（系统工程专业论文）基于RFID粤港物流通关信息平台的分析及其关键技术研究.pdf

摘要 r f i d 技术是一种非接触式、无须人工干预、可识别运动物并可同时识别多 个标签的识别技术。r f i d 标签具有防水、防磁、耐高温、不怕污染，使用寿命 长、读取距离远等优点，并且标签上的数据还可以加密、存储数据容量大、存储 信息更改自如，r f i d 的这些优点非常适合应用于物流通关过程中的信息采集。 将i 疆i d 技术引入到物流通关流程中，通过建设基于i 强i d 的物流通关信息平台， 特别是报关、报税、进出口商品检验检疫等系统与企业业务系统的对接，可以简 化海关、税务、检验检疫等行政管理部门的工作，提高工作效率，从而提高物流 通关效率。 本论文对基于i 强i d 的粤港物流通关信息平台进行了分析，并研究了相关的 关键技术。在平台的分析过程中，首先分析了粤港物流通关的一般业务流程，在 此基础上提出了基于i u i d 的粤港物流通关流程；然后对物流通关数据、数据流 程以及平台用户进行了详细的分析，同时对物流通关平台的需求进行分析；随后， 在需求分析的基础上，归纳出基于r f d 粤港物流通关信息平台具有的数据采集、 数据交换、数据管理以及数据安全的功能；最后，在流程分析、需求分析、功能 分析的基础上，设计出了基于r f i d 的粤港物流通关信息平台架构。针对平台实 现的难点，本论文还研究了基于i 强i d 的粤港物流通关信息平台关键技术，包括 物流通关r f i d 中间件、物流通关异构数据交换标准以及物流通关平台系统的集 成，确保了平台能够顺利实现。最后，为了更好的理解i 强i d 技术在粤港物流通 关应用，本文通过i 强i d 技术在供港活猪通关中的应用的实例描述了如何通过本 文设计出的平台实现高效通关的过程。 关键字：信息平台；通关；i 强i d 技术 a b s t r a c t r f i di s 趾a c r o n y mf o rr a d i o 五跚u e i l c yi d e l l t i 6 c a t i o 玛砌c hi saw i l e l e s s c o 皿n u i l i c a t i o n t e c h n o l o g y r f i dt a gh 硒m a i l yc h a r a c t e r i s t i c s ，f o re x 锄p l e w a t e r - r 印e l l e n t ，a 1 1 t i m a g n e t i c ，f i r e r e s i s t a n t ，t l l er e s e c sb i g ，t l l es e c r e c yg o o da 1 1 dt h e s e c r e c yg o o d ，w 1 1 i c _ hi s a p p l i c d b l et oi 1 1 f o m a t i o na c q u i s i t i o n 蜥n g 廿1 ec l e a r a n c e i 强i dt e c h n 0 1 0 9 yi si i l 仃o d u c e di nm ep r 0 c e s so fd e a r 眦c e ，w h i c hc 趾s i m p l i 匆m e w o 出f l o wo fm ec i l s t o m s ，t a x a t i o na n dt l l er c l e v a n td e p 咖e n t s t h e f e f o r c m e c 嘶m sd e 黜c ee 伍c i 即c y 谢ub e 弧湘弱e d t h ec l e a r 锄c ei n f o m a t i o np l a t f o n i lb 豁e do nr f i di sa n a l y z e d f i r s to fa l l ，廿1 c c l e a r 锄c ep r o c e d u r ei sa i l 2 l l y z e d 0 1 1 1t 1 1 i sb a s i st l l eb u s i n e s sp r o c e d u r eb a s c do nr f i d b e m e 既g u a l l 鲥o n g 锄dh o n gk o n g i sp r o p o s e d t h e i lt l l ec l e 猢c ed a _ t a 坨f l o wo f d a t aa i l dm ep l a t f o 衄u s e r sa r ea n a l y z e dmd e t a i ls 印a r a t e l y ；m er e q u i 砌n 锄t so f c l e a r 柚c ei n f o 肌a t i o np l a t f o n i la r ea i l a l y z e d 嬲w e l l t h e 如n c t i o n so ft h ec l e a r a n c e i n f o 姗a t i o np l a t f o mi i l c l u d i n gd a t aa c q u i s i t i o n ，d a t ai n t e r c h a n g e ，d a t as e c u r i t y 锄d d a t am a l l a g e m 锄ta r ec o n c l u d e d f i n a l l y ，m e 仔a 玎1 e w o f ko fc l e a r a l l c ei n f o r m a t i o n p l a t f b mb a s e do ni 江i di sd e s i 印e db a s e do nt l l ep r o c e d u r e 觚a l y s i s ，r e q u i 舳m c i l t s a n a l y 或s锄d 如n c t i o 璐a n a l y s i s t h ek e yt e c ：h n o l o 西e so fd e a r a n c ei n f o m a ：t i o n p l a t f i o md e s i 印b 酶e do nr f i da r ea l s os t u d i e d ，、砌c hi n c l u d 髓r f i d “d d l 洲a r eo f c l e a r 锄c e ，h e t e r o g e i l e o u s d a t a硫e r c h a n g es t a i l d a r do fc l e a r a n c e髓dc l e a r 锄c e i n f o m a t i o np l a t 如册s y s t c n li n t e g r a t i o n f i l l a l l m 廿1 ea p p l i 训o no fr f i di nc l e a r a l l c e p r o c e d u r eo fl i v ep i ge x p o r t e dt oh o n g k o n gi ss t u d i e d a sac 嬲e k e y w o r d s ：i i l f o 册a t i o np l a t 内衄；c l e 跏c e ；r f i dt e c h n o l o g y 厦门大学学位论文原创性声明 本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均 在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和厦门大学研究生学 术活动规范( 试行) 。 另外，该学位论文为() 课题( 组) 的研究成果，获得() 课题( 组) 经费或实验室的 资助，在() 实验室完成。( 请在以上括号内填写课 题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特 别声明。) 声明人( 签名) ：社诱，冬 年月 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据中华人民共和国学位条例暂行实施办 法等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交 学位论文( 包括纸质版和电子版) ，允许学位论文进入厦门大学图书 馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国 博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和 摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于： () 1 经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文， 于年 月日解密，解密后适用上述授权。 () 2 不保密，适用上述授权。 ( 请在以上相应括号内打“或填上相应内容。保密学位论文 应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密 委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认 为公开学位论文，均适用上述授权。) 声明人( 签名) ：社怒辱 年月 日 1 1 研究背景 第1 章绪论 在我国国家标准物流术语的定义中指出：物流是“物品从供应地到接收 地的实体流动过程，根据实际需要，将运输、存储、装卸、搬运、包装、流通加 工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。通关是一个涉及海关、检验检 疫、进出口货物申报人、承运人以及所有相关人员在内的多角色的运作过程。具 体指进口货物、出口货物和转运货物进入一国海关关境或国境必须向海关申报， 办理海关及其他相关部门规定的各项手续，履行各项法规规定的义务；只有在履 行各项义务，办理海关及其他相关部门的申报、查验、征税、放行等手续后，货 物才能放行，货主或申报人才能提货。货物在通关期间，不论是进口、出口或转 运，都是处在海关监管之下，不准自由流通。 为了提高口岸货物通关的效率，国家正在大力推进电子口岸的建设与应用。 电子口岸依托国家电信公网，实现海关、外汇管理局、检验检疫局、国税局、银 行等部门以及进出口企业、加工贸易企业、外贸中介服务企业、外贸货主单位的 联网，将进出口管理流信息、资金流信息、货物流信息集中存放在一个集中式的 数据库中，随时提供国家各行政管理部门进行跨部门、跨行业、跨地区的数据交 换和联网核查，并向企业提供应用互联网办理报关、结付汇核销、出口退税、网 上支付等实时在线服务。 广东作为我国经济改革的排头兵，正逐步成为亚太地区的国际航运中心。作 为我国和世界的制造基地，广东省有着广泛的物流需求，物流业相当发达，广东 省拥有全国最大的港口群，是我国进出口贸易的重要基地和集散地，大量货物通 过港澳完成进出口业务，正成为连接港澳台、东南亚的物流枢纽。广东省统计局 公布数据显示，2 0 0 7 年，广东省进出口贸易总值为6 3 4 0 9 亿美元，其中与香港 外贸总额为1 3 6 3 7 亿美元，占广东省进出口贸易总值的2 1 5 嘣1 】；2 0 0 8 年，广东 省进出口贸易总值为6 8 3 2 6 亿美元，其中与香港外贸总额为1 3 9 9 6 亿美元，占 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 广东省进出口贸易总值的2 0 5 【2 1 。香港是广东省第一大贸易伙伴。粤港进出口 贸易的频繁，势必增加粤港海关的物流量，增强粤港通关的难度，影响到粤港海 关的通关效率。粤港两地通关效率成为阻碍两地物流发展的瓶颈，现有的电子口 岸系统已经不能满足粤港两地日益繁忙的现代物流的要求。两地物流通关存在各 种障碍，便利化问题仍未得到有效解决，从而难以提高两地物流的通关效率和物 流资源的有效利用，难以降低两地物流通关成本，不利于两地物流企业经济效益 和竞争力的提高。 r f i d 技术( r a d i of r c q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，射频识别) 在港口、公路交通、 机场、制造、物流及仓库管理、公共事务管理和安全防伪等现代社会各行业的技 术应用，可大幅提高管理与运作效率，降低资源占有成本。i 强d 技术与条码、 生物识别等自动识别技术的有机结合，加以互联网、无线通信、传感网络等信息 技术的融合，可构筑一个无所不在的物资管理信息网络。随着制造技术的不断完 善和应用市场的成熟，i 强i d 产业将成为个新兴的r r 产业经济增长点。在广东， l u i d 技术及应用也受到越来越多来自政府、企业、行业机构、媒体等多方关注 与重视，产业已初步形成。在政府推动、企业参与、市场需求的吸引下，越来越 多的企业和研究机构参与r f i d 技术的研发和应用，会有更多的领域运用i 心i d 进行信息化改造和与国际接轨。 1 2 研究意义 物流通关涉及政府不同部门以及众多企业，目前广东省政府不同部门的电子 政务系统和企业的物流应用系统结构各异，由于缺乏统一的异构数据交换标准和 平台，导致了各系统的数据难以共享。通过建设物流通关信息平台，特别是报关、 报税、进出口商品检验检疫等系统与企业业务系统的对接，可以简化海关、税务、 检验检疫等行政管理部门的工作，提高工作效率。 本研究有助于推动l 心i d 技术在粤港两地物流通关方面应用的部署，搭建企 业与政府之间沟通与互动平台，整合区域内各种物流通关信息系统的信息资源， 完成各系统之间的数据交换，以加强供应链各环节之问的合作，形成供应链竞争 2 第l 章绪论 优势，实现粤港信息平台互通互联，改善粤港营商、投资环境，提升粤港区域竞 争力和活力，推动粤港社会经济发展。 基于l 讧i d 的粤港物流通关信息平台的分析与关键技术的研究，有助于提高 广东省物流软件技术水平，结合电子信息交换、物流跟踪等技术的开发应用，共 同推进广东省未来物流信息化技术发展；通过制定基于i 心i d 的粤港物流通关信 息平台的体系框架，为未来广东省物流信息化基础平台建设提供参考，并推动和 引导物流企业的自身信息系统建设，推动物流通关信息平台与企业信息系统的互 连。 1 3 研究现状 1 3 1 国外物流通关现状 海关是连接贸易、运输、银行、保险等行业，以及外经贸、商检等其他国冢 进出口相关部门的纽带，也是庞大的经济贸易信息数据处理和传输中枢。经济全 球化的发展使海关的物流量和通关复杂性快速增加，造成了物流通关效率的下 降。随着计算机技术和网络技术的发展和普及，世界上很多国家纷纷建立起物流 通关系统，并大力运用高科技成果简化港口作业，以提高物流通关效率，加强海 关监管力度。 以美国海关计算机应用历程看，2 0 世纪7 0 年代是以贸易统计计算机化为标 志的单项应用阶段，2 0 世纪8 0 年代是以货物通关计算机化为标志的综合应用阶 段，而2 0 世纪9 0 年代后则是以高度自动化的e d i 无纸通关为标志的高级应用 阶段。美国海关有大量的自动化系统在运行，其中最主要的是a c e 系统 ( a u t o m a t e dc o m m 硎a 1e n v 沛i u n e n ts y s t 锄，自动化贸易环境管理作业系统) 。 a c e 系统是一种跟踪、控制并处理所有进入美国货物的系统，它大大提高了通 关效率，并提供了多种信息收集的手段，使得美国海关能够通过运用电子化手段， 建立统一的口岸数据平台，规范、畅通口岸进出口货物的信息流、单证流、货物 流和资金流，实现口岸数据信息共享。美国海关己与新加坡、中国等有关部门联 三i 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 网，以e d i 方式交换纺织品配额许可证发证信息。 新加坡港物流服务信息系统【3 】主要由两个子系统组成：p o r l 附e t 系统与 t r a d e n e t 系统。p o r l n e t 系统类似于国内的港口信息系统，t r a d e n e t 系 统类似于国内的电子口岸，两个系统互通互连。p o r l n e t 透过t r a d e n e t 系 统实现电子通关，t e n e t 透过p o r l n e t 系统实现电子订舱等商务功能。 以电子报关和电子审单为基础，新加坡建立起被称为无缝的“一站式 电子通关 系统【4 1 。新加坡9 8 的企业只要在办公室里，通过由新加坡贸易发展局持5 5 股 份的“贸易网”进行一次性无纸报关。“贸易网 每天2 4 小时不间断工作，8 0 的报关在2 0 分钟内处理完毕。客户只需一次报关，就可以完成包括海关、商检、 口岸、运输公司、银行和税务等部门在内的整个进出口通关程序。 日本是世界贸易大国，进出口贸易在其国民经济中占有重要地位，早在上世 纪7 0 年代日本即着手建立电子通关系统，其体系构成与运作方式都具有鲜明特 点。日本海关n a c c s 系统【5 】由空运自动化系统和海运自动化系统两部分构成。 日本的通关电子化首先是从航空货物进口业务开始实施的。根据1 9 7 7 年5 月通 过的关于航空运输货物通关手续特例等的法律及其相关政令，同年7 月，日 本政府和民间企业分别出资6 0 0 0 万和2 0 0 0 万日元设立了航空货物通关信息处理 中心，1 9 7 8 年8 月该中心启动航空货物通关信息处理系统，通过电算化方式处 理航空货物通关手续及相关民间业务，1 9 8 5 年该系统开始受理出口航空货物相 关业务。海运货物的电子通关与航空货物相比实施较晚，1 9 9 1 年3 月日本国会 修改了关于航空运输货物通关手续特例等的法律，该法改称通过电子信息 处理组织实施通关手续的特例等相关事务的法律，扩大了海关指定机构实施电 子通关的业务范围。根据该法，同年7 月航空货物通关信息处理中心改称通关信 息处理中心，民间企业追加1 0 0 0 万日元投资。1 0 月该中心启动海运货物通关信 息处理系统。日本的这一系统具有电子政务和商务合二为一的优点和专网连接安 全的优点。 瑞典海关上世纪9 0 年代初参照挪威海关经验开始实行电子通关，目前己成 为瑞典政府中电子化程度最高的部门【6 】。目前已经有9 0 以上的通关业务实现无 纸化。贸易商只要配备上网电脑和移动电话即可在世界各地完成即时申报。此外， 4 第1 章绪论 瑞典海关还在其网站设立虚拟海关办公室，以便企业随时了解所需的海关通关信 息既节省了企业通关成本，也减少了海关的人力费用。瑞典海关认识到如果货物 运输过程较为缓慢，即使加快单证的电子传输也没有多大意义，因此必须采取措 施打破进出口货物运输与有关单证传输不可单独进行的惯例。海关可以将审核单 证的程序前推后移至发货的前后、批准进口商仓库为海关监管区、允许定期集中 报关、按企业分类实行快速报关等等。这些想法促成了“s t a i 刑a y 刀的诞生，借 鉴澳大利亚和英国的经验瑞典海关于1 9 9 9 年与本国工商界合作开发了一套旨在 提高通关管理质量和效率的电脑操作系统即“s t a i l w a y ，并已于2 0 0 2 年3 月全 面推广实施。该系统将进出口公司按照业务量和信誉分为5 个等级，分别适用不 同的通关程序。目前已1 6 0 有多家瑞典大型企业获得了一级不等的待遇。据有关 数据表明，加入“s t a i 刑a y 系统可使企业行政开支减少5 5 ，流动资金节省2 2 。 1 3 2 我国物流通关现状 目前，我国海关普遍采用的通关系统是h 2 0 0 0 通关系统【7 1 。h 2 0 0 0 通关系统 是中国海关建立“电子海关 的核心工程，是从网络结构、系统软件、应用软件、 运行平台到维护模式等方面对海关通关管理系统的全面升级，是海关运用先进技 术、更加有效地为对外经济贸易服务的一项重大措施。h 2 0 0 0 通关系统共包含 3 4 个子系统，5 0 0 多个功能模块，基本满足了海关通关业务运行的要求，较好地 满足了当前海关业务管理要求，特别是对进出口货物通关的各项要求。但是 h 2 0 0 0 通关系统是一个适用于地方海关的通关作业系统，不能实现海关的信息共 享，不利于海关对进出口货物的监察功能。 中国海关从1 9 9 9 年开始筹划电子口岸的建设，2 0 0 1 年电子口岸在全国推广 应用。电子口岸是一个公众数据中心和数据交换平台，依托国家电信公网，实现 工商、税务、海关、外汇、外贸、质检、银行等部门以及进出口企业、加工贸易 企业、外贸中介服务企业、外贸货主单位的联网，将进出口管理流信息、资金流 信息、货物流信息集中存放在一个集中式的数据库中，随时提供国家各行政管理 部门进行跨部门、跨行业、跨地区的数据交换和联网核查，并向企业提供应用互 5 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 联网办理报关、结付汇核销、出口退税、网上支付等实时在线服务【8 】。电子口岸 对我国对外经济贸易和大通关建设发挥了重要作用，电子数据、无纸通关、便捷 措施集中在统一、安全、高效的公共网络平台上，实行联网核查，实现数据共享 和数据交换，达到快速、便捷、安全地通关【9 】。 中国电子口岸作为一个跨1 2 个部委庞大的信息系统，在实现信息流、资金 流和货物流信息共享以及促进经贸发展的同时，目前也存在诸如标准体系和信息 共享等的问题【1 0 1 。我国物流通关涉及到众多部门，有海关、检验检疫机关、外经 贸主管部门、外汇、税务、运输、海事、银行、保险等，既有国家执法机关，也 有商业机构。通关环节包括申报、审单、查验、检验检疫、放行等，其中的任一 环节出现问题，都将影响通关的速度和效率。我国现行的通关作业模式是“橄榄 型 【4 】，即所有的通关手续只有在货物到达后才能办理，经常造成报检、报关通 道的堵塞现象。而且，所有的通关手续办理是“串联式的，即只有在前道手续 办好后，才能办理后一道手续，并且企业需分别通过检验检疫局c i q 2 0 0 0 和海 关h 2 0 0 0 现场电子申报系统录入报检、报关信息，造成信息重复录入，增加工 作量，差错率高，通关成本高，通关效率低。 应用基于i 强i d 技术的物流通关平台，通关模式可以实现从传统的“橄榄型 通关向“哑铃型”转变，良p 将货物的实际流动与海关、检验检疫等口岸监管部门 的文件审核加以分割，在货物到港前，企业提前预录入货物的电子数据信息，海 关、检验检疫部门对预录入的电子数据和客户提前报关、报检的空运运单的副本 或复印件进行对照、审核，待货物到港后只需确认即可快速放行。其次，应用 r f i d 技术可以实现报关的并行处理，即在货物流转中，报检、报关手续的办理 与货物的移动同时进行，将现行的流程由“串联式 改为“并联式 ，一次申报， 避免数据的重复输入，以缩短货物到港后等待办理报关、报检的时间。 1 3 3 脚d 在通关中的应用 进出口业务量的持续增加，对口岸通关压力不断加大。如何加强对物流公司 的统一管理，实现物流信息共享，提高通关速度，简化通关程序，成为“快速通 6 第l 章绪论 关 的关键。i 强i d 技术拥有快速读写能力、高稳定性、方便操作等优点。r f d 技术应用于物流通关这个行业，与电子通关系统、电子口岸相结合，可大幅提高 管理与运作效率，降低成本，并提供快捷、详尽的通关信息查询平台。运用i 强i d 技术，可以提高通关监管质量、简化通关程序，实现海关对进出口货物及运输工 具的全程控制和追溯。因此，需要建立新的基于i 强i d 的系统来提高通关效率。 然而，对于r f i d 技术在通关中的应用，现在研究的还不多，并且局限于特定的 应用场合。 c h a u 争1 1 1 9h s u 掣1 1 】人通过对机场货物终端的货物进口流程的探究，建立了 一个关系网来分析了空运进口货物流程中的货物流、信息流、人员流。在此基础 上建立了一个通关流程的数学模型来分析过程中产生的时间延误、以及在后续过 程中的传播和累积。然后作者又重建了一个基于r f i d 技术的通关流程网络，通 过和前者的比较评估了r f i d 技术在货主库存成本、操作员人工成本方面的性能。 作者通过实例数据分析，得出结论：l 强i d 技术的应用可以显著提高货物处理的 效率、提高系统处理数据能力，并且节约库存成本和人力成本。 f 锄gz h a n g ，d a g u ih u a i l g 等设计了一套基于r f i d 的自动通关系统，讨 论了加强系统安全性和保密性的方法，并将低功耗和防碰撞技术应用于系统。然 后作者研究了底层软件和通信协议。与传统系统相比，测试结果显示出此系统具 有良好的可扩展性、高的保密性、快速的读写能力以及很高的自动性，大大降低 了通关时间。 r f i d 在通关中的应用作用之一是实现对进出口货物的监管。a l e x 锄d 盯 b r e w e r 等【1 3 】人根据i 强i d 技术和g p s 技术各自的优点而结合起来形成了一个功 能强大的实时、智能的物流追踪系统，从而实现了制造和供应链管理的动态调度。 y u c 1 1 i ah s u 【1 4 】等人对鲜活产品的物流运输过程中，针对中小企业的需要设计了 基于l 讧i d 的追踪平台。s 撇融髓一1 5 】贝0 提出，应用r f i d 技术可以保证出口 食品在各个环节的安全，从而能够避免大多数的食品出口中的召回事件的发生。 这些系统可用于进出口过程中的实时追踪和监管，对基于r f i d 物流通关平台的 设计有很好的借鉴作用。 f 趾gd j 【1 6 】等人根据中国通关流程，设计了基于r f i d 的集装箱进行追踪和 7 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 通关的辅助系统，并提出了在集装箱的整个运输过程中，以及和其他国家或地区 的追踪系统、物流通关系统连接的过程中可能出现的问题以及解决方案。 i 强i d 的应用对诸如仓储可视化、业务自动化提供潜在便利。但是企业能够 顺利应用这一技术，还需要解决一些技术难题。q u a l lz s h e l l 9 1 7 】等人对基于l 讧i d 的应用系统的搭建，提出了数据处理、架构集成设计、安全性和私密性等方面的 挑战，并给出了一些解决办法。同一团队的j o h np t m o 【1 8 】更是根据两个i u i d 的大规模应用的具体案列讨论了器件、数据处理、数据集成以及安全等问题，并 给出了详细的解决方案，为大规模应用r f d 基础设施的实施提供了很好的范例。 国内对i 讧i d 应用于通关的研究主要体现在某一具体的环节上。梁辰【1 9 】提出 了一种i 心i d 技术在快件通关物流中的应用方案，并提出了一些关键技术的解决 方法。高阳，李正勤【2 0 】设计了通关过程中用到的基于i 疆i d 的电子关锁。李辉， 刘国栋等【2 1 】对i 强i d 技术在出口鳗鱼监管中的应用进行了研究，文章详细描述了 电子标签在出口鳗鱼监管中应用的业务流程及应用环节。谢杏【2 2 1 从公共服务的角 度对r f i d 在粤港通关的应用进行了研究。 除了一些基础性的研究，i u i d 技术已经开始应用于现实的通关系统中。美 国海关边境保护局( c l l s t o m sa i l db o r d c rp r o t e c t i o n ) 已于2 0 0 9 年2 月在加利福尼 亚州s a i ly s i d r o 、o t a ym e s a 、c a l e x i c o 和t e c a t e 几个美国与墨西哥边境处开始建 置r f i d 通关业务，并提升i 江i d 信息安全保护措施【2 3 】。另外也将在加l 击a d e 港 口建置，预计2 0 0 9 年5 月完成。系统可读取各种不同的通关文件，包含新版美 国护照、可靠旅游卡( n e x u s ，s e n t 砌和f a s t ) 、以及墨西哥公民的通关卡。 为加速转口集装箱通关速度，并杜绝走私，台湾高雄税务局委托中山科学院花费 一千多万台币，历时一年多研发了高雄港转口柜r f i d 电子封条押运系统，此系 统于2 0 0 9 年2 月2 0 日启用【2 4 】。为提高通关效率，加快通关速度，降低通关成本， 深圳检验检疫局应用先进的进出口企业全备案管理系统和进出口商品全申报管 理系统，实现无纸化报检和“检企互动 ，同时以先进的r f d 技术实现出入境 车辆的自动申报和无障碍管理，取代纸质司机监管簿手工申报的模式，实现快捷 和低成本电子化通关【2 5 】。 8 第1 章绪论 1 4 研究内容及论文结构 1 4 1 研究内容 本论文对基于l 疆i d 的粤港物流通关信息平台进行分析，从而实现r f i d 技 术在粤港物流通关中应用，在平台的分析过程中，首先分析了粤港物流通关的一 般业务流程，在此基础上提出了基于l 强d 的粤港物流通关流程；然后对物流通 关数据、数据流程以及平台用户进行了详细的分析，同时对物流通关平台的需求 进行分析；随后，在需求分析的基础上，归纳出基于r f i d 粤港物流通关信息平 台具有的数据采集、数据交换、数据安全以及数据管理的功能；最后，在流程分 析、需求分析、功能分析的基础上，设计出了基于r f i d 的粤港物流通关信息平 台架构。针对平台实现的难点，本论文还研究了基于r f i d 的粤港物流通关信息 平台关键技术，包括对物流通关r f i d 中间件、物流通关平台系统的集成以及物 流通关异构数据交换标准，确保了平台能够顺利实现。最后，为了更好的理解 r f i d 技术在粤港物流通关应用，本文通过l 心i d 技术在供港活猪通关中的应用 的实例描述了如何通过本文设计出的平台实现高效通关的过程。 1 4 2 结构安排 本文共分六章，各章的安排如下： 第1 章：绪论。本章主要对论文的研究背景和意义，对国内外物流通关现状 以及l 强i d 在通关中的应用的优点进行了阐述，并且还列出了本文的研究内容和 结构安排。 第2 章：r f i d 技术概述。本章主要对i 心i d 技术的发展历程、l 强i d 系统的 组成及工作原理进行了简要介绍；讨论了i 江d 技术标准，主要介绍了目前国际 上的三大r f i d 标准体系以及我国r f i d 标准的研究与发展；本章还介绍了r f i d 技术的物流、监管服务、身份认证和生产制造等领域的应用等。 第3 章：基于r f i d 的粤港物流通关信息平台分析。本章首先在对粤港物流 9 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 通关一般业务流程分析的基础上，对基于r f i d 的粤港物流通关流程进行了分析； 然后分析基于i 讧i d 的粤港物流通关信息平台的需求与功能；最后对平台需求和 功能分析的基础上，基于s o a 的思想，提出了基于i 心i d 的粤港物流通关信息 平台的架构。 第4 章：基于i 心i d 的粤港物流通关信息平台设计关键技术。本章主要研究 了物流通关r f i d 中间件，物流通关异构数据交换标准以及物流通关平台系统的 集成。 第5 章：i 疆d 技术在供港活猪通关中的应用。本章主要对供港活猪通关流 程以及i 强i d 技术在供港活猪通关环节中的应用进行分析。 第6 章：总结和展望。本章主要总结了本文的主要研究工作，并且提出了研 究的局限性，并且对后续研究提出了建议。 l o 第2 章r f i d 技术概述 无线射频识别技术( r a d i of r e q u e i l c yi d t i f i c a t i o n ，i 心i d ) 作为一种非接触 式的自动识别技术，能够广泛应用于工业生产的各个领域【2 1 1 ，相对于条形码等 识别技术有很多优点【3 2 】。因此，最近r f d 技术得到了广泛的关注，尤其是在物 流领域。本章主要介绍r f i d 技术的发展历程，对i 心i d 系统的组成及工作原理 进行了描述，并且介绍i 心i d 技术三大标准体系以及r f i d 技术在国内外物流、 监管服务、身份识别等领域的广泛应用。 2 1r f i d 技术发展历程 i 珂i d 技术的产生是基于物体识别中非接触数据传输的思想。r f i d 的历史可 以追溯到二战时期，当时英国空军应用基于i 强i d 技术的i f f ( i d e n t i f 3 ，f r i 肌do r f o e ) 系统来识别海岸线上的敌军飞机【3 3 】。1 9 4 8 年，在s t o c l 趾发表的论文 “c o m m l 瑚i c a 廿0 nb vm e a l l so f r e n e c t e dp o w e r 【蚓中，第一次阐述了r f i d 的理 论。r f i d 的第一个专利【3 5 】是由i b m 的研究员c h 砌e sw 砒t o n 在1 9 7 3 年申请， 这个专利是无线射频操作的门锁。 但是由于技术和成本原因，i 强d 技术在很长一段时间里发展缓慢。在沉寂 多年之后，i 强i d 逐渐开始被认为是一个很有潜力的商业解决方案。r f i d 的商业 应用的开始是在上世纪七八十年代，主要用于固定位置的物品的识别来确定基础 设施的归属。 i 心i d 发展的第三阶段开始于1 9 9 8 年，当时麻省理工a u t o i d 研究所【3 6 】的研 究员开始研究跟踪与识别移动中的物品的新方法。他们研究的重点在于射频的频 率技术和如何有效的把存在标签中的信息读取出来并能够和商业伙伴实时的共 享。为了达到这样的目的，需要有统一的标准。他们的研究领域为： 1降低r f i d 标签的制造成本； 2 为存储和传输大量数据优化数据网络； 3 发展公开的标准。 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 a u t o 1 d 研究所的研究工作结合世界范围内不断进步的技术、标准化行为使 r f i d 系统的成本大大降低，使r f i d 技术在成本上得到广泛的接受。到2 0 0 3 年 为止，a u c o i d 研究所得到了四大洲1 0 0 多个赞助商的支持。它最终完成了一个 由美国1 0 个城市中的4 0 个参与公司的大范围的测试。表2 1 、图21 直观的显 示了r f d 技术的发展历程。 表2 1 r n d 技术发展历程表 时间r n d 技术发展 1 9 4 1 - 1 9 5 0 年 雷选的改进和应用催生了r f i d 技术，1 9 4 8 年奠定了r f m 技术的理论基础。 1 9 5 1 - 1 9 6 0 年 早期r f d 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1 9 6 0 - 1 9 7 0 年 r f d 技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1 9 7 1 1 9 8 0 年r f m 技术与产品研发处于一个大发展时期，出现了一些最早的r f i d 应片j 。 1 9 8 i - 1 9 9 0 年 r f i d 技术及产品进 商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。 1 9 9 1 2 0 0 0 年 r f i d 技术标准化向鹿日趋得到重视，r f i d 产品得到广泛采用。 2 0 0 1 至今 标准化问题日趋为人们所重视r f i d 产品种类更加丰富，有源电于标整、无 源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低。 图2 1r d 技术的发展历程踟 第2 章r f m 技术概述 2 2 姗d 系统组成及工作原理 2 2 1 心d 系统的组成 r f 是射频识别即r f i d ( r a d i o f e q u 。y i d 训矗c n i o n ) 技术，又称电子 标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写 相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 一个最基本的r f i d 系统一般会由标签、阅读器和r r 数据处理系统等几部 分组成( 图22 所示) ，系统必须支持基于物理地址的信息的实时收集和分发。 2 0 1 1 标签 图2 2 完整的r f m 系统侧 标签是一个小型的无线器件浯种市场上可以看到的标签样式如图23 所示。 摹十r f 【d 粤港物m 通关信息平台分析m 其关键技术研究 标签一般由一个可以存储一定数据( 比如身份识别码、产品信息等) 的简单芯片 ( 典型的一般小于半毫米) 和一个小的平面天线线圈组成。每个标签具有唯一的 编码。整个器件可以根据应用封装在不同的材料中( 比如塑料) 。做好的标签可 以粘贴在托盘、集装箱等物品上，通过阅读器就可以识别它的身份、位置和状态。 围2 j r f i d 电子标签1 ”1 r f i d 标签分为被动标签( p 船s i v ct a g s ) 和主动标签( a c t i v e l 她s ) 两种。主动标 签自身带有电池供电，读写距离较远，体积较大与被动标签相比成本更高，也 称为有源标签，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池不能长久使用，能量 耗尽后需更换电池。 无源电子标签在接收到阅读器发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直 流电供自己工作，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动 标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。相比有源系统，无源系统 在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。 按照存储的信息是否被改写，标签也被分为只读式标签( 坞a do i l l y ) 和可读 写标签( r 曲da n d w n t e ) 。只读式标签内的信息在集成电路生产时即将信息写入， 以后不能修改，只能被专门设备读取：可读写标签将保存的信息写入其内部的存 贮区需要改写时也可以采用专门的编程或写入设备擦写。一般将信息写入电子 标签所花费的时问远大于读取电子标签信息所花费的时间，写入所花费的时间为 秒级，阅读花费的时问为毫秒级。 1 4 第2 章r 凡d 技术概述 阅读嚣对标签的操作有三类： l 识别( 1 d e i l d 助：读取u i d ( u s 盯i n t 如d e s i 留用户名) 2 读取( r d ) ：读取用户数据； 3 写入( w n t e ) ：写入用户数据。 2 2 1 2 阅读器 阅读器也叫询问器、扫描器，是读取或写入标签信息的设备，阅读器根据使 用的结构和技术不同可以是读或读，写装置，是r f i d 系统信息控制和处理中心。 阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。它的主要任务是 控锥0 射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象识别信息 进行解码，将对象识别信息连带标签上其他相关信息传输到主机以供处理。阅读 器都有附加的接口( r s 2 3 2 、r s 4 8 5 等) ，以便将获得的数据进一步传输给另外 的系统。根据应用不同，阅读器可分为手持式和固定式，如图2 4 所示。 2 2 1 0i t 数据处理系统 持闼琅嚣 吲定嘲女罄 图2 4 r f i d 阅读器”1 阅读器获得的数据传输到数据处理系统主机上。主机上运行专业的r f d 软 件后由中阃件来过滤数据并把数据转换成正确的应用和处理的格式。 基于r f i d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 2 2 2r n d 系统的工作原理 r f m 系统的工作流程为( 图2 5 所示) ：阅读器通过发射天线将要发送的信 息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，在标签周围形成电 磁场。当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签中的微芯片电路获得 能量被激活。标签内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对 命令请求、密码、权限等进行判断，若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读 取有关信息，经加密、编码、调制然后发送给阅读器；若为修改信息的写命令， 有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写w w p r o m 中的内容 进行改写，如果经过判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。系统接收 天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接 收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理。主系统根据逻辑运 算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控 制执行机构动作。 焉盂赢磊高磊i 图2 5 r n d 工作原理1 3 虹舭 a djiiiiiijiuih口p 1 e ；， 一烈一 m裟坠堇羞 嘲翟一掣 第2 章r f i d 技术概述 2 3i 心i d 技术的标准 r f i d 系统的工作频率主要有1 2 5 m h z 、1 3 2 6 m h z 、8 9 6 m h z 、9 0 2 9 2 8 m h z 、 2 4 5 g h z 、5 8 g h z 等( 如图2 6 ) ，预先最大发射功率电平和频率分配因国家和地 区的不同而有所不同。各个频段的系统都有不同的国际标准与之对应。 目前，国际上主要有三大标准体系，它们分别是国际标准化组织i s o 制定的 i 强d 标准体系、以美国为首的e p c 哲o b a l 制定的i 心i d 标准化体系以及日本u i d 制定的r f i d 标准化体系【矧，下面对这三个标准化体系进行介绍，并介绍我国的 标准化体系的进程。 e i e c t r o m a g m e t i cs p e c t r u m 1 2 5 1 3 4i ( h z1 3 5 6 触h z8 6 0 9 3 0 融h z 2 。4 5 棚 d 5 86 h z 图2 6r f i d 所使用的频率1 3 8 l 1i s o 制定的r f i d 标准体系 i s o 对于l u i d 的应用标准是由应用相关的子委员会制定的。从i s o 制订的 1 7 基于r f l d 粤港物流通关信息平台分析及其关键技术研究 i 心i d 标准内容来说，r f i d 应用标准是在r f i d 编码、空中接口协议、读写器协 议等基础标准之上，针对不同使用对象，确定了使用条件、标签尺寸、标签粘贴 位置、数据内容格式、使用频段等方面特定应用要求的具体规范，同时也包括数 据的完整性、人工识别等其他一些要求。通用标准提供了一个基本框架，应用标 准是对它的补充和具体规定。这一标准制订思想，既保证了r f i d 技术具有互通 与互操作性，又兼顾了应用领域的特点，能够很好地满足应用领域的具体要求。 2e p c 西o b a l 制定的r f i d 标准化体系 e p c 垂0 b a l 是一个产业联盟，以推广i 珂i d 电子标签的网络化应用为宗旨， 不但发布了e p c 电子标签和读写器方面的技术标准，还推广r f i d 在物流管理领 域的网络化管理和应用，此外还负责