基于rifd的物联网技术在邮政服务质量监控上的应用

一、项目名称：基于 RIFD 的物联网技术在邮政服务质量监控上的应用 二、研究背景 RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标 对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术 是物联网的核心技术之一。 在国际邮政行业中，RFID 应用最广泛的是在邮件质量检测系统。基于 RFID 的邮 件质量检测就是在每个邮政作业场地（如收寄局、投递局、处理中心等）的进出口 装卸通道上安装 RIFD 阅读器，将插有 RFID 标签的测试信夹在正常邮件中寄递，测 试信经过邮政处理的各个环节后，就能得出在每一个环节耗费的时间，从而查找、 解决问题。 自 1995 年开始，工业化国家已开始采用基于 RFID 技术的监控系统（UNEX 系统） 开展邮件传输质量的检测，到目前为止，已有 50 多个国家参与这一系统。基于 RFID 的邮件质量检测就是在每个邮政作业场地（如收寄局、投递局、处理中心等）的进 出口装卸通道上安装 RIFD 阅读器，将插有 RFID 标签的测试信夹在正常邮件中寄递， 测试信经过邮政处理的各个环节后，就能得出在每一个环节耗费的时间，从而查找、 解决问题。经过近 20 年的 RFID 监控系统测试及改进，欧洲发达国家互寄邮件 3 内 到达的比例从 69.1%上升到 93.0%。 新邮政法规定：“邮政企业寄递邮件，应当符合国务院邮政管理部门规定 的寄递时限” 。实施函件传输全程质量动态跟踪，追溯传输过程中函件总包的状态和 流转环节，为加强邮政服务质量提供科学的决策支持，为当前邮政作业流程优化提 供一种适应我国邮政实情、可对函件全程作业实施实时测试的跟踪监测工具与方法， 就显得尤为重要和迫切 2012 年 4 月 10 日， 新闻 1+1也报道了平常函件延误、遗失的问题， “平信不 平”一下子成为全社会广泛关注的问题。 我国邮政网络点多面广，如果照搬国外函件质量监测的方法，需要昂贵的投资。 我们必须坚持“自主创新”和“少花钱，多办事，办好事”的原则，探索适应我国 邮政实情的解决方案，研发具有自主知识产权的邮件检测设备，加快建设具有较高 社会效益和经济效益的全国函件全程时限自动跟踪监测系统。 中国邮政集团公司于 2007 年就启动了国内邮件质量检测系统的研发，试图找到 一种适合中国国情的检测方法。 三、系统实施 （一） 测试方法 基于 RFID 技术，实施函件全程时限跟踪，首先需要在函件传递的全程各环节的 进出口通道区域的顶部安装“远距离 RFID 监测装置” 。 按照测试计划表，将含有 RFID 标签的测试信从选定的大宗函件收寄局、商函制 作中心或邮筒发出，经过邮件处理中心、至目的地的邮件处理中心、投递局，由投 递局的“测试员”收取后再寄回测试小组。 由于在函件全程传递过程的关键环节的进出口通道均安装远距离 RFID 数据采集 装置，从而就可以获取嵌入到函件总包内的 RFID 标签从商函制作中心到投递局、又 从投递局返回商函制作中心全程各环节时限信息。 （二） 网络结构 全国普通邮件全程时限监控系统网络结构如下图所示： 国国内内普普通通邮邮件件全全程程时时限限监监控控系系统统 PC 笔记本 非非给给据据邮邮件件全全程程时时限限跟跟 踪踪监监控控子子系系统统 全全国国中中心心统统计计 分分析析子子系系统统 用户用户 W We eb b服服务务器器数数据据库库服服务务器器 接接口口服服务务器器 邮邮政政综综合合网网 邮邮政政综综合合网网 前置服务器 R RF FI ID D采采集集装装置置 R RF FI ID D采采集集装装置置 G GP PR RS S G GP PR RS S 内网防火墙 （三） 关键技术 1.兼容国际国内应用标准和规范的邮件传递质量检测系统的方案研究及设计 对万国邮政联盟关于 RFID 技术的相关标准（S20,S22 和 S23 系列）,关于国际邮 政数据通信，信息交换的相关标准，关于国际国内邮件处理的业务规范和技术标准 等进行适用性研究；对 RFID 技术用于邮件传递跟踪与溯源方面进行技术业务结合方 式的研究，形成具有特点的系统框架；设计制定高性价比的系统方案。 2.低成本、低功耗、高安全性的超高频有源电子标签集成技术研究 研究 2.45GHz 超高频（微波段）有源电子标签在复杂环境下提高阅读率以及相 关的天线设计技术；研究并开发高可靠、低功耗的 2.45GHz 电子标签；电子标签在 特定物理指标（重量12g，厚度3mm,均含电池和封装介质；封装后整体呈软性可弯 曲）条件下的二次封装技术研究；开发满足上述条件的产品性超高频有源电子标签 和天线。 3.高效率识读器的远距离阅读技术研究 随机状态下超高频阅读器高阅读率技术研究；阅读距离可调、电波旁瓣干扰抑 制等技术研究；2.45GHz 超高频多阅读其对多电子标签的防干扰和防冲突技术研究； 高效率的阅读器器与激励器之间“1 对 1”以及“1 对多点”的有效匹配和控制技术 研究；开发产品级的基于高可靠的嵌入式软硬件设计的控制装置。 4.多应用高可靠的后台数据处理技术和远程监控技术的研究与实现 面向电子标签数据实时采集和处理、基于 EN13850:2002 标准的数据分析系统开 发；Oracle 数据库及数据备份库存储、查询、操作的优化技术研究；基于集成式现 场服务器实现远程网管的技术研究；基于工控机实现 RFID 中间件功能开发的远程网 管技术研究；适应数据跟踪与溯源需求、具有数据完整性保护功能、面向行业领域 共性的高可靠性软件资源管理系统的研究和开发。 5.高可靠多通信传输方式的共存及智能切换技术研究 有线宽带、自动拨号、无线 GPRS、CDMA 等多种网络传输技术在 RFID 中间件结 合并实现的技术研究；在中间件平台同时实现多种通信传输方式并进行智能切换的 技术研究，完成实用系统。 6.小型化集成式模块化设计与组合式工艺研究 按系统分解，对控制器、识读器、激励器、电源等硬件装置和软件系统进行高 集成模块化设计和工艺安排；研究“标准型”和“紧凑型”小型化组合工艺。 四、当前取得的效果 集团公司市场部于 2010 年 6 月正式启动在全国邮政推广应用 RFID 平常函件全 程时限监控系统一期工程。截至目前，全国 56 个重点城市安装有约 451 台 RFID 设 备，集团公司下一步将继续在全国所有地市推广建设 RFID 平常函件全程时限监控系 统的二期建设。 一年多以来，全国共进行 15 轮测试，收发测试邮件 15.7 万余封。测试取得了 显著效果： （一）邮件传递质量明显上升。国家邮政局 2009 年公布邮政普遍服务标准 规定：信件全程时限应满足直辖市、省会城市间 36 天，不超过 6 天送达的比例不 应低于 95。从系统的监测数据看，3 天内到达的邮件比例比测试之初上升了 12.4%；6 天内到达的邮件比例比测试之初上升了 8.7%，已经稳定在 96%以上，超过 了国家邮政局的相关规定。 （二）逾限站点显著减少。逾限站点是指在邮件处理过程中，邮件在某一点停 留过长的站点；这样的站点多数为作业班次设置不合理、邮件量过大来不及处理等 造成。通过对测试数据的分析，不断优化流程、合理配置资源，逾限站点逐步减少。 从统计数据可以看出，在一个站点停留超过 24 小时的邮件量比测试之初下降了 57.6%； 在一个站点停留超过 72 小时的邮件量比测试之初下降了 89.2%，基本杜绝了滞留的 发生，大大提高了处理速度。 （三）作业班次准时率有所提高。在后台统计分析中，所有的数据和计划作 业班次自动进行比对，检查作业班次的准时率。随着各处理环节流程的改进以及重 视程度的提高，作业班次的准点率也有所提高。 五、效益分析 全国邮政普遍服务地域覆盖范围广，管理难度大。使用本系统后对于提升邮件 传递质量的促进作用将会得到体现。 由于采用有源 RFID 技术，一台设备可以管理 50 米范围内的所有通道，这使得 每个检测通道的平均成本约 2000 元，远低于国外无源 RFID 设备每个检测通道 25000 元的成本。单个有源标签成本约 90 元，由于本项目是在中国邮政系统内部运行，标 签是采用循环使用的方法，按照每个标签使用寿命 5 年，每个月使用 2 次，5 年可以 使用 60 次计算，每次使用成本是 0.75 元，低于无源标签一次性使用成本，无源标 签每次使用成本约 2 元，所以项目采用的是有源 RFID 技术。 在国外 lyngsoe 公司同样使用半有源 RFID 技术，标签的报价是 20 欧元，我们 的标签价格低于同类产品，设备价格则更能显示出优势。 采用本系统后，如果为中国邮政在邮件传递质量提升 5的话，至少可以减少 1的重复劳动，对于中国邮政每年超过百亿的邮件量，所产生的经济效益远大于项 目投资。 提升邮件服务质量，不仅能提高工作效率，产生经济效益。同时又能提升中国 邮政在大众的企业形象，改善民生。 六、实施过程 （一） 试验与试点 上海院从 2007 年进行研发，形成了包括有源，半有源标签及读卡系统等技术在 内的一整套方案，获得了 2 项发明专利、2 项软件著作权。 2007 年在上海、河南、内蒙古、云南四省七市做了技术方案论证试验（第一次 试点） 。 2008 年对江、浙、沪三省市的省际互寄邮件传输过程相关主要环节的时限进行 了实时跟踪测试，效果良好（第二次试点） 。 2009 年，进行广东省省内“非给据邮件全程时限跟踪研究与试验” 。为广东省邮 政公司对省内邮件传输质量的诊断和分析提供了精确可靠的数据，使广东邮政针对 性地解决问题有了科学依据，整个试验圆满成功。 集团公司企发部、市场部等多部门在广州召开现场会，对广东邮政的经验予以 充分肯定，并决定推广广东经验，在全国开展“国内平常函件全程时限监控”工作。 （二） 一期工程（已完成，覆盖全国 56 个重点城市，451 台阅读器、10000 个标签） 2010 年 6 月，集团公司企业发展与科技部、市场经营部、网路运行部、集团公 司信息技术局等单位联合对邮件全程时限监控系统总体方案进行评审并获通过。 9 月 20 日，由中国邮政集团公司市场经营部、企业发展与科技部、信息技术局 等单位业务和技术专家组成的测试组，对 RFID 检测设备进行出厂验收，并对软件系 统提出要求。随后设备在京、沪、穗、宁开始安装。 11 月-12 月，系统在四市间投入试运行，共进行了两轮测试。测试数据汇总到 建在上海的数据中心，进行数据处理分析。 2011 年 2 月，集团公司下发了文件，同意立项进行国内普通邮件全程时限监控 系统工程建设。 7 月 5 日，全国系统正式运行。 截至目前，全国共进行 15 轮测试，收发测试邮件 15.7 万余封。 （三） 二期工程（计划中，覆盖 89 个地市） 计划在 2013 年下半年进行。 七、投资估算 （一）一期工程（已完成，覆盖全国 56 个重点城市） 价格（元）价格（元） 序号序号项目项目数量数量 单价单价小计小计 RF3000 阅读器451 套 ￥11,000￥4,961,000 RF3000 柔性标签 10000 个 ￥90￥900,0001 设备费合计： ￥5,861,000 2 “基于 RFID 技术的邮 件传递跟踪与溯源关键 技术研究与应用” 应 用软件 1 套 ￥40,000￥400,000 3 3 年数据通信费451 套120 元/年 ￥54,120 4 方案编制费 ￥