一、系統(tǒng)背景及實施意義
集裝箱運輸因其本身具有其它交通運輸方式不可替代的優(yōu)勢和特點（私密性好、運輸成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)），其發(fā)展前景極其廣闊。我國鐵路始終將集裝箱運輸作為重點開拓、大力發(fā)展的工作重心。然而，在鐵路集裝箱運輸作業(yè)中還存在諸多問題：（1）工作方式落后，工作效率低下。在整個運輸流程中，集裝箱箱號全部采用人工抄寫登錄。工作量大、差錯率高、信息傳遞不及時；（2）作業(yè)流程不精練，重復(fù)性工作較多。據(jù)統(tǒng)計，每個集裝箱從進(jìn)站到離站的全部流程中，需要人工抄寫登錄集裝箱箱號達(dá)7次。這些都極大地影響了鐵路集裝箱運輸?shù)男剩蚨孟冗M(jìn)的技術(shù)手段有效地對集裝箱進(jìn)行追蹤和管理就顯得極為迫切。
對此武漢木蘭達(dá)科技有限公司推出了基于2.4G遠(yuǎn)距離傳感型射頻卡的“RFID鐵路運輸集裝箱管理系統(tǒng)”的解決方案，通過先進(jìn)的RFID技術(shù)，結(jié)合電子封條技術(shù)。所謂電子封條技術(shù)，是指能夠記錄車廂或者其他硬包裝是否曾經(jīng)被偷偷打開，并且能夠在被非法開啟的時候自動報警的一種驗證貨物完整性的鑒別技術(shù)。電子封條能夠?qū)崿F(xiàn)對于貨柜的自動識別，將貨物運輸中的貨柜開關(guān)狀態(tài)信息記錄到電子標(biāo)簽中，成為貨物運輸信息的載體，在點對點運輸過程中實現(xiàn)從始發(fā)站到目標(biāo)站之間貨柜未被開啟的驗證目標(biāo)。一旦電子封條遭到破壞，將會反映給計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 主動式封條在結(jié)合GPS技術(shù)以后，能在集裝箱狀態(tài)發(fā)生變化時實時將狀態(tài)變化發(fā)生的時間、地點以及周圍的環(huán)境信息傳輸?shù)截浿骰蚬芾砣藛T的機(jī)器上去。更有一些主動式電子封條能夠在損害行為發(fā)生時提供即時求救信號。從長遠(yuǎn)來看，主動式電子封條提高了集裝箱運輸?shù)陌踩潭群屯该鞫龋瑢⑹咕C合運輸成本大幅降低。而且隨著技術(shù)的成熟、成本的降低，主動式電子封條技術(shù)的正越來越為更廣泛的貨物運輸安全領(lǐng)域采用。 電子封條通過電腦管理系統(tǒng)可對注冊、發(fā)行、查驗、啟封、復(fù)用、注銷等環(huán)節(jié)實施嚴(yán)密的監(jiān)管，從根本上解決了傳統(tǒng)防偽器材如鉛封、塑膠封、金屬封、鎖扣封、粘貼封等易被仿制、非法替換、真?zhèn)伪O(jiān)別困難、難管理等問題。結(jié)合其他多種技術(shù)手段，電子封條鎖能夠?qū)崿F(xiàn)在多個領(lǐng)域的驗證運輸貨物完整性的先進(jìn)應(yīng)用。
RFID在整個運輸流程的應(yīng)用可實現(xiàn)鐵路集裝箱運輸?shù)娜鞒瘫O(jiān)控，確保鐵路集裝箱運輸?shù)男б婧桶踩９ぷ鲝?qiáng)度的降低、工作效率的提高及更有效跟蹤管理，從而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)及社會效益。
二、系統(tǒng)組成、工作原理及方案介紹
1．系統(tǒng)組成：
（1）ML-T250遠(yuǎn)距離讀寫電子門封
將記錄有集裝箱箱號、集卡車號及其他屬性數(shù)據(jù)的電子門封，安裝在車廂開關(guān)門處，使用方法跟傳統(tǒng)鎖具差別不大，只是在發(fā)運前需要一個遠(yuǎn)距離閱讀器的施封動作。
（2）GPRS讀寫器
在車廂門里側(cè)(近門口處)安裝一個整合RFID和GPRS通訊模塊的通訊箱（必要時可以加上GPS定位模塊），用于跟電子門封保持通訊并實時發(fā)送電子門封狀態(tài)信息至后臺監(jiān)控中心。電子門封和通訊盒都采用反暴力拆解報警技術(shù)：一旦這兩款設(shè)備遭遇外來暴力拆解將主動發(fā)出報警信息至監(jiān)控中心。
（3）天線
為確保集裝箱標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取，在靠近讀寫器的車廂頂部需安裝一個RFID讀寫器的天線，用于讀取安裝在車廂上電子門封的RFID標(biāo)簽信息。
2．工作原理圖：
3.方案介紹：
在始發(fā)地，發(fā)貨方在裝完運輸貨物后，用電子門封鎖上貨柜門(按下插銷)，并用固定式或手持式閱讀器發(fā)送一串經(jīng)過加密的指令對其施封。施封成功后，電子門封標(biāo)簽會主動回饋一個信號，表示電子門封已經(jīng)被成功封上。在貨物的運輸過程中，電子門封不停發(fā)送狀態(tài)信號到通訊盒，通訊盒通過內(nèi)置的GPRS模塊將信息發(fā)送到后臺監(jiān)控中心。如果中途發(fā)生狀態(tài)改變，則貨主或者運輸商可以第一時間收到報警信息并迅速采取相應(yīng)措施，此時后臺監(jiān)控中心將完整了解該批貨物的批次、數(shù)量、當(dāng)班駕駛員和押運員，開鎖時間等等，如果通訊盒加載了GPS模塊，還能知曉開鎖的地點，這對其采取相應(yīng)的安全措施具有非常重要的意義。貨物到達(dá)目的地以后，收貨方根據(jù)接收到的開鎖指令開鎖（開鎖指令由監(jiān)控中心統(tǒng)一發(fā)送或者根據(jù)一個公用密鑰體系在各個終端生成使用）
三、系統(tǒng)功能、特點、優(yōu)勢
1. 系統(tǒng)功能：
跟蹤：可以根據(jù)安裝在集裝箱上電子門封的信息對對物流途中進(jìn)行跟蹤、管理。
查詢：可隨時對集裝箱進(jìn)行查詢（如出入站場的時間、車號、箱號等相關(guān)數(shù)據(jù)信息等）。
修改：可以對標(biāo)簽號對應(yīng)的集裝箱基本信息進(jìn)行修改。
刪除：把已完成運輸任務(wù)的集裝箱信息進(jìn)行刪除。2. 系統(tǒng)特性：
2.1 RFID技術(shù)在集裝箱運輸中的應(yīng)用的特殊性：
（1）電子標(biāo)簽隨集裝箱流動，工作環(huán)境比較惡劣：溫度高、濕度高、酸堿腐蝕、振動大等等；
（2）集裝箱移動較快，要求對高速運動物體的識別能力；
（3）集裝箱箱號是集裝箱的唯一身份標(biāo)識，也是集裝箱運輸管理對象的唯一標(biāo)識，要求對箱號的準(zhǔn)確無誤識別。
2.2 系統(tǒng)特點：
遠(yuǎn)距離: 有效識別距離是2～50m識別距離可調(diào)。
防沖突性: 先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，可同時識別50個/秒以上標(biāo)識。
高速度: 最高識別速度可達(dá)200公里/小時。
安全性: 內(nèi)嵌GPRS無線通訊模塊，可以實時了解貨物運輸狀況，第一時間獲悉異常狀況；加密算法與認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路竊聽與數(shù)據(jù)破解。
方向性: 在閱讀器有效識別范圍內(nèi)，電子封鎖擺放方向?qū)ψR別率沒有任何影響。
高可靠: -40℃-85℃，防沖擊。
成本性: 全部采用0.18uM的芯片，成本更低。
功耗性: 超低功耗，更健康、更安全。
傳輸性: 全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費。
高抗干擾性: 對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求
3. 系統(tǒng)優(yōu)勢：
（1）RFID具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，抗干擾能力強(qiáng)，可全天候使用，幾乎不受污染與潮濕的影響。
（2）識別速度快，識別精度高
（3）RFID具有信息容量大、保密性高、耐久性強(qiáng)、可靠性高、多目標(biāo)識別等特性。
RFID的這些特性使其成為了集裝箱自動識別技術(shù)的最佳選擇。
四、系統(tǒng)硬件設(shè)備介紹
1. ML-T250遠(yuǎn)距離讀寫電子門封
ML-T250電子門封為自動識別系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的發(fā)展手段。該產(chǎn)品是專門為物流運輸?shù)募b箱管理而研發(fā)、設(shè)計。ML-T250讀寫的領(lǐng)先技術(shù)、全工業(yè)性設(shè)計和出眾特點使得其在車輛、物流、設(shè)備和人員追蹤識別等領(lǐng)域具有綜合的競爭優(yōu)勢，并為客戶創(chuàng)造新的價值優(yōu)勢。
技術(shù)參數(shù)
1.1.電氣特征
靜態(tài)電流 小于2μA
工作電流 小于15mA
電池壽命 3-5年（使用壽命20年）
1.2.微波鏈路特性
信號調(diào)制方式 GFSK
通訊速率 雙向1024Kbit/s
工作頻率 2.45GHz
最大輸出功率 0dbm
位誤碼率 10-9
1.3.物理特征
外殼材料 高溫改性ABS塑料
標(biāo)簽類型 讀寫型
外型 mm
重量 50克
顏色 多種顏色
防護(hù)等級 IP34 防水
安裝方式 封裝在集裝箱上
1.4.工作環(huán)境
對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求
工作溫度：-30℃ ～ +65℃
工作濕度：小于85％
存儲溫度：-40℃ ～ +80℃
震動：10～2000Hz，15g 三個軸
抗電磁干擾：10V/m 0.1～1000MHz AM調(diào)幅電磁波
2. ML-M3500GPRS讀寫器
ML-M3500讀寫器內(nèi)部集成了GPRS模塊，數(shù)據(jù)處理后可通過GPRS方式發(fā)送出去，全面提升了讀寫器的發(fā)展空間。ML-M3500讀寫器具備的優(yōu)越抗干擾和防雷設(shè)計，既能用于一般的生活環(huán)境，也可用于工業(yè)環(huán)境的安全型結(jié)構(gòu)，可以很輕松的對多種電子標(biāo)簽進(jìn)行“讀寫”操作，完全滿足客戶對RFID產(chǎn)品的一般需求。外殼是鋁制材料，顏色一般為黑色（可調(diào)），讀卡器重量為0.5千克，尺寸為155*148*35mm。安裝方式，采用將讀卡器固定在標(biāo)桿上。無需開外殼，可直接通過發(fā)命令的方式調(diào)節(jié)距離。
該讀寫器由9～12V的直流供電，性能穩(wěn)定、工作可靠，信號傳輸能力強(qiáng)，使用壽命長達(dá)15年，能夠滿足惡劣的工業(yè)環(huán)境。
技術(shù)參數(shù)
2.1.工作環(huán)境
1）抗干擾和防雷設(shè)計,滿足工業(yè)環(huán)境要求
2）使用溫度：-40℃～+80℃
3）保存溫度：-60℃～+80℃
4）抗電磁干擾：10V/m 0.1-1000MHz AM調(diào)幅電磁波
2.2.主要技術(shù)參數(shù)
1）電氣特征
參數(shù) 規(guī)格
電 源 +9V到+12V DC（MAX 500mA）
通信接口 GPRS
可靠性 MTBF≥70000小時
工作壽命 15年
2）微波鏈路特性
參數(shù) 規(guī)格
信號調(diào)制方式 GFSK
工作頻率 2.4 - 2.45 GHz
發(fā)射功率 ≤3dBm(可用軟件進(jìn)行調(diào)整)
天線極化 垂直
讀寫區(qū)域 全向范圍
微波通訊距離 ≤80m
微波通訊檢錯 CRC16循環(huán)冗余校驗
通訊加密 面談
位誤碼率/B.E.R 10-7
3）主要性能參數(shù)
ML-M3500讀寫器是專用于RFID的識別和編程
采用DC9V～12V/500mA的供電可以同時識別200張卡;
識別的最遠(yuǎn)距離是80m（正常的距離是0～50米，50～80米的距離要另外配置天線），識別距離可調(diào)；
識別方向為全向/定向（由用戶自選）
能識別移動速度200公里/小時以內(nèi)快速移動的電子標(biāo)簽;
工作的頻率在2.4GHz-2.5GHz ISM微波段;
數(shù)據(jù)速率是1Mbps，射頻功率是-20dBm～0dBm且可調(diào)，最大峰值功率1毫瓦;
在-40℃-85℃的工作環(huán)境的接受靈敏度是-90dBm;
開發(fā)接口與其他設(shè)備連接是GPRS方式；
通過串口發(fā)命令的方式調(diào)節(jié)讀寫器的接收距離. 異步通訊速率9600BPS-38400BPS。
4）產(chǎn)品特征
支持GPRS方式與上位機(jī)通訊；
加密計算與認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路竊聽與數(shù)據(jù)破解；
使用頻道隔離技術(shù)，多個設(shè)備互不干擾；
先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，支持多標(biāo)簽讀寫；
可配置微波模塊工作方式，發(fā)射功率可調(diào)；
可兼容客戶提供的卡。
五、系統(tǒng)軟件功能介紹
（軟件界面僅供參考，軟件相關(guān)性能可根據(jù)客戶意愿進(jìn)行添加、更改或刪除）
1.操作簡單方便
無線監(jiān)測一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝方便快捷
軟件全中文菜單，具有良好的操作界面
系統(tǒng)全電子化的數(shù)據(jù)集中管理，使得大量數(shù)據(jù)的查找工作由服務(wù)器來完成，大大提升對事件的反應(yīng)速度。
有源識別卡內(nèi)置可更換鋰電池，壽命超長，超低功耗，無須外接電源，無須充電。
2.豐富的查詢和報表功能
查詢和報表輸出、打印功能簡單易操作
可對各種食品的相關(guān)信息進(jìn)行查詢
也可以對某個特定的集裝箱進(jìn)行跟蹤觀察
可按要求輸出各種信息報表（如：集裝箱運輸出發(fā)時間、何時何地何狀態(tài)、到達(dá)目的地的時間等）
六、售后服務(wù)及技術(shù)支持
1.保修期內(nèi)（1年內(nèi)）
在保修期內(nèi)，若設(shè)備出現(xiàn)問題，可以進(jìn)行更換。若系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可以通過電話進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，如果需要上門服務(wù)，按照合同約定執(zhí)行。
2.保質(zhì)期后
設(shè)備終身免費維修，但是要收取器件的成本和來往的運輸費用，若是上門服務(wù)需方應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的食宿以及差旅費。
3.人員培訓(xùn)服務(wù)
在該系統(tǒng)項目安裝完畢后，我公司技術(shù)人員會對現(xiàn)場負(fù)責(zé)系統(tǒng)維護(hù)的技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，一般（1-3天）。從而有利于該系統(tǒng)的后期維護(hù)及正常使用。
七、版權(quán)聲明
本技術(shù)方案版權(quán)歸武漢木蘭達(dá)科技有限公司所有，未經(jīng)書面許可，任何機(jī)構(gòu)和個人不得以任何形式引用，否則武漢木蘭達(dá)科技有限公司將保留追究法律責(zé)任的權(quán)利。希望能真誠的合作！
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