RFID与3G技术在货物运输防盗中的应用研究

　　当今世界十强物流企业中有5家美国企业，这5家企业的收益之和占十强企业收益的2/3，在这些公司中以运输为主业的公司居多。而美国国家货物保安协会（NC-SC）最近完成一项调查，指出美国每年在供应链管理上，被偷去总值150亿美元的货物，金额占全球失窃货物总额的1/3，成为失窃货物最严重的地区。面对如此严重的货物被盗现象，美国大部分保险公司近期提供给物流公司有关在货仓、货车、堆场货物的失窃保费迅速增加，并实施“垫底费”措施，如失窃货物总值在十万美元以下，须由物流公司全数承担，一般偷窃案件损失均在这数额以下。美国航空及物流专家Garfinkle认为，大部分小批量失窃案件是熟人或公司内部人士所为。不少物流公司的保安系统效率不足和松散，特别是在货物运送途中，成为公司职员最容易偷走货物的环节。 

　　由此可见，货物防盗问题已经成为物流公司在物流运输中急需解决的问题。本文在概述RFID技术和3G技术的同时，研究了这两项技术在货物在途运输中的综合应用，可以有效地解决货物在运输过程中的防盗问题。 

　　1 RFID概述 

　　1.1 RFID的概念及其工作原理 

　　无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。通常，RFID系统由电子标签、读写器和数据管理系统这三个主要部分组成： 电子标签由天线和RFID芯片组成，每个芯片都含有唯一的识别码，用来表示电子标签所附着的物体；读写器用来读写电子标签中的信息，读写器通过网络和其他计算机或系统通讯，从而完成对电子标签的信息获取、解释以及数据管理；数据管理系统主要完成数据信息的存储及管理，数据管理系统可以由简单的小型数据库担当，也可以是集成了RFID管理模块的大型ERP数据库管理软件。其工作原理：标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率信号（Active Tag，有源标签或主动标签），读写器读取信息并解码后，送至数据管理系统进行有关信息处理。RFID系统的工作原理如图1所示。

图1：RFID系统的工作原理

　　1.2 RFID的特性

　　（1）数据的读写（Read Write）能力：不需接触，直接读取信息至数据库内，且可一次处理多个标签，并可以将物流处理的状态写入标签，供下一阶段物流处理的读取判断之用。 

　　（2）耐环境性：纸张一受到脏污就会看不到，但RFID对水、油和药品等物质却有强力的抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境之中，也可以读取数据。 

　　（3）可重复使用：由于RFID为电子数据，可以反复被覆写，因此可以回收标签重复使用。 

　　（4）穿透性：RFID若被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆的话，也可以进行穿透性通讯。不过如果是铁质金属的话，就无法进行通讯。 

　　（5）数据的记忆容量大：数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物品所需携带的资料量愈来愈大，对卷标所能扩充容量的需求也增加，对此RFID不会受到限制。 

　　2 3G技术的概念 

　　2.1 GIS地理信息系统 

　　GIS是为了获取、储存、显示、查询定位数据而建立的计算机数据库管理系统，将所需要的信息和资料直观、形象地在电子地图上以图形或表格的形式显示出来，为GPS卫星定位提供良好的地图环境，能将空间信息与属性信息的处理完美结合起来，以直观的方式显示车辆的位置和状态等信息。 

　　2.2 GPS全球卫星定位系统 

　　全球卫星定位系统（Globa1 Positioning System，GPS），是利用分布在约2万公里高空的多颗卫星对地面目标的状况进行精确测定以进行定位、导航的系统，它主要用于船舶和飞机导航、对地面目标的精确定时和精密定位、地面及空中交通管制、空间与地面灾害监测等。21世纪以来，全球卫星定位系统在物流领域得到越来越广泛的应用。 

　　2.3 GSM通讯网络系统 

　　GSM全球数字移动系统是目前国内覆盖最广、可靠性最高、容量最大、保密性最强的数字移动蜂窝通讯系统。以GSM为代表的无线通信技术，包括GSM、GPRS、CDMA、CDPD、集群、电台等多种无线通信方式。GSM通讯网络作为物流配送系统的无线数据传输平台确保了报警信号和数据传输通道的可靠性。车辆终端上的GPS接收机获取车辆的实际位置、速度、运行方向等信息经过处理后通过GSM网络传送到运输调度中心，中心可以对车辆进行管理、调度和控制。 

　　2.4“3G技术” 

　　“3G技术”并非简单地指GIS、GPS、GSM三项单独的技术，而是以GIS技术、定位技术、无线通信技术为代表的三项技术的统称和它们之间相互集成所产生的新技术[4]。3G技术集成的核心在于：GIS可以作为基础的信息系统平台，具有可视化、地理分析和空间分析、数据库统一管理等的优势；GPS定位技术和导航技术根据具体的应用需要，可以实时获取不同精度的目标位置信息；GSM通信技术可以实现大范围内数据传输，对于信息系统指挥、调度、监控、管理等具有重大的意义。这三项技术的集成，可以有效地实现对运输车辆实时动态的追踪与监控。 

　　3 RFID与3G技术在货物在途运输防盗中的综合应用 

　　3.1 基本应用原理 

　　在车辆和货物上贴上RFID标签，并且每辆货车配备GPS接收机和GSM信息终端，发货时，将车辆、货物的基本信息通过RFID读写器存入运输调度中心信息数据库中，同时将司机的身份信息存入运输调度中心信息数据库中。由于中华人民共和国第二代居民身份证应用了无线射频技术，第二代身份证增加了一枚指甲盖大小的非接触式IC芯片，将持证人的照片图像和身份项目内容等信息数字化后加密存入芯片，这些信息可以经过终端读卡器判读，所以，可以通过终端读卡器直接将司机的身份信息存入运输调度中心信息数据库中，非常方便有效。与此同时，RFID阅读器全部部署在运输货物的车辆上，在运输途中，阅读器每隔一段固定的时间以一定的频率自动无线扫描车辆和货物的电子标签，并将扫描的信息存入车载GSM信息终端，同时，将通过GPS技术获得的车辆位置信息也存入车载GSM信息终端，司机也要将其身份证信息通过车载读卡器存入车载GSM信息终端，再通过GSM通讯系统传将所有采集的信息传回运输调度中心，送入中心信息数据库中。以GIS作为基础的信息系统平台，统一管理中心信息数据库。将收集到的信息与数据库中存在的发货时的原始信息进行比较，包括司机的信息和车辆的信息是否匹配，车辆和货物的信息是否匹配，一旦三者间有任何不匹配，说明该车货物出现了问题，必须采取紧急应对措施。如果信息完全匹配，则将新的车辆位置信息存入中心数据库中，以做货物追踪之用，通过不断的扫描修正，运输调度中心可以掌握货物和运输车辆的实时信息。货物运输防盗系统结构如图2所示。

图2：货物运输防盗系统结构图

　　3.2 软硬件配置和系统要求 

　　货物防盗系统可以采用J2EE体系结构，数据库采用SQL2005，WEB服务器采用Appche和Tomcat构建，WEB应用服务器采用Jboss构建。系统内部和外部通讯接口采用XML信息交换标准，供应链上所有企业都配备XML通讯适配器（软件），各个企业通过XML适配器和货物防盗系统实现信息交换和传输。在系统跟踪的车辆和货物上嵌入飞利浦UCODE EPC Gen 2电子标签，该标签已通过EPC Global Gen2标准认证。这种芯片使用了一种防冲突（anti-collision）算法使得该系统可以在现行美国规范下每秒读取多达1 600个标签，而在欧洲规范下每秒也可达600个标签。EPC Gen2 的标准也允许可程序化的读写字段，更快的标签读写率和在高密度读取器环境下的操作。阅读器以一定的频率自动无线扫描附近区域的电子标签，将扫描的信息通过GPRS模块以短消息形式发送到运输调度中心服务器通讯网关的GPRS模块，然后再由通讯网关提交中心服务器相关模块处。从而实现对跟踪车辆、货物的实时信息采集和跟踪。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时适用于大规模数据的传输，可高速传输数字、文字、图像等数据。因此将GPRS模块和RFID阅读器合为一体，运输车辆的车载阅读器全部配备GPRS模块，将阅读器从嵌入产品的RFID电子标签实时采集的信息传输到GPRS模块，再由GPRS模块将信息发送到系统主机GPRS模块，再传输到系统应用服务器，最后存储到数据库，供供应链上不同企业查询和信息发布。 

　　4 结论 

　　射频和3G技术在物流运输过程中的应用可以有效地解决货物丢失的问题。但是其应用成本较高，一般的企业难以承担，有待于技术水平的进一步提高，大规模的应用，降低成本。全球零售巨头沃尔玛早在 2005年1月1日起，就要求全球前100名供应商在大包装产品上全部采用RFID技术。笔者相信，射频和3G技术的应用，将会是全球物流业的大趋势，并对物流业的发展产生深远的影响。