)，也可以是集成了RFID管理模塊的大型ERP數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件。其工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)信息處理。RFID系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

 

　　圖1：RFID系統(tǒng)的工作原理

 

　　1.2 RFID的特性

 

　　（1）數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)（Read Write）能力：不需接觸，直接讀取信息至數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，且可一次處理多個(gè)標(biāo)簽，并可以將物流處理的狀態(tài)寫(xiě)入標(biāo)簽，供下一階段物流處理的讀取判斷之用。

 

　　（2）耐環(huán)境性：紙張一受到臟污就會(huì)看不到，但RFID對(duì)水、油和藥品等物質(zhì)卻有強(qiáng)力的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環(huán)境之中，也可以讀取數(shù)據(jù)。

 

　　（3）可重復(fù)使用：由于RFID為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被覆寫(xiě)，因此可以回收標(biāo)簽重復(fù)使用。

 

　�。�4）穿透性：RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)包覆的話(huà)，也可以進(jìn)行穿透性通訊。不過(guò)如果是鐵質(zhì)金屬的話(huà)，就無(wú)法進(jìn)行通訊。

 

　　（5）數(shù)據(jù)的記憶容量大：數(shù)據(jù)容量會(huì)隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴(kuò)大，未來(lái)物品所需攜帶的資料量愈來(lái)愈大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也增加，對(duì)此RFID不會(huì)受到限制。

 

　　2 3G技術(shù)的概念

 

　　2.1 GIS地理信息系統(tǒng)

 

　　GIS是為了獲取、儲(chǔ)存、顯示、查詢(xún)定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，將所需要的信息和資料直觀、形象地在電子地圖上以圖形或表格的形式顯示出來(lái)，為GPS衛(wèi)星定位提供良好的地圖環(huán)境，能將空間信息與屬性信息的處理完美結(jié)合起來(lái)，以直觀的方式顯示車(chē)輛的位置和狀態(tài)等信息。

 

　　2.2 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

 

　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Globa1 Positioning System，GPS），是利用分布在約2萬(wàn)公里高空的多顆衛(wèi)星對(duì)地面目標(biāo)的狀況進(jìn)行精確測(cè)定以進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，它主要用于船舶和飛機(jī)導(dǎo)航、對(duì)地面目標(biāo)的精確定時(shí)和精密定位、地面及空中交通管制、空間與地面災(zāi)害監(jiān)測(cè)等。21世紀(jì)以來(lái)，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在物流領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

 

　　2.3 GSM通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

 

　　GSM全球數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)覆蓋最廣、可靠性最高、容量最大、保密性最強(qiáng)的數(shù)字移動(dòng)蜂窩通訊系統(tǒng)。以GSM為代表的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，包括GSM、GPRS、CDMA、CDPD、集群、電臺(tái)等多種無(wú)線(xiàn)通信方式。GSM通訊網(wǎng)絡(luò)作為物流配送系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)確保了報(bào)警信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸通道的可靠性。車(chē)輛終端上的GPS接收機(jī)獲取車(chē)輛的實(shí)際位置、速度、運(yùn)行方向等信息經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到運(yùn)輸調(diào)度中心，中心可以對(duì)車(chē)輛進(jìn)行管理、調(diào)度和控制。

 

　　2.4“3G技術(shù)”

 

　　“3G技術(shù)”并非簡(jiǎn)單地指GIS、GPS、GSM三項(xiàng)單獨(dú)的技術(shù)，而是以GIS技術(shù)、定位技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為代表的三項(xiàng)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)和它們之間相互集成所產(chǎn)生的新技術(shù)[4]。3G技術(shù)集成的核心在于：GIS可以作為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)平臺(tái)，具有可視化、地理分析和空間分析、數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理等的優(yōu)勢(shì)；GPS定位技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)根據(jù)具體的應(yīng)用需要，可以實(shí)時(shí)獲取不同精度的目標(biāo)位置信息；GSM通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)于信息系統(tǒng)指揮、調(diào)度、監(jiān)控、管理等具有重大的意義。這三項(xiàng)技術(shù)的集成，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的追蹤與監(jiān)控。

 

　　3 RFID與3G技術(shù)在貨物在途運(yùn)輸防盜中的綜合應(yīng)用

 

　　3.1 基本應(yīng)用原理

 

　　在車(chē)輛和貨物上貼上RFID標(biāo)簽，并且每輛貨車(chē)配備GPS接收機(jī)和GSM信息終端，發(fā)貨時(shí)，將車(chē)輛、貨物的基本信息通過(guò)RFID讀寫(xiě)器存入運(yùn)輸調(diào)度中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將司機(jī)的身份信息存入運(yùn)輸調(diào)度中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于中華人民共和國(guó)第二代居民身份證應(yīng)用了無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，第二代身份證增加了一枚指甲蓋大小的非接觸式IC芯片，將持證人的照片圖像和身份項(xiàng)目?jī)?nèi)容等信息數(shù)字化后加密存入芯片，這些信息可以經(jīng)過(guò)終端讀卡器判讀，所以，可以通過(guò)終端讀卡器直接將司機(jī)的身份信息存入運(yùn)輸調(diào)度中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，非常方便有效。與此同時(shí)，RFID閱讀器全部部署在運(yùn)輸貨物的車(chē)輛上，在運(yùn)輸途中，閱讀器每隔一段固定的時(shí)間以一定的頻率自動(dòng)無(wú)線(xiàn)掃描車(chē)輛和貨物的電子標(biāo)簽，并將掃描的信息存入車(chē)載GSM信息終端，同時(shí)，將通過(guò)GPS技術(shù)獲得的車(chē)輛位置信息也存入車(chē)載GSM信息終端，司機(jī)也要將其身份證信息通過(guò)車(chē)載讀卡器存入車(chē)載GSM信息終端，再通過(guò)GSM通訊系統(tǒng)傳將所有采集的信息傳回運(yùn)輸調(diào)度中心，送入中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。以GIS作為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)平臺(tái)，統(tǒng)一管理中心信息數(shù)據(jù)庫(kù)。將收集到的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的發(fā)貨時(shí)的原始信息進(jìn)行比較，包括司機(jī)的信息和車(chē)輛的信息是否匹配，車(chē)輛和貨物的信息是否匹配，一旦三者間有任何不匹配，說(shuō)明該車(chē)貨物出現(xiàn)了問(wèn)題，必須采取緊急應(yīng)對(duì)措施。如果信息完全匹配，則將新的車(chē)輛位置信息存入中心數(shù)據(jù)庫(kù)中，以做貨物追蹤之用，通過(guò)不斷的掃描修正，運(yùn)輸調(diào)度中心可以掌握貨物和運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)時(shí)信息。貨物運(yùn)輸防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

 

　　圖2：貨物運(yùn)輸防盜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

　　3.2 軟硬件配置和系統(tǒng)要求

 

　　貨物防盜系統(tǒng)可以采用J2EE體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL2005，WEB服務(wù)器采用Appche和Tomcat構(gòu)建，WEB應(yīng)用服務(wù)器采用Jboss構(gòu)建。系統(tǒng)內(nèi)部和外部通訊接口采用XML信息交換標(biāo)準(zhǔn)，供應(yīng)鏈上所有企業(yè)都配備XML通訊適配器（軟件），各個(gè)企業(yè)通過(guò)XML適配器和貨物防盜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換和傳輸。在系統(tǒng)跟蹤的車(chē)輛和貨物上嵌入飛利浦UCODE EPC Gen 2電子標(biāo)簽，該標(biāo)簽已通過(guò)EPC Global Gen2標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。這種芯片使用了一種防沖突（anti-collision）算法使得該系統(tǒng)可以在現(xiàn)行美國(guó)規(guī)范下每秒讀取多達(dá)1 600個(gè)標(biāo)簽，而在歐洲規(guī)范下每秒也可達(dá)600個(gè)標(biāo)簽。EPC Gen2 的標(biāo)準(zhǔn)也允許可程序化的讀寫(xiě)字段，更快的標(biāo)簽讀寫(xiě)率和在高密度讀取器環(huán)境下的操作。閱讀器以一定的頻率自動(dòng)無(wú)線(xiàn)掃描附近區(qū)域的電子標(biāo)簽，將掃描的信息通過(guò)GPRS模塊以短消息形式發(fā)送到運(yùn)輸調(diào)度中心服務(wù)器通訊網(wǎng)關(guān)的GPRS模塊，然后再由通訊網(wǎng)關(guān)提交中心服務(wù)器相關(guān)模塊處。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤車(chē)輛、貨物的實(shí)時(shí)信息采集和跟蹤。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸，可高速傳輸數(shù)字、文字、圖像等數(shù)據(jù)。因此將GPRS模塊和RFID閱讀器合為一體，運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)載閱讀器全部配備GPRS模塊，將閱讀器從嵌入產(chǎn)品的RFID電子標(biāo)簽實(shí)時(shí)采集的信息傳輸?shù)紾PRS模塊，再由GPRS模塊將信息發(fā)送到系統(tǒng)主機(jī)GPRS模塊，再傳輸?shù)较到y(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器，最后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，供供應(yīng)鏈上不同企業(yè)查詢(xún)和信息發(fā)布。

 

　　4 結(jié)論

 

　　射頻和3G技術(shù)在物流運(yùn)輸過(guò)程中的應(yīng)用可以有效地解決貨物丟失的問(wèn)題。但是其應(yīng)用成本較高，一般的企業(yè)難以承擔(dān)，有待于技術(shù)水平的進(jìn)一步提高，大規(guī)模的應(yīng)用，降低成本。全球零售巨頭沃爾瑪早在 2005年1月1日起，就要求全球前100名供應(yīng)商在大包裝產(chǎn)品上全部采用RFID技術(shù)。筆者相信，射頻和3G技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)是全球物流業(yè)的大趨勢(shì)，并對(duì)物流業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。