军用货物运输安全系统方案

需求解析

　　未来信息化战争空前剧烈，战场物资消耗猛增剧涨，军事物流保障的任务更加繁重、责任更加重大，军事物流活动的结果直接影响着战争的胜负。信息化的战场环境要求军事物流必须适时、适地、适量的为作战部队提供物资保障，即在准确的时间与地点向作战部队提供数量适当的军用物资，这给军事物流保障的快速性、机动性和准确性等提出了更高要求，要求军事物流信息准确、可靠、快速、高效的传输、采集、处理和交换，对物资保障的全过程实施指挥控制，建立“精确型”战场物资保障系统，实现物资保障决策的科学化和快速化，提高战场物资保障效率和效益。

　　RFID技术利用无线射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到自动识别目的，具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如、可识别高速运动物体并可同时识别多个标签等优点，操作快捷方便，特别适合于实现军事物流系统的自动化管理。

　　为了适应未来信息战的要求，我军正在积极的致力于物流信息化建设。但是对RFID技术在军事物流系统的应用范围和潜力还缺乏明确的认识，对于军事物流系统中物资管理和跟踪的研究尚处于起步阶段，总体水平较低，突出表现为：一方面，库存物资管理信息化程度普遍不高，大部分仓库管理主要依赖人工操作，无法很好的适应未来战争对于快速准确保障的要求；另一方面，由于保障物资种类和数量繁多，因而当物资发出后，无法实时跟踪了解在途物资的位置、状态等信息；同时，在瞬息万变的战场环境下，当部队的实际需求发生变化时，也无法及时将在途物资重新调配。

　　存在这些问题的原因，主要是现在的管理方式难以实现军事物流信息的实时采集和传输。在军事物流保障中应用RFID技术，将实现真正的自动识别，能很好的解决物流信息的实时采集和传输问题，而且迅速准确，大大加快了各项业务的处理速度，实现物资保障从供应地到需求地的全程可视，实现对战场在途物资的实时追踪和指挥控制，必将大大改善我军的物资保障现状，提高军事物流保障能力。

　　相对于我军，目前外军中对RFID技术应用最具代表性的是美军。美国国防部对RFID技术的应用源于现代战争的需要：1991年海湾战争中，美国向中东运送了约4万个集装箱，但由于标识不清，其中2万多个集装箱不得不重新打开、登记、封装并再次投入运输系统。战争结束后，还有8000多个打开的集装箱未能加以利用。后来美军估计，如果当时采用了RFID技术来追踪后勤物资的去向并获得集装箱的内容清单，将可能为国防部节省大约20亿美元的支出。海湾战争后，美军为解决物资在请领、运输、分发等环节中存在的严重现实问题，给作战部队提供快速、准确的后勤保障，提出了全资产可视性计划，要实现后勤保障中资产的高度透明化。而RFID技术的应用使美军实现后勤物资透明化成为可能，为自动获取在储、在途、在用资产可视性信息用提供了方便灵活的解决方案。

　　RFID技术已经被美军广泛应用于军事物流保障领域，如特定物品寻找系统、运输途中物资可见性系统、单兵电子病历卡、生理状态监测器和服装发放装置等，极大的改革了传统物流跟踪方式，并在欧洲回撤、索马里维和、阿富汗战争和伊拉克战争等实战活动中取得了理想的效果。通过采用RFID技术，使美军的平均后勤补给时间大大缩短。

　　伊拉克战争中，美军通过给每个运往海湾的集装箱上加装SAVI科技的射频卫星芯片，准确地追踪了国防部发往海湾的 4万个集装箱，从而实现对“人员流”、“装备流”和“物资流”的全程跟踪，并指挥和控制其接收、分发和调换，使物资的供应和管理具有较高的透明度，大大提高了军事物流保障的有效性。RFID技术的应用，使得美军后勤补给能力变得前所未有的强大，可以轻松掌握所有后勤补给的实时信息，实现对后勤物资从工厂到士兵的全程追踪，也使美军实现了由“储备式后勤”到“配送式后勤”的转变。与海湾战争相比，伊拉克战争中的海运量减少了87％，空运量减少了88.6％，战略支援装备动员量减少了89％，战役物资储备量减少了75％。这种新的运作模式，为美国国防部节省了几十亿美元的开支。

电子封条技术简介

　　所谓电子封条技术，是指能够记录车厢或者其他硬包装是否曾经被偷偷打开，并且能够在被非法开启的时候自动报警的一种验证货物完整性的鉴别技术。电子封条能够实现对于货柜的自动识别，将货物运输中的相关信息记录到箱体的电子标签中，成为货物运输信息的载体，在运输过程中实行货物状态和运输信息的有效监控和实时管理。一旦电子封条遭到破坏，将会反映给计算机监控系统。

　　一般电子封条采取的是物理封条与RFID组件的混合形式，大多数电子封条也同样用到被动式的和主动式RFID技术。被动式电子封条的主要特点是：使用距离短、成本低、一次性。由于被动式封条不能提供持续的电力来检测封条的状态，所以它们也不能检测和记录损害行为发生的时间，而仅仅只能在通过装有阅读装备的供应链节点时提供它们完整与否的信息。这种技术在使用重型金属门的货车上与车载计算机的通信出现了严重问题，而且司机操作这种电子封条的业务流程往往会耗费几分钟的时间，这会让有些司机觉得过于烦琐，从而使其应用拓展速度受到严重限制。被动式封条是美国在“9.11事件”前首选的防止偷盗的安全解决方案，自“9.11”恐怖事件后，为防止恐怖组织利用船舶携带大规模毁灭性武器或恐怖分子进入美国，美国政府不断强化其港口和航运的保安措施。CSI（集装箱安全协议）就是美国政府基于此项考虑而出台的一项措施。根据协议，美方对来自CSI对应港口的货柜实行优检，强烈刺激了电子封条技术的迅猛发展。主动式封条因其更强的安全性能使得它在“9.11事件”后得到更多的使用需求和推广。主动式封条在结合GPS技术以后，能在集装箱状态发生变化时实时将状态变化发生的时间、地点以及周围的环境信息传输到货主或管理人员的机器上去。更有一些主动式电子封条能够在损害行为发生时提供即时求救信号。从长远来看，主动式电子封条提高了集装箱运输的安全程度和透明度，将使综合运输成本大幅降低。而且随着技术的成熟、成本的降低，主动式电子封条技术的正越来越为更广泛的货物运输安全领域采用。

产品设计

　　考虑到军用列车应用环境的特殊性，本公司在原有电子封条锁的基础上，着重从锁体结构和通讯方式两个方面做了很大的改进，以利于实际应用中不仅做到性能可靠，而且部署和使用也相当简便。具体来说，本公司改进型电子封条锁具有如下特色：

　　1、识别、加密和传输一体化

　　电子封条锁，内嵌全球唯一ID号码，作为每个封条锁相互区分的唯一标识。通常情况下，每个封条锁需要有一个经过授权的读取设备与之通讯，以达到鉴别封条锁是否曾被非法打开的目的，但这种方式的缺陷也很明显，一是需要在每列车厢上都要加装阅读设备，会引起成本投入的明显增加；二是加装的阅读设备会降低系统的可靠性，封条锁发出的认证信息需要经过阅读器转发，如果由于非人为因素导致阅读器不能正常工作，则系统发生误报的几率就会大大增加。考虑到军用列车取电的复杂性，本公司设计产品时，对其通讯模式做了大幅改进，可以由封条锁自行接收和转发数据，也就是说，基于有源RFID技术的电子封条锁本身也是一个阅读设备，可以相互传递数据，并且所有数据的传输都采用加密方式。从这个意义上说，封条锁做到了“识别、加密和传输”的一体化。

　　2、可存储物流信息，自动识别物资走向路径

　　电子封条锁具有强大的RFID功能，可以大量存储物流相关信息（比如将每节车厢内的详细物资信息记录在封条锁内，提高物流管理效率和准确性），使物流信息跟随物流传递，并在整个物流过程中完整记录开关锁信息。

　　3、自动组网、实时监控

　　电子封条锁可以自动组网，每个封条锁会自动将自身数据发到离其最近的封条锁，一旦有任何一个封条锁遭遇破坏，则会出现数据传输中断或者收到的数据中缺乏某个封条锁的ID号码，触发系统警报。各个封条锁自从被施封后就一直发送ID信息，后台接收器也一直保持与封条锁的实时通讯状态，因此，军用列车一直处于实时监控的状态之下，一旦出现意外情况，则可以立即采取相应措施。此项特色可以克服以前往往只有在事后发现货物被盗而追查所产生的种种不便。

　　4、长距离传输，克服金属影响

　　电子封条锁的另一项显著特色是它能长距离传输数据，并能有效克服金属（列车车体）的影响。此项特色对实现整套系统的自动传输非常关键，因为它直接关系到各个封条锁之间能否自动组网，尤其是在列车门在车体尾部的情况下尤其如此。金属对于无线通讯的影响非常大，本公司的封条锁采用了特殊的数据传输技术，有效传输距离能够稳定达到150米以上，足够实际使用。

　　5、长期免维护使用

　　电子封条锁内嵌高能量电池，可以正常使用三年以上。封条锁全部元器件采用低功耗设计。不投入使用时，封条锁进入休眠状态，几乎不耗能量。即使进入工作状态，数据的接收、传输过程的耗电也非常节省。此项特色可以保证每个封条锁能够一个较为长期的免维护使用，无需投入额外的人力物力进行电池更换和设备维修工作。另外，封条锁能将自身的电池使用情况发送到后台，一旦电量过低，可以自动报警。

　　6、可靠设计，抵御恶劣应用环境
电子封条锁的另一项特色是其锁体硬件全部采用高强度合金材料制造，可以有效抵御雨水、粉尘、油污的侵袭。由于军用列车经常性的穿山越岭，恶劣的应用环境将不可避免。并且，列车也会经常性的遇到高温（南方或沙漠地区夏天时）和低温（北方冬天时）天气，这些天气将对系统的可靠性产生严峻的考验。本公司的封条锁全部元器件均经过严格挑选和各种恶劣环境下的测试，并且封条锁整体采用高度气密性设计，相关可靠性指标均达到军用级要求。

应用方案

　　一、工作流程

　　1、授权施封并上锁：始发地，军用物资装入车厢完毕，经过授权的施封人员将封条锁锁上，此刻电子封条进入工作状态开始监控。待所有车厢的封条锁均被锁上并开始工作时，设置在列车上的后台接收系统会接收到所有车厢上封条锁的ID号码和状态信息，如果与事先设置的相关信息核对相符，表明所有封条锁均已正常工作，显然，与封条锁直接一一对应的列车车厢也已全部准备就绪。

　　2、自动组网：列车行进中，所有封条锁持续发送自身ID号码到临近封条锁，依次传递数据到列车控制中心。此时，若任何一个封条锁遭遇外来破坏，比如遭到恶意敲打或者剪断线缆，该封条锁将自动停止工作。此时，列车控制中心将无法收到完整的ID号码，进而触发警报系统。

　　3、授权解封开锁：列车安全到达目的后，操作人员通过军用网络安全获取的开锁密码对每个车厢的封条锁进行解锁工作，并将 开锁时间和所有封条锁ID号码存入计算机监控系统。解锁后，封条锁自动进入休眠状态。

　　负责最终收集完整封条锁信息的协调器设置在列车最前面的牵引车警卫室（或者相关位置），自离其最近的第一节车厢（车厢1）开始，加载在各个车门口的电子封条锁依次向上一个节点发送身份数据。在列车加载完毕后，各个封条锁之间的节点关系会自动确立，即一个封条锁接收到信息后将会按照优先次序传递信息。我们采用自主知识产权的“概率事件驱动的自动组网”协议，如果传输链条中一个节点遭遇破坏而停止工作，则其他相关节点会通过其他路径将数据传递过去。该协议配合低功耗硬件系统，使整个电子封条功耗达到了世界先进水平。

　　每列火车可以自行组成一个封闭的监控网络，也可以与军方统一设立的监控中心联网监控。一旦发生重大盗抢事件，监控中心可以在第一时间做出反应，调集相关力量进行后续应对。

方案特点

　　•产品集RFID技术（自动识别，可读写）、电子封条技术（传感器，数据安全和授权）、自动组网技术和电子锁技术（牢固、易操作）于一体；

　　•所有系统硬件均按照严格环境条件设计制造，完全符合实际使用要求；

　　•实时联网监控，可以实时了解货物运输状况，第一时间获悉异常状况；

　　•高抗干扰：对现场各种干扰源无特殊要求，安装方便简单。

　　•超低功耗：设备使用时间长，系统投入低。

　　•设备安装、维修方便，不必外接电源，产品安装设计已经考虑国内绝大多数的车厢门、货柜、集装箱特点。锁体结构紧凑，外壳坚硬，不易遭到破坏。

　　•电子封条锁采用433M超高频段通讯，通讯速度极快，火车在高速运动状态下均不受影响。