武汉木兰达科技集装箱电子钥匙方案

一、系统背景及实施意义

　　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。

　　对此武汉木兰达科技有限公司推出了基于2.4G远距离传感型射频卡的“RFID铁路运输集装箱管理系统”的解决方案，通过先进的RFID技术，结合电子封条技术。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，将货物运输中的货柜开关状态信息记录到电子标签中，成为货物运输信息的载体，在点对点运输过程中实现从始发站到目标站之间货柜未被开启的验证目标。一旦电子封条遭到破坏，将会反映给计算机监控系统。 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。 电子封条通过电脑管理系统可对注册、发行、查验、启封、复用、注销等环节实施严密的监管，从根本上解决了传统防伪器材如铅封、塑胶封、金属封、锁扣封、粘贴封等易被仿制、非法替换、真伪监别困难、难管理等问题。结合其他多种技术手段，电子封条锁能够实现在多个领域的验证运输货物完整性的先进应用。

　　RFID在整个运输流程的应用可实现铁路集装箱运输的全流程监控，确保铁路集装箱运输的效益和安全。工作强度的降低、工作效率的提高及更有效跟踪管理，从而带来巨大的经济及社会效益。

二、系统组成、工作原理及方案介绍

　　1．系统组成：

　　（1）ML-T250远距离读写电子门封

　　将记录有集装箱箱号、集卡车号及其他属性数据的电子门封，安装在车厢开关门处，使用方法跟传统锁具差别不大，只是在发运前需要一个远距离阅读器的施封动作。　

　　（2）GPRS读写器

　　在车厢门里侧(近门口处)安装一个整合RFID和GPRS通讯模块的通讯箱（必要时可以加上GPS定位模块），用于跟电子门封保持通讯并实时发送电子门封状态信息至后台监控中心。电子门封和通讯盒都采用反暴力拆解报警技术：一旦这两款设备遭遇外来暴力拆解将主动发出报警信息至监控中心。

　　（3）天线

　　为确保集装箱标签数据的读取，在靠近读写器的车厢顶部需安装一个RFID读写器的天线，用于读取安装在车厢上电子门封的RFID标签信息。

　　2．工作原理图：

　　3.方案介绍：

　　在始发地，发货方在装完运输货物后，用电子门封锁上货柜门(按下插销)，并用固定式或手持式阅读器发送一串经过加密的指令对其施封。施封成功后，电子门封标签会主动回馈一个信号，表示电子门封已经被成功封上。在货物的运输过程中，电子门封不停发送状态信号到通讯盒，通讯盒通过内置的GPRS模块将信息发送到后台监控中心。如果中途发生状态改变，则货主或者运输商可以第一时间收到报警信息并迅速采取相应措施，此时后台监控中心将完整了解该批货物的批次、数量、当班驾驶员和押运员，开锁时间等等，如果通讯盒加载了GPS模块，还能知晓开锁的地点，这对其采取相应的安全措施具有非常重要的意义。货物到达目的地以后，收货方根据接收到的开锁指令开锁（开锁指令由监控中心统一发送或者根据一个公用密钥体系在各个终端生成使用）

三、系统功能、特点、优势

　　1. 系统功能：

　　跟踪：可以根据安装在集装箱上电子门封的信息对对物流途中进行跟踪、管理。

　　查询：可随时对集装箱进行查询（如出入站场的时间、车号、箱号等相关数据信息等）。

　　修改：可以对标签号对应的集装箱基本信息进行修改。

　　删除：把已完成运输任务的集装箱信息进行删除。2. 系统特性：

　　2.1 RFID技术在集装箱运输中的应用的特殊性：

　　（1）电子标签随集装箱流动，工作环境比较恶劣：温度高、湿度高、酸碱腐蚀、振动大等等；

　　（2）集装箱移动较快，要求对高速运动物体的识别能力；

　　（3）集装箱箱号是集装箱的唯一身份标识，也是集装箱运输管理对象的唯一标识，要求对箱号的准确无误识别。

　　2.2 系统特点：

　　远距离: 有效识别距离是2～50m识别距离可调。

　　防冲突性: 先进的防碰撞技术，可同时识别50个/秒以上标识。

　　高速度: 最高识别速度可达200公里/小时。

　　安全性: 内嵌GPRS无线通讯模块，可以实时了解货物运输状况，第一时间获悉异常状况；加密算法与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解。

　　方向性: 在阅读器有效识别范围内，电子封锁摆放方向对识别率没有任何影响。

　　高可靠: -40℃-85℃，防冲击。

　　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。

　　传输性: 全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。

　　高抗干扰性: 对现场各种干扰源无特殊要求

　　3. 系统优势：

　　（1）RFID具有很强的环境适应性，抗干扰能力强，可全天候使用，几乎不受污染与潮湿的影响。

　　（2）识别速度快，识别精度高

　　（3）RFID具有信息容量大、保密性高、耐久性强、可靠性高、多目标识别等特性。

　　RFID的这些特性使其成为了集装箱自动识别技术的最佳选择。

四、系统硬件设备介绍

　　1. ML-T250远距离读写电子门封

　　ML-T250电子门封为自动识别系统的发展提供了新的发展手段。该产品是专门为物流运输的集装箱管理而研发、设计。ML-T250读写的领先技术、全工业性设计和出众特点使得其在车辆、物流、设备和人员追踪识别等领域具有综合的竞争优势，并为客户创造新的价值优势。

　　技术参数

　　1.1.电气特征

　　静态电流 小于2μA

　　工作电流 小于15mA

　　电池寿命 3-5年（使用寿命20年）

　　1.2.微波链路特性

　　信号调制方式 GFSK

　　通讯速率 双向1024Kbit/s

　　工作频率 2.45GHz

　　最大输出功率 0dbm

　　位误码率 10-9

　　1.3.物理特征

　　外壳材料 高温改性ABS塑料

　　标签类型 读写型

　　外型 mm

　　重量 50克

　　颜色 多种颜色

　　防护等级 IP34 防水

　　安装方式 封装在集装箱上

　　1.4.工作环境

　　对现场各种干扰源无特殊要求

　　工作温度：-30℃ ～ +65℃

　　工作湿度：小于85％

　　存储温度：-40℃ ～ +80℃

　　震动：10～2000Hz，15g 三个轴

　　抗电磁干扰：10V/m 0.1～1000MHz AM调幅电磁波

　　2. ML-M3500GPRS读写器

　　ML-M3500读写器内部集成了GPRS模块，数据处理后可通过GPRS方式发送出去，全面提升了读写器的发展空间。ML-M3500读写器具备的优越抗干扰和防雷设计，既能用于一般的生活环境，也可用于工业环境的安全型结构，可以很轻松的对多种电子标签进行“读写”操作，完全满足客户对RFID产品的一般需求。外壳是铝制材料，颜色一般为黑色（可调），读卡器重量为0.5千克，尺寸为155*148*35mm。安装方式，采用将读卡器固定在标杆上。无需开外壳，可直接通过发命令的方式调节距离。

　　该读写器由9～12V的直流供电，性能稳定、工作可靠，信号传输能力强，使用寿命长达15年，能够满足恶劣的工业环境。

　　技术参数

　　2.1.工作环境

　　1）抗干扰和防雷设计,满足工业环境要求

　　2）使用温度：-40℃～+80℃

　　3）保存温度：-60℃～+80℃

　　4）抗电磁干扰：10V/m 0.1-1000MHz AM调幅电磁波

　　2.2.主要技术参数

　　1）电气特征

　　参数 　规格

　　电 源 +9V到+12V DC（MAX 500mA）

　　通信接口 　GPRS

　　可靠性 　MTBF≥70000小时

　　工作寿命 　15年

　　2）微波链路特性

　　参数 　规格

　　信号调制方式 　GFSK

　　工作频率 　2.4 - 2.45 GHz

　　发射功率 　≤3dBm(可用软件进行调整)

　　天线极化 　垂直

　　读写区域 　全向范围

　　微波通讯距离 　≤80m

　　微波通讯检错 　CRC16循环冗余校验

　　通讯加密 　面谈

　　位误码率/B.E.R 　10-7

　　3）主要性能参数

　　ML-M3500读写器是专用于RFID的识别和编程

　　采用DC9V～12V/500mA的供电可以同时识别200张卡;

　　识别的最远距离是80m（正常的距离是0～50米，50～80米的距离要另外配置天线），识别距离可调；

　　识别方向为全向/定向（由用户自选）

　　能识别移动速度200公里/小时以内快速移动的电子标签;

　　工作的频率在2.4GHz-2.5GHz ISM微波段;

　　数据速率是1Mbps，射频功率是-20dBm～0dBm且可调，最大峰值功率1毫瓦;

　　在-40℃-85℃的工作环境的接受灵敏度是-90dBm;

　　开发接口与其他设备连接是GPRS方式；

　　通过串口发命令的方式调节读写器的接收距离. 异步通讯速率9600BPS-38400BPS。

　　4）产品特征

　　支持GPRS方式与上位机通讯；

　　加密计算与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解；

　　使用频道隔离技术，多个设备互不干扰；

　　先进的防碰撞技术，支持多标签读写；

　　可配置微波模块工作方式，发射功率可调；

　　可兼容客户提供的卡。

五、系统软件功能介绍

　　（软件界面仅供参考，软件相关性能可根据客户意愿进行添加、更改或删除）

　　1.操作简单方便

　　无线监测一体化结构设计，安装方便快捷

　　软件全中文菜单，具有良好的操作界面

　　系统全电子化的数据集中管理，使得大量数据的查找工作由服务器来完成，大大提升对事件的反应速度。

　　有源识别卡内置可更换锂电池，寿命超长，超低功耗，无须外接电源，无须充电。

　　2.丰富的查询和报表功能

　　查询和报表输出、打印功能简单易操作

　　可对各种食品的相关信息进行查询

　　也可以对某个特定的集装箱进行跟踪观察

　　可按要求输出各种信息报表（如：集装箱运输出发时间、何时何地何状态、到达目的地的时间等）

六、售后服务及技术支持

　　1.保修期内（1年内）

　　在保修期内，若设备出现问题，可以进行更换。若系统出现问题，可以通过电话进行技术服务，如果需要上门服务，按照合同约定执行。

　　2.保质期后

　　设备终身免费维修，但是要收取器件的成本和来往的运输费用，若是上门服务需方应承担相应的食宿以及差旅费。

　　3.人员培训服务

　　在该系统项目安装完毕后，我公司技术人员会对现场负责系统维护的技术人员进行培训，一般（1-3天）。从而有利于该系统的后期维护及正常使用。

七、版权声明

　　本技术方案版权归武汉木兰达科技有限公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式引用，否则武汉木兰达科技有限公司将保留追究法律责任的权利。希望能真诚的合作！