电子标签与集装箱物流信息化 

杨洋

摘要：随着全球经济贸易一体化的愈演愈烈，国际问贸易量迅猛增长，集装箱作为国际货运的主要载体，其扮演的角色也愈来愈重要。基于集装箱物流对电子标签特殊要求，应用于集装箱物流的电子标签标准相关内容，根据集装箱物流的特征，电子标签在集装箱物流应用中的安全性、技术问题。实际应用表明，基于RFID的高频有源电子标签系统的集装箱信息管理系统，可以实现对货物形态和运输信息的有效监控和实时管理。

关键词：集装箱物流；电子标签；信息化

随着全球经济一体化增长速度势不可挡，物流经济也随之蓬勃发展起来。其中，集装箱是物流的主要载体，对目益发展的全球物流来说，集装箱的需求越来越大，与此同时，世界上许多国家和地区集装箱货物被偷盗问题也变得越来越严重。另外，在整个集装箱运输的过程中，集装箱的识别都是通过它的唯一的标识箱号来鉴别的，集装箱的交接也同样是以箱号为准。但是传统集装箱识别方式准确率不高，人工数据采集不仅易出差错，而且花费时问也相对较长。因此，在竞争日益激烈的今天，如何科学高效地对集装箱进行跟踪和管理也就日益迫切并且交得非常有意义。

一、集装箱物流发展趋势

1、物流增值服务专业化。随着供需双方合作不断加深，服务模式的日趋完善，集装箱物流链上的企业更加注重按照客户需求实施个性化的物流资源配置，提供个性化的物流解决方案。主要表现为传统服务的整合和专业化服务的创新。从我国大多数港口企业目前的产业结构来看，仍是以提供码头装卸作业为主，以提供船舶代理、货运代理、仓储堆存、集疏运及信息等基本物流服务为辅，极少数港口上升到提供增值服务的高度。但国外港口已经可以提供多种增值服务，集装箱物流服务形式也趋于专业化，服务具有柔性化。集装箱物流运作的专业化必然要求港口和其他物流服务企业能够提供专业化的管理服务、技术服务和作业服务，促进客户物流成本降低，物流效率提高，提高客户核心竞争力。

2、在运物流可视化。可视化是现代物流的重要特征之一，而在运物流可视化是物流可视化的重要组成部分。集装箱从供应地向需求地的实体流动过程中，它的在途运输是必不可少的环节。在运物流可视化首先需要以流程的无缝链接和稳定运行为基础，利用合适的技术工具实现对服务对象、服务行为、服务过程、服务时间和空间、物流、信息流等进行确定性管理。技术信息的发展为物品的在运可视化提供了可能性，为有效跟踪和控制在运物流的过程提供了技术保障。当前在运物流可视化就综合运用了射频识别、无线通信、计算机网络通信，卫星定位以及GPS，GIS等技术。在运物流可视化可以将集装箱物流运作过程中的不确定性因素转化为相对的确定性因素，提高所有集装箱物流供应链参与者的可控性，从而提高整个物流供应链中的各个参与者的信息共享程度。

二、频识别技术与电子标签系统

射频识别RFID技术是从上世纪九十年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行信号的非接触耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量、数据的交换。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别、运动目标识别，是集装箱物流中的最佳信息载体之一。电子标签的分类标准有很多种，低频系统成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短、阅读天线方向性不强，多用于门禁控制、动物监管、货物跟踪等短距离、低成本的应用中。高频系统电子标签及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远、适应物体高速运动性能好、阅读天线及天线均有较强的方向性。高频系统多应用于读写距离较长和读写速度高的场合，如火车监控、高速公路收费等系统。按照有无电池供电，电子标签系统可分为有源和无源两种，前者靠自身的电池为芯片提供全部或部分能量，后者则从读写器的电磁场中获取能量，有源电子标签可靠性更高、识别距离更远、更适合恶劣的工作环境。考虑到集装箱物流环境等特殊应用要求，在集装箱物流中宜于选用高频、有源电子标签。

三、电子标签在集装箱物流中的应用

1、数据防冲突技术。在集装箱装卸船作业和堆场作业时，经常出现一个电子标签阅读器的识别区域内，同时出现多个待识别的电子标签的情况。当阅读器发出一个识别命令之后，该区域内的所有电子标签都会对此命令作出响应，并向阅读器发送信息。这样，来自不同的电子标签的数据会相互干扰，可能会导致数据丢失，甚至发生错误识别。这种由于多址接入同一传输信道而造成的数据损失称为冲突。在电子标签系统中，常用的防冲突措施有空间防冲突、频域防冲突和时域防冲突。空间防冲突的基本原理是限制阅读器的工作范围，可以通过采用定向天线或者直接减小阅读器识别范围的办法来实现。频域防冲突是采用频分多工的方法实现，即不同的电子标签利用不同的发射频率向阅读器发送信息。这种方法的缺点是系统价格较高，目前在机场的行李标签识别系统得到应用。时域防冲突措施可以分为异步和同步两种：异步过程是由电子标签控制，即每个标签重复向阅读器发送待识别信息，每个标签数据发送时间只是重复时间的一部分，并在传输之间具有较长的间隔时间。

2、系统安全技术。电子标签系统的信息安全体系作为系统正常运行的根基和基本保证，是系统中极为重要的一个环节。系统的信息安全性包括通信安全、数据存储安全和工作状态安全方面。通信安全就是要保证信息交换过程中数据的机密性、完整性、有效性和真实性。数据的完整性，可以通过校验和纠错的方法实现；数据的机密性和有效性是通过对数据的加解密技术来实现的，比如数字签名技术；数据的真实性是通过相互安全信息校验技术实现的。在交易进行前，读写器和电子标签必须首先确认对方的身份，即双方需要进行身份合法性的认证。然后才能进一步操作。数据存储安全是指数据的持久性，数据的持久性可以通过存储区域的访问条件控制和冗余存储来实现。存储区域的访问条件控制可以防止非法操作出现时对存储数据的破坏。电子标签在执行读写器的指令时，首先需要对指令指定的操作对象的访问条件进行判断，符合条件时，才能执行指令，否则作为出错处理。冗余存储可以通过硬件设备的冗余和采用存储介质镜像及故障自动切换技术来实现。工作状态指电子标签完成执行完某条指令后所处的一种状态，通过对该工作状态的控制可以使电子标签在执行指令时有更高的安全性。工作状态可以用电子标签芯片当前已经满足的条件的集合来表示。如果指令的属性与当前的工作状态一致可以对该指令处理，否则按出错处理。另外，对于整个网络系统还要考虑网络安全，需要建立一套完整的网络安全防护体系，防止黑客入侵。具体的技术措施包括：防病毒系统、防火墙技术、入侵检测系统、安全漏洞扫描系等。

射频识别技术通过无线射频方式进行非接触的双向通信，达到对目标的自动识别并交换数据的目的。它实现了无源和非接触式通讯，是电子技术应用领域的一次突破，具有非常广泛的用途。在实际应用中，多张标签同时识别的防冲突技术和系统安全技术是系统安全、高效运行的保证。另外，需要积极开展关于电子标签硬件、数据、通讯、工作环境等内容的一系列标准化厂作，以便于电子标签技术的推广应用。

参考文献：

[1] 沈宇超，沈树群．射频识别技术及其发展现状[J]．电子技术应用，2019，(1)：4～5．

[2] 刘冬生，邹雪城，泳生，李孝煌．射频识别系统中的防碰撞算法．华中科技人学学报(自然科学版)，2016(09)：57～59

[3] 喻武龙．无线射频识别系统算法的研究与实现[J]．交通大学与信息系统，2016.