港口集装箱智能识别(一)
集装箱码头智能闸口功能分析及配置设计
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集装箱码头智能闸口功能分析及配置设计 作者：舒帆 宓为建 李勋
来源：《集装箱化》2014年第12期
闸口作为码头与集卡的交接点，涉及集装箱相关信息（包括集装箱归属船名、航次、尺寸、箱型、质量、货物、铅封等）核查及整合工作；同时，闸口作为集装箱信息控制节点，影响集装箱码头操作系统对闸口业务的判断，是码头业务与陆运业务正式交接的标志。随着集装箱船舶日趋大型化，对集装箱码头的岸边作业能力、堆场处理能力及闸口通过能力的要求越来越高。闸口通过能力直接影响码头客户的满意度和码头综合作业能力。受人工输入单据信息效率较低且差错率较高，伪造、套用车牌的现象较多，人工验箱效率较低，打印单据耗时较长且浪费资源，对异常情况的响应速度较慢等因素的影响，传统人工闸口存在集疏港车辆拥堵、通行效率低下等弊端。鉴于此，有必要发展利用信息技术和自动化技术完成集装箱信息核查工作的智能闸口。
1 集装箱码头智能闸口应用及研究现状
智能闸口主要应用于自动化集装箱码头。韩国釜山新集装箱码头、荷兰Euromax码头及西班牙TTI码头等自动化集装箱码头均有成功应用智能闸口的案例。我国首个智能闸口在上海沪东集装箱码头投入使用[1]，其采用当今世界领先的智能箱号识别系统并结合日趋成熟的电子数据交换系统，实现码头交接箱作业信息的快速传递，有效提高闸口的综合通过能力。目前，该智能闸口系统的性能和功能进一步提升，并成功应用于上海港洋山深水港区和外高桥港区的多个集装箱码头。[2]大连集装箱码头于2005年6月正式启用智能闸口，该闸口是我国首个双向全自动化无人值守智能闸口。[3]宁波港智能闸口项目于2008年12月上线试运行，现已推广应用到其包括北仑国际集装箱码头、北仑第二集装箱码头、远东码头、大榭招商码头等在内的所有下属集装箱码头，目前各码头智能闸口系统的整体运行情况良好。天津港太平洋国际集装箱码头（以下简称太平洋国际码头）智能闸口系统于2011年1月上线运行；系统上线后集港记录与上线前历史记录的抽样对比分析结果表明，如果集装箱信息正常，集卡通过智能闸口的时间为30～，效率提升2倍以上。[4]此外，营口港和苏州现代货箱码头也有智能闸口应用案例。[5-6]
综上所述，智能闸口系统已成功应用于我国多个港口码头，未来，随着我国自动化集装箱码头的发展，智能闸口的应用范围将进一步扩大。然而，国际上对集装箱码头智能闸口的系统研究相对较少：赵海英等[7]和同宁方等[8]主要探讨光学字符识别（Optical Character
Recognition，OCR）技术在智能闸口的应用；刘旭[9]和孙志军[10]主要研究闸口系统设计，侧重信息技术的应用；陈健[11]针对硬件改变对闸口正常运行带来的影响，提出采用OPOS技术降低软件对硬件依赖性的方案。上述研究者对闸口普适性功能进行描述，但由于智能闸口设计受码头布局、集疏运流程及集装箱装卸工艺等因素的影响，其功能配置有较大差异。智能闸口的整体设计及其差异性配置均应是智能闸口建设和应用过程中关注的重点。
港口集装箱智能识别(二)
基于RFID技术实现智能集装箱
【IT168 信息化】
基于RFID技术实现智能集装箱
射频识别（Radio Frequency Identification,简称RFID）技术是从20 世纪80 年代走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别目的。而现在的世界海运系统存在明显的缺陷，无法满足世界运输界对集装箱运输的安全性日益增高的要求 。基于射频识别技术的集装箱的智能化为这一现状提供了很好的契机，所以基于射频识别技术的智能集装箱成为新的发展趋势。
1. RFID 技术及系统
RFID系统是利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信, 实现识别和交换数据目的的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无需人工干预。作为条形码的无线版本, RFID 技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。射频识别技术是从20 世纪80 年代走向成熟的一项自动识别技术, 进入90 年代以来得到了极为迅速发展。如今R FID 的应用已相当广泛: 人员出入门禁监控、管制; 可回收资产管理; 物流运输的货物管理; 不停车收费;公交智能卡等等。本文将主要介绍射频识别技术及其在实现智能集装箱里的应用。
典型的射频识别系统包括两部分: 它们是射频卡、读写器。射频卡也称应答器或电子标签, 它的几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信, 芯片上的内存部分用来储存识别号码或其它数据, 如集装箱号、集装箱型号、货物类别等。芯片外围仅需要连接天线( 和电池) , 可以作为集装箱的识别卡或货物的标识卡。读写器也称收发器或询问器, 它由发射单元、接收单元、信号处理控制单元和电源等组成。它通过天线向RFID 卡发送射频调制信号( 也称询问信号) , 同时通过天线接收从RFID 卡返回的载有RFID 卡中信息的射频调制信号( 也称应答信号) ,经处理后传给智能控制设备。
1.1 RFID 技术的优点
与其它自动识别技术，例如条形码识别技术相比，RFID技术主要有以下几个优点：
1） RFID的阅读器能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、塑料、水和蒸汽等非金属材料阅读标签，不必一定与标签直接接触，这使电子标签成为肮脏、潮湿和刺目等恶劣环境下阅读的理想选择；
2） RFID的数据存储容量大，标签上数据可以加密、数据可随时更新，特别适合于储存大量数据或在所需储存的数据经常需要改变的情况下使用；
3） RFID和条形码的主要区别是数据被电子化储存在RFID 标签的存储单元内。采用专用芯片的RFID读卡机能根据每件货物唯一的序列标识号来进行识别， 并可以进行密钥认证，保障数据安全；
4） RFID实现了“ 免接触”，不需要直线瞄准扫描操作，读写速度快，读取距离大。因此RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。例如用在工厂的流水线上跟踪部件或产品，长距射频产品可用于自动收费或识别车辆身份、集装箱的信息等交通运输上，识别距离达几十米；
5） RFID的体积小、易封装， 外形多样（ 如卡状、环状、钮扣形、笔形等）， 可以隐藏或者嵌入在大多数材料或产品内， 使被标记的货品更加美观。可应用于不同场合，使用非常方便；
6）RFID的使用寿命可长达10 年以上， 读写10 万次，无机械磨损、无机械故障，可在恶劣环境下使用， 工作温度：-25℃～+70℃以内；
7） RFID的编号独一无二， 而且可以加入防伪识别码（ 如编码的最后一位可以设置防伪数位，它需要使用前面编码数字， 通过一种加密运算得出），只要通过联网或生产厂的防盗识别设备扫描，立即可以分辨产品的真伪。
RFID具有读写速度快，读取距离远， 数据容量大等特点，这一技术应用在物流过程和供应链管理之中，将会带来流通和交易成本的减少和管理水平的提高，对于实现智能集装箱将发挥重大作用。
1.2 RFID 系统的组成
RFID系统有限量的后台计算机，若干的读写器、阅读器及电子标签组成。其中，电子标签是物品识别的载体，其内部存放着物品的相关信息；读写器和阅读器是系统的中间设备，他们通过射频信号同电子标签进行近距离通行，从而识别标签指代的物品信息，通过接口把信息汇总给后台计算机，读写器和阅读器的区别在于，读写器可以对标签进行读写操作，而阅读器只能读取标签内部存放的信息；后台计算机分析从中间设备传来的信息，负责管理整个标签系统的正常工作。
RFID系统的硬件组成包括电子标签和电子标签读写器两个部份，如图1所示[1]。读写器通过射频信号同电子标签进行通信，系统通过读写器给电子标签发送指令，并通过读写器分析电子标签返回的有关信息；电子标签是应答器，用来响应读写器的指令，并报告处理结果。电子标签由标签天线和标签芯片两部份组成。标签天线是读写器和标签芯片之间进行信号和能量传递的中介。标签芯片则根据读写器的指令，作出相应的操作和响应。
1.3 RFID 系统的工作流程
读写器(阅读器)上电复位后，首先对各功能模块进行初始化，然后发出询卡/ 应答的指令。当标签芯片位于读写器(阅读器)的有效工作范围之外，标签芯片处于无电状态，不能进行任何操作。当其进入读写器(阅读器)的有效工作范围，标签芯片上电复位，进入等待状态，在此状态下，标签芯片可以正确接收和响应读写器(阅读器)所发送的询卡/ 应答指令，并进行相互认证(如图2所示)[2]。 如果在从询卡/应答认证过程中发生错误，读写操作将不能进行。
相互认证通过之后，读写器向电子标签发出读、写、增加、减少、恢复、传输、停止等指令。
电子标签一方面将读写器的指令接受、识别，另一方面对当前的工作状态进行分析，发现满足指令执行的条件，就经过指令译码，执行读写器指定的操作，并返回相应的处理结果，并将工作状态返回至初始状态。
如果电子标签发现指令不满足执行条件，电子标签将向读写器发出错误的信息，并将工作状态返回至初始状态。【港口集装箱智能识别】
读写器要再对该卡进行操作，只有从发送询卡/ 应答指令开始，直到所有的步骤满足条件并执行为止。读写器与电子标签之间的通信主要包括如下内容：
(1)复位应答：标签的通信协议和通信的波特率是定义好的，通过这两项内容，读写器与标签相互验证，当标签进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通信，从而确定卡片的类型。
(2)防冲突闭合机制：当有多张卡在读写器的操作范围内时，防冲突闭合电路首先从众多卡中选择其中的一张作为下一步处理的对象，而未选中的卡则处于空闲模式以等待下一次被选择，该过程返回一个被选中的卡的序列号。
(3)选择卡片：选择被选中的卡的序列号。
(4)相互确认：读写器与卡片相互认证，然后进行通讯。
(5)指令操作：相互确认后可以进行读，写，加，减，传输，存储，暂停操作。【港口集装箱智能识别】
2. 智能集装箱
近年来，集装箱运输不断发展，并发挥自身的优势成为世界货物运输最主要的方式。根据海关的统计，世界上90%的货物由集装箱运输，在美国，差不多一半的进口货物（按价值计算）是使用集装箱船运抵的。每年约有700 万TEU 的集装箱货物在美国各港口卸货。但是，随着世界海运的发展，对货物运输的实时性、可控性和安全性的要求越来越高，现在集装箱运输系统存在的缺陷，如无法实现实时作业、无法随时获知货物的情况、无法实时确定集装箱在整条供应链中所处的位置等，也越来越多地制约了世界海运的蓬勃发展。
2.1 智能集装箱的概念
所谓智能集装箱通常是在设备的外部和内部均使用或者加装多个主动RFID 产品（主动式电子标签内部自带电池，工作可靠性高，信号传送距离远。在结合GPS 技术后，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，实现集装箱的实时跟踪），包括一张电子封条，一张传感器封条，这些标签可以贴在运输货物的集装箱上，而这些标签能够随时将集装箱的一些关键信息如位置、安全状况、灯光、温度和湿度的变化传给读取器网络，读取器网络收集、过滤获得RFID 的信息，并将有效信息输送到TSS 系统（Transportation Security System 交通安全信息系
统）。发货人通过TSS 系统，就可以实现货物的追踪，了解货物的及时方位、状态和安全状况。
2.2 智能集装箱系统的作业流程
智能集装箱系统目前还没有真正广泛应用，如想在海运行业内推广，还要进行现有系统集装箱改造，新设备加装，技术网络构建等诸多步骤的努力。现在以在门到门运输模式下，对现有系统加装RFID设备的简单模式为例，说明智能集装箱系统的作业流程（参见图3）。
1、 发货人端
在发货人端，出口集装箱装箱完成作业后，须在集装箱上加装RFID电子标签并以手持终端机启动RFID电子标签，再由集装箱运输公司将集装箱运往码头集装箱堆场。
2、 集装箱装船港
待集装箱进入港口后，系统透过RFID读取器实时记录集装箱到达的时间与集装箱的安全状态，并适时将信息以GPRS传输方式传送至TSS系统。同时，必须通过网络登录事先预设的账户，并在TSS系统上维护测试集装箱的舱单资料。集装箱进场信息经过码头集装箱场的港口管理系统确认后，集装箱场的集装箱监控作业就开始由RFID监控读取器进行全程监控。当集装箱开始装船作业时，架设在船边的龙门起重机上的RFID读取器记载集装箱装船作业的时间，同时确认该集装箱的安全状态，确保装船的集装箱为安全状态，之后集装箱船即经海运路线驶往目的港。【港口集装箱智能识别】
3、 集装箱卸船港
集装箱船进港停靠码头后，经由卸货龙门起重机将集装箱调至集装箱场后，又现场的安全作业人员已手持终端机取得集装箱到港的信息。
4、 收货人端
在门到门运输模式下，集装箱被直接运送到收货人所在位置。收货人在收到集装箱之后，直接剪断电子标签的插拴，完成集装箱的安全旅程。
港口集装箱智能识别(三)
港口集装箱智慧物流方案案例
集装箱有关设备的管理方案
1.项目背景
集装箱运输因其本身具有其它交通运输方式不可替代的优势和特点（私密性好、运输成本低、环境适应性强），其发展前景极其广阔。我国铁路始终将集装箱运输作为重点开拓、大力发展的工作重心。然而，在铁路集装箱运输作业中还存在诸多问题：（1）工作方式落后，工作效率低下。在整个运输流程中，集装箱箱号全部采用人工抄写登录。工作量大、差错率高、信息传递不及时；（2）作业流程不精练，重复性工作较多。据统计，每个集装箱从进站到离站的全部流程中，需要人工抄写登录集装箱箱号达7次。这些都极大地影响了铁路集装箱运输的效率，因而利用先进的技术手段有效地对集装箱进行追踪和管理就显得极为迫切。
2.解决方案
RFID的特点是利用无线电波来传送识别信息，不受空间限制，可快速地进行物品追踪和数据交换。工作时，RFID标签与“识读器”的作用距离可达数十米甚至上百米。通过对多种状态下(高速移动或静止)的远距离目标(物体、设备、车辆和人员)进行非接触式的信息采集，可对其自动识别和自动化管理。由于RFID技术免除了跟踪过程中的人工干预，在节省大量人力的同时可极大提高工作效率。RFID无线双向通信，最大的优点在于非接触，可实现批量读取和远程读取，可识别高速运动物体，可实现真正的“一物一码”。通过集装箱与RFID的结合，可以大大简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。
基于RFID集装箱的应用方案应该包括硬件系统和软件系统两个方面，硬件系统由RFID自动识别系统和通信系统组成，软件系统包括RFID信息管理系统和与之整合的港口集装箱管理系统。RFID自动监控系统代替了港口传统的人工盘查、核实业务流程，提高了港口作业效率。通过使用RFID标签对集装箱进行追踪，集装箱上的电子标签可以记录固定信息，包括提单号、箱号、持箱人、箱型、尺寸，铅封号等；还可以记录可改写信息，如货品信息、货重、起RFID运港、目的港、中转港、船名航次等。
3.集装箱应用RFID的意义
每年大约有58亿吨的货物，即全球贸易量的80%通过海运进行，但大约只有5%的集装箱会受检测。如何保护由46000只海船运往全球4000个港口的 1100万个集装箱的安全，超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。
4.系统简介
RFID集装箱电子闸口系统由RFID电子车牌自动识别系统、集装箱号自动识别系统、电子地磅系统、车道自助办单系统、集中监控系统、LED显示屏、海关接口等部分组成，满足海关要求及港口码头实际作业要求。
1、当车辆进入智能RFID闸口工作区后，系统通过硬件触发（地感线圈、红外感应），捕获车辆电子车牌信息和集装箱图片，经过电子车牌系统识别和集装箱号识别系统之后，得到相应的车辆车牌号和集装箱箱号、箱型的数据资料，电子地磅系统自动获取重量；
2、对于进场车辆：RFID集装箱电子闸口系统会自动识别车辆RFID电子车牌内的相关预约信息，系统判断预约资料是否齐全，如果资料齐备，系统根据堆场计划自动提供场地位置，打印进场小票，提示进场须知，系统控制闸口起落杆设备自动打开，车辆进场；
3、对于出场车辆：系统自动核对车牌号码、集装箱号、重量等信息后控制闸口起落杆设备自动打开，车辆出场。
5.RFID集装箱电子闸口系统优势
1、提高港口码头进出通道的过车效率。
2、降低港口码头入口的车辆拥堵，智能闸口建成后实现到港既入港；
3、RFID集装箱电子闸口系统为港口码头节省人力成本，以前每个通道需要至少一个工作人员办理单据，智能电子闸口建成后无需工作人员值守；
4、RFID集装箱电子闸口系统减少了车辆进出港等待时间，为司机和运输公司节省了成本，从而减少了物流成本。
6.RFID集装箱电子闸口系统模块
本系统共有以下功能模块： 1、自动识别车辆电子车牌，从而快速、准确获取车辆车牌号码； 2、自动识别集装箱号码，自动获得箱型、集装箱数量等信息； 3、集成电子地磅，自动获得车辆重量数据；
4、根据港口码头的业务逻辑自动实现车辆入港或出港的放行。
港口集装箱智能识别(四)
RFID射频识别技术在集装箱港口起重机中的应用
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0230-01 1、RFID技术介绍
射频识别（英文全称：Radio Frequency Identification.简称：RFID）又称无线射频识别，是一种不需要识别系统与被识别目标间建立光学或者机械直接接触，仅通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据的无线通信技术。
射频识别适用于短距离识别通信。通过调整无线电频率的电磁场，由无线电信号把附着在物品中的标签上讯息发送出去，以此来自动辨识追踪该目标物品。一些标签本身并不需要电池，在识别时，从识别器中发射出的电磁场中便可以得到用以发送数据的能量；而另一些标签自带电源，可主动发出无线电波。
一套完整RFID系统，由阅读器、应答器及应用软件系统三个部分组成1，其工作原理为：首先由阅读器发射某一特定无线电频率电波能量，用来将应答器中数据送出，而后阅读器便按某一特定顺序接收解读数据，最后传送给应用程序作相应处理。
RFID类似于条码扫描，但与条码技术相互比较，RFID类别拥有更多的优点2，如：①可容纳更多的信息量；②通信距离长，可嵌入被追踪物体之内，而不需处于识别器视线以内；③很难复制拷贝；④对恶劣环境抵抗力较强；⑤同时读取多个标签信息等。
2、集装箱港口起重机的特点：
集装箱港口使用的起重机主要有如下几种：岸边集装箱起重机、集装箱正面吊运起重机、集装箱空箱堆高机、轮胎式集装箱门式起重机、轨道式集装箱门式起重机等。
首先对于一个现代化港口，从起重机的使用角度来讲，要达到工作效率高的要求，如上海洋山港一年的吞吐量已经达到3350万标准箱，一天吞吐量3万箱已经成为新常态，这就要求起重机每次的抓取过程都要在很快的时间内完成，做到又快又准。
其次是工作频率高、工作时间长。国内港口起重机的工作级别一般都在A7～A8，国内大型码头很多要求起重机昼夜不停工作，而起重机司机则是全天不间断三班倒。
最后从安全的角度考虑，港口类起重机一般体形都很庞大，而起重机司机却只有一人，对现场情况的判断都只能依靠自己的双眼，由于长时间高频率的工作，操作员很容易疲劳造成误操作，从而引发事故。在国内某码头就曾经发生过这样的事故，一名清理工在打扫完货场后由于太疲劳便躺在货场的一块空地上休息，由于厂桥司机操作时疏忽，结果直接将整个集装箱放在了清理工人的身上，造成该清理工人当场身亡。
人在工作中总是避免不了疏忽，如何能高效率高频率的完成工作的同时又能兼顾起安全，这也是这类起重机所必须要考虑的。
3、RFID在起重机取物上的应用：
射频识别技术可应用的领域十分广泛，具体应用包括：证件及产品防伪识别技术，电子收费系统，门禁系统，食品安全溯源，家畜识别系统等等，特别是在物流管理领域，RFID更是展现了起强大的优越性。比如通过信息集成技术，将无线射频识别技术（RFID）与上海港港口物流信息系统集成构成了上海港现代物流服务应用工程，对提高集装箱物流的安全水平和运输效率具有重要的意义。
在起重机上应用RFID技术，为每一台起重机加装设备阅读器，即可对进出港的集装箱进行有效识别和区分，能做到快速定位和有效抓取。
一、取物时的应用：
集装箱起重机的起重量和吊具尺寸主要取决于相应的集装箱。目前国际和国内使用最多的为20ft、40ft、及45ft集装箱，但国内又以20ft和40ft居多。就现阶段而言，国内的取物装置多采用伸缩式集装箱吊具，吊具能在20ft～45ft之间的尺寸进行伸缩。3就其使用而言，这种吊具使用方便且效率高，但这也给操作人员多带来一些操作，尤其是集装箱正面吊运起重机进行吊运时常常需要在不同尺寸集装箱间进行调整。但如果将射频技术应用到起重机上则可省去诸道工序。首先，在进出港集装箱上安装应答器，并在其中写入相应的信息如集装箱大小、位置、货物的质量等。当装有阅读器的起重机进入到贴有应答器的集装箱附近时，应答器可以自动发送出已写入芯片内的信息，阅读器将信息解码并发送到系统内进行处理，这样就可以由系统自动去完成一些工序，并将入港出港及转移信息实时发送至物联网。例如当有到港集装箱时，首先可以将所识别的信息通过起重机传输至物流管理系统，这样就可以及时对到港货物进行清点，当要对货场内集装箱进行搬运时，可以结合港口内已存信息快速定位所要吊运的集装箱，根据集装箱的尺寸自动调整吊具大小、并根据对集装箱的信息识别传回数据进入物联网系统，这样就可以快速地对所要进出港集装箱进行系统的监控。
二、在集装箱吊运安全上的应用：
首先可将相应起重机操作员的相关信息写入应答器，当持有起重机操作人员证的作业人员进入起重机后阅读器可以给起重机主回路一个信号，这样起重机才能启动。再比如港区内的作业人员也可佩戴装有应答器的装置，当有人站在装有阅读器的吊具下方距离集装箱一定距离时，阅读器可传给主回路一个信息让相应机构自动减速，必要时抱闸停止运行。也可给起重机维修人员佩戴应答器，当该维修人员进入起重机进行维修时，阅读器自动给主回路信号切断一切外部控制。
4、RFID系统对于检验工作的帮助：
在如今的这个大数据时代，把各种设备进行数据采集和集中分析已经成为未来社会的发展方向。而对于我们整个特检行业来说，对起重机日常使用状况的了解和过去信息的整理又显得尤其重要，特别是国家出台《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）文后对于港口大型设备的有效监控更是已经被纳入今后的检验范围内。
广东省特种设备检测研究院东莞检测院2013年研发的手机GIS系统（特种设备移动定位系统）就在全国首次把我们使用的移动终端同现场特种设备检验相结合，通过移动网络现场将设备的位置信息、设备隐患图片等进行上传。
首先在起重机上装设应答器，并将上一次的检验概况和相应的设备信息写入其中，当检验人员接触到该设备后，阅读器开始读取信息，并将信息的内容传至手机移动系统，再以手机为平台对其数据进行对比并完成无线上传。这样一是做到了对数据的实时更新，同时也能对设备起到有效的监督。
参考文献
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港口集装箱智能识别(五)
物联网技术在海关集装箱监管中的应用
1 物联网技术发展概况 物联网指按约定的数据协议，通过各类传感装置采集信息和处理数据，实现物品信息在网络环境下的可视化，从而对人和物进行识别、定位、跟踪、监控和管理的智能化系统。物联网一般包含感知层、网络层和应用层：感知层主要通过射频、视频、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、传感器等技术识别、跟踪、采集物品的静态和动态信息；网络层主要利用有线和无线局域网、现场总线、互联网、移动通信网络等交换信息，实现信息互联互通；应用层主要运用智能计算、云计算、移动计算、数据挖掘、专家系统、企业资源计划系统等技术处理信息和数据，实现网络智能化。[1]
麻省理工学院Ashton教授于1999年率先提出物联网概念，目前美国政府已经将包括物联网在内的宽带网络等新兴技术定位为振兴美国经济和全球竞争优势的关键战略[2]；欧盟在“e-Europe”战略的基础上，将物联网及其核心技术纳入第七科技框架计划（2007―2013年）中；日本早在2004年就推出以泛在网为基础的国家信息化战略；韩国于2004年成立“u-Korea”战略规划小组， 2009年10月通过《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力。
随着物联网概念在全球范围内升温，我国政府于2009年提出“感知中国”理念。2011年国务院政府工作报告明确提出加快物联网的研发应用， 物联网技术成为国内普遍关注的热点，并被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》和2050年国家产业路线图。未来物联网的发展将进一步提升我国知识创新能力，有助于优化经济发展结构，转变经济发展方式及提升综合国力，对促进我国经济社会可持续发展起到重要作用。
2 物联网技术在国外海关集装箱监管中的应用
为确保集装箱运输的安全性和便利性，世界海关组织采取了一系列措施。2005 年6 月，世界海关组织第105/106 次理事会年会通过《全球贸易安全与便利标准框架》，旨在通过采用电子信息技术及实施集装箱风险管理，对海关运作模式进行现代化改革，使世界海关最终实现统一标准，以保证贸易安全和物流畅通。
2.1 美国海关
“9�？1”恐怖袭击事件发生后，美国海关为提升集装箱运输的安全性出台多项安全措施，包括集装箱安全倡议、海关贸易伙伴反恐计划、商业营运安全计划、提前通报规则等，并积极推动无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）电子标签和集装箱安全设备在集装箱运输中的应用，通过掌握集装箱运输状态进行风险分析和处置，确保货物运输安全。2010年，美国海关和边境保护局在纽约肯尼迪国际机场的保税仓库采用有源RFID电子标签追踪公共仓库区和安全区的人员流动。
2.2 欧盟海关
在第七科技框架计划的资助下，欧盟于2008年启动智能集装箱管理和整合平台项目，旨在利用物联网技术，结合公共平台的开发和应用，保障集装箱运输的安全、高效和透明。智能集装箱管理项目由比利时和希腊海关直接参与，该项目利用开放式交互操作信息平台以及深圳中集智能科技有限公司开发的电子箱封和RFID技术，实现对集装箱运输的不间断监控以及以绿色航线为基础的集装箱通关，并应用于安特卫普―新加坡―宁波航线；整合平台项目由英国和荷兰海关直接参与，该项目利用集装箱安全设备和集装箱信息共享整合平台，实现对集装箱运输状态的全面监测以及相关数据的采集、处理和传输，并应用于盐田―鹿特丹―费利克斯托航线。
2.3 日本海关
日本政府于2010年启动物联网试验项目，通过对中日航线的集装箱货物加封RFID电子标签来全程跟踪货物流转情况。试验证明，物联网技术可以在物流运输相关业者之间实现货物动态信息共享，从而使集装箱运输更为高效和安全。
2.4 韩国海关
韩国政府自2009年以来一直致力于策划智能集装箱项目，目的是通过RFID技术和解决方案来提升韩国与其他国家之间贸易运输的高效性和安全性。装有Savi公司生产的智能标签和传感设备的集装箱在运输安全系统的监控下，从釜山港运往美国西海岸和欧洲主要港口。
3 物联网技术在我国海关集装箱监管中的应用
我国海关是国内较早实现信息化管理和物联网技术规模化应用的行政执法部门之一。1996年，深圳海关在全国率先采用RFID电子车牌，实现进出境车辆监管自动化。经过逾10年的实践，南京、黄埔、上海、广州、拱北、青岛、厦门、大连、杭州、宁波等海关在卡口监控、转关监管、场地监控、船舶监控和保税设备监管等业务中成功应用RFID、安全智能锁、集成电路（Integrated Circuit，IC）卡、车牌号和箱号自动识别、电子地磅、运输工具图像抓拍、GPS、地感线圈、红外感应、船舶自动识别等多种感知技术和设备，能够实时、自动地对进出境运输工具进行识别、定位、跟踪和监控，在海关集装箱监管业务中取得巨大效益。
3.1 集装箱卡口监控
海关电子卡口（见图1）采用电子车牌、箱号识别、电子地磅等技术，能够自动采集车牌号和箱号等信息，并与海关验放指令进行比对，实现自动核放；此外，电子卡口还能自动形成运抵报告和实货放行信息，并通过网络传送至海关和港区相关系统。目前，该技术已应用于国内海关大部分集装箱卡口。
图1 海关电子卡口
3.2 集装箱转关监管
转关监管车辆加装含有RFID芯片的安全智能锁，电子箱封和电子卡口的自动识别系统能够采集集装箱转关验放信息。启运地海关电子卡口对关锁自动施封，抵运地海关电子卡口自动判别并解封，同时将相关信息传送至海关转关系统。深圳、上海等海关在采用安全智能锁的基础上，结合GPS和地理信息系统（Geographic Information System，GIS）等技术，在关区内的港口及特殊监管区域间实现全程监管，简化转关手续，提高物流效率。以深圳海关皇岗口岸为例，通过采用公路口岸自动核放系统和RFID技术，集成电子车牌、司机识别卡、电子地磅、电子栏杆、地感线圈、信号灯、声音报警装置、发光二极管显示器、红外感应装置、防闯关路障等数据采集传感器和末端设备，实现口岸车辆昼夜不间断自动验放（日均验放车辆达4万辆次以上），较好地解决了口岸拥堵问题，提高了口岸通关效率，并通过风险分析布控和智能布控等手段有效防控风险。转关监管集装箱在途监控系统架构见图2。 图2 转关监管集装箱在途监控系统架构
在海关总署、原铁道部等国家部委的大力支持下，渝新欧（重庆）物流有限公司对原欧亚大陆桥进行优化和完善，成功开通渝新欧国际联运大通道。该通道始于重庆团结村，经新疆阿拉山口进入欧洲，途经哈萨克斯坦、俄罗斯、白俄罗斯、波兰，最后到达德国杜伊斯堡，全长，采用电子箱封对集装箱进行全程监管。在此之前，重庆海关也采用电子箱封实现保税港区之间集装箱运输的监管。
3.3 相关标准制定
2006年9月19日，我国海关总署与欧盟委员会税务和海关同盟签署《安全智能贸易航线联合共识》。作为中欧安全智能贸易航线试点计划的启动文件，《安全智能贸易航线联合共识》的签署意味着中欧海关将针对海运集装箱运输安全开展合作，在对等互利的基础上交换信息，加强共同风险分析，建立统一的安全标准，逐步探索实现双方海关监管标准的相互认可，从而对经过认证的企业快速放行。
2006年12月12日，海关总署在北京主持召开关于启动智能集装箱研发工作的会议。会议宣布正式启动我国智能集装箱标准制定工作，要求根据“尽量采用世界一流技术并按市场机制运作”的思想，由海关负责推动和协调制定与智能集装箱相衔接的海关技术接口标准，尽快研究并提出符合我国集装箱生产和运输行业特点，具有前瞻性、领先性、国际性的智能集装箱标准。
目前，在海关总署和全国集装箱标准化技术委员会的大力推动及中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司的牵头组织下，GB/T 26934―2011《集装箱电子标签技术规范》已经发布，《集装箱安全智能锁通用技术规范》也即将发布。此外，全国集装箱标准化技术委员会正在组织将《集装箱安全智能锁读写设备通用技术规范》和《集装箱电子铅封通用技术规范》列入2013年国家标准编制计划中。由我国牵头组织编制的国际标准《集装箱安全智能设备》草案已经完成。至此，以集装箱自动识别、安全监控、状态监测等为主要内容的海关集装箱监管物联网技术应用标准体系初见雏形，为集装箱在途监管和通关便利提供坚实的技术保障。
4 我国海关集装箱监管应用物联网技术的对策和建议
物联网技术为海关物流监管模式带来新的机遇和突破，其与海关监管业务相结合，能够对运输工具、货物和物品实现“身份证”式管理和精确掌控，提高海关监管效能和通关效率，解决严密监管与高效服务的矛盾。目前，海关金关工程二期项目已通过国家立项审批，海关信息化建设迎来前所未有的发展机遇。为更好地推进物联网技术在海关监管业务领域的应用，建议按照总体规划、标准先行、分步实施的原则，做好以下工作。
（1）完成顶层设计。以我国《国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》为统领，以《海关信息化“十二五”发展规划》为指导，针对物联网技术应用提出具有可操作性的规划，并以海关金关工程二期项目建设为契机，做好规划执行工作，确保规划落到实处。
（2）建立、完善并落实海关物联网技术应用标准体系。统一标准是物联网技术获得规模化发展和应用的前提。物联网涉及多种技术和多层级标准，目前我国在国家层面尚未建立统一的标准体系。2012年，海关总署发布《海关物流监控前端集成系统建设》行业标准，主要内容包括数据接口、卡口建设、油气采集换算系统集成和验收、RFID设备（电子车牌和电子标签）、IC卡设备、安全智能锁及阅读器、前端设备准入、卡口前端工程验收等。目前，《集装箱安全智能锁通用技术规范》已完成立项、评审和定稿工作，正等待国家标准化委员会发布；《集装箱安全智能锁读写设备通用技术规范》正在制定中。除建立和完善行业标准体系外，还要推动标准的贯彻落实，确立标准的检测机制，并引入第三方检测机构，从而为标准的贯彻执行提供重要保障。
（3）建设物联网技术应用支撑平台。物联网技术应用支撑平台建设是推广物联网技术应用的重要基础性工作，主要内容包括：①对感知设备采集的海量物联信息进行统筹管理并实现共享交换；②研究物联网信息安全体系和安全技术，提供安全、可靠、稳定的运行环境；③整合物联信息与报关单、舱单等单证流信息并提供数据服务，为智慧海关提供核心基础平台。
（4）推广应用物联网技术。第一，推广应用集装箱安全智能锁，并出台配套的法律法规，逐步构建全方位、封闭式的海关监管货物虚拟电子通道，使各地海关的监管场所、特殊监管区域从逻辑上连成整体，并使海关监管区域向非海关监管场所延伸，实现货物监管自动化，为强化物流监控提供新的视角和发展空间；第二，推动GIS、卡口控制和联网系统、智能视频监控指挥系统的开发应用，综合运用GPS、多媒体图像智能识别、无线传输等技术，实时展现业务现场的动态情况，及时、有效地应对和处置突发情况，确保业务有序运行。
参考文献：
[1] 吴功宜. 智慧的物联网――感知中国和世界的技术[M]. 北京：机械工业出版社，2010：8-12.
[2] 陈海滢，刘昭. 物联网应用启示录――行业分析与案例实践[M]. 北京：机械工业出版社，2011：35-37.
（编辑：张 敏 收稿日期：2013-06-05）
http://m.zhuodaoren.com/tuijian339959/
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