RIFD技术在重庆江北机场

RIFD技术在重庆江北机场T3行李系统的应用摘 要行李自动处理系统肩负着整个机场的旅客行李分拣，随着国内航空事业的发展，不仅仅只是扩建航站楼、新建跑道，更重要的是需要建设一个高度智能、自动化的智慧型机场。国内的行李自动处理系统从21世纪初开始使用的ATR行李分拣装置，是利用光识别对条码标签进行的数据读取。目前ATR系统被广泛应用于全国各大机场，来作为行李分拣的主要装置。虽然ATR有较为成熟的技术应用、也有较多的应用案例，但随着旅客出行压力的增加，机场对行李的处理的要求提升，ATR已经越来越难以满足目前的市场需求：识别率低、价格成本高、标签读取条件苛刻等等，因此催生了RFID在机场行李处理领域的应用。RFID行李分拣识别系统是一款全自动识别机场行李的分拣装置，该装置安装于行李处理托盘与输送线之间的导入线位置，通过RFID信号对高速运转的传送带上的行李箱进行精准的标签数据读取；具有读取速度快、利用率高、存储容量大，抗污染、耐磨损、数据安全性高等多个ATR不具备的条件优势，全方位实现标签无障碍阅读，具有超高的识别效率（99%以上）。行李再确认系统采用先进的RFID技术，能做到扫描行李条码快速、准确，高自动化程度等一系列优点。旅客行李只要经过扫描区域，行李再确认系统就能利用固定着的RIFD天线来扫描RFID标签，从而及时、准确的获取该行李的数据信息。因为PRID技术对RFID标签没有粘贴位置的具体要求，既能减轻工作人员的劳动力又能节省时间提高他们的工作效率,同时再确认系统通过光提示和行李信息显示系统显示扫描结果，帮助行李分拣人员避免了许多重复性操作，因而基于RFID的行李在确认系统成为许多新建机场的最优选择。对于机场行业应用，行李分拣的自动识别是RFID最重要的应用环境。使用RFID不仅能够提升行李通过一次性识别率、减少旅客托运行李时间、提升机场服务体验，而且还可以及时准确的掌握行李位置信息，衍生出新的增值服务。关键词：重庆江北机场；RFID行李分拣识别系统；行李再确认系统，行李自动处理系统IIAbstractThe baggage handling system undertakes passenger baggage sorting of the airport, along with the development of the domestic aviation industry, not only the expansion of the terminal, the new runway, more important is the need for the construction of a highly intelligent airport, intelligent automationDomestic baggage handling system began to use the ATR luggage sorting device from the beginning of twenty-first Century. It used light identification to read the barcode labels. At present, most domestic airports use ATR system as baggage sorting device. Although the application case of ATR technology application, also has more mature, but with the increasing pressure of passenger travel, airport baggage handling requirements, ATR has become increasingly difficult to meet the current market demand, low recognition rate and high cost, the price tag reads a harsh and so on, the birth of RFID in application of airport baggage handling areas.RFID baggage sorting identification system is a kind of automatic recognition of airport baggage sorting device, import line position of the device is arranged between the tray and the baggage handling conveyor line, through the transmission of RFID signal on the high-speed operation with the luggage label data with accurate reading; reading speed, high utilization rate, storage capacity the big advantage, pollution resistance, abrasion resistance, high safety, multiple ATR data do not have the full range of label accessibility, high recognition efficiency (more than 99%).Luggage re confirmation system uses advanced RFID technology, can scan luggage barcode fast, accurate, high degree of automation and a series of advantages. As long as the luggage is scanned area, the baggage re confirmation system can use the fixed RIFD antenna to scan the RFID tag, so as to obtain the data information of the luggage timely and accurately. Because of the specific requirements of PRID technology not paste the location of the RFID tag, which can reduce staff labor and can save time and improve their work efficiency, and then confirm the system through the light tips and baggage information display system scans, help people avoid baggage sorting many repetitive operations, so RFID based on luggage confirm that the system becomes the best choice for many new airports.For airport applications, automatic identification of luggage sorting is the most important application environment of RFID. The use of RFID can not only improve the recognition rate and reduce the one-time baggage through the passenger checked baggage time, enhance the airport service experience, but also can timely and accurate grasp of the baggage position information derived from new value-added services.Key words: Chongqin Jiangbei Airport; RFID baggage sorting and identification system; Baggage re confirmation system；Baggage handling systemIV目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1研究背景与目的11.1.1研究背景11.1.2研究目的41.2研究思路与方法41.2.1研究思路4第二章 物联网与RFID技术62.1物联网的概念62.2 RFID系统构成62.2.1电子标签72.2.2 读写器82.2.3 上位机系统82.3 RFID系统原理82.4 RFID系统分类92.5 RFID应用现状9第三章 RFID在机场行李自动处理系统中的应用113.1行业信息113.2机场建设113.3系统组成12第四章 RFID行李分拣识别系统需求分析144.1重庆江北机场概述144.2重庆江北机场T3行李自动处理系统概述144.2.1基本功能介绍164.3 RFID行李分拣识别系统需求分析184.3.1 RTIS系统需求分析194.3.2 RCIS系统需求分析214.3.3 RFID设备管理系统需求分析22第五章 RTIS系统设计分析与实现235.1 RTIS系统概述235.1.1系统功能235.1.2系统架构245.1.3模块化结构255.1.4结构设计265.2 RTIS与BHS接口规范275.2.1物理接口275.2.2电气接口295.2.3接口概述295.2.4 RFID读码站与PLC通信时序315.2.5 RFID读码站与PLC通信时序315.2.6 RFID读码站与PLC通信时序315.2.7 RFID读码站与RFID设备管理系统报文格式325.2.8 RFID设备管理系统与BIMS报文格式32第六章 RCIS系统设计分析336.1行李滑槽处理系统概述336.1.1系统功能336.1.2系统架构346.1.3模块化结构356.1.4结构设计356.2 RFID设备与BHS接口规范行376.2.1接口方式376.2.2系统编号376.2.3通信内容376.2.4报文定义386.3 RFID滑槽确认设备与行李信息系统报文定义406.3.1滑槽到达行李条码上报报文406.3.2 滑槽搬离行李条码上报报文416.3.3滑槽错误信息纠正发送报文416.3.4心跳报文426.3.5声光提示控制报文426.3.6行李信息报文426.4 RFID滑槽确认设备与RFID设备管理系统报文定义436.5 RFID设备管理系统与行李信息系统报文格式436.5.1查询统计报文436.5.2上报统计报文446.5.3 控制报文45第七章 RFID标签性能测试477.1测试目的477.2术语解释477.3测试内容477.3.1基本性能测试477.3.2实际功能测试477.4测试标签类型487.5测试分析487.5.1 最远距离读取测试487.5.2不同角度读取效果测试497.5.3不同距离读取效果测试517.5.4基本性能测试结论537.6实际功能测试547.6.1不同速度的读取效果测试547.6.2实际功能测试结论627.7破坏性测试637.7.1 最远读取距离637.7.2不同距离效果测试647.7.4破坏性测试结论657.8 标签测试总结66结论与展望67致谢69参考文献70IX中国民航大学硕士学位论文第一章 绪论1.1研究背景与目的1.1.1研究背景什么是工业4.0？这个概念最开始是德国政府提出的一个高科技战略计划，与美国政府的“工业互联网”，中国政府的“中国制造2025”，本质其实都是一回事，简单来说就是智能工业1。随着人类的发展，历史上共经历三次著名的“工业革命”，第一次是机械化，人们学会了使用机器来代替人力；第二次是电气化，人们学会了用电；第三次是自动化，人们学会使用电脑，出现了流水线生产，后来人类又发明了互联网，终于迎来了第四次工业革命-工业4.0时代。其实，工业4.0就等于互联网+工业，就是智能工厂、智能制造、智能物流、智能服务图1-1 从工业1.0到Industry4.0对于机场和航空公司而言，每天都要面对上百万的乘机旅客和他们托运的各种行李，将行李及时、准确的随相应旅客到达目的地，成为考核各个机场和航空公司服务质量的重要指标，也是各机场和航空公司提升服务质量的一条路径2。将RFID技术应用于航空工业，尤其是应用到旅客托运行李的跟踪、识别、管理，从而确保旅客和托运行李准时准确的到达目的地，是对工业4.0、智慧机场的具体体现。RFID技术使用的RFID标签可以和现有的条码标签融合成一张混合标签，这张混合标签既能通过RFID识别也能通过ATR识别。由于RFID技术不对行李标签的粘贴位置和行李的摆放方向有具体要求。因此RFID技术将在各机场和航空公司的行李托运方面发挥更大的技术作用3。图1-2 工作原理目前使用最为广泛的识别系统为ATR系统，ATR系统的精确读码率一般在80%至90%左右。ATR系统使用的是条形码，只有ATR系统的激光扫描仪对条形码进行清晰的识别才能获取条码数据信息。作为高科技应用集合地的机场，对读码率要求较高，机场希望通过RFID技术将精确读码率达到99.8%4。机场想通过利用RFID技术解决一下问题：1、解决旅客托运行李的丢失问题；2、货物的仓储管理问题；3、运输过程与货物的追踪问题；4、货物和人员的跟踪、定位问题； 5、对机场员工的进出范围授权；6、远距离测定位7、新技术、新功能的升级问题；图1-3 机场RFID系统图2005 年1 月香港国际机场率先将RFID先进技术应用于其行李自动处理系统。随后日本成田国际机场、日本航空公司，全日航空公司，新加坡樟宜机场，荷兰阿姆斯特丹国际机场和纽约约翰肯尼迪国际机场也将RFID技术应用5。要实现机场行李智能跟踪、以管理、可追溯，就是要普及工业物联网（The Internet of Thing）的应用，实现物与物的相连。据此，重庆江北机场顺势做出战略布局，在T3行李系统设计之初，将RFID技术全面应用。由于RFID具备升级功能，所以重庆江北机场希望通过这次工业革命浪潮，打造智慧型枢纽机场。1、 国内研究现状分析：民航业在国家“十三五”期间发展突飞猛，首先是因为“十三五”改革开放进一步深化、经济发展方式加快转变、经济结构不断调整，人民生活不断提高，另一个重要因素是民航业各方面的进步和先进技术的应用。虽然机场新建、改建、扩建规模不断加大，各个流程不断完善，布局也在日趋合理，但制约民航业、航空业发展的问题和矛盾仍然存在，比如民航硬件设施利用、中转效率、服务质量、国际航空业竞争等方面，仍有可以提升的空间。如何提升旅客满意度、如何提高机场的营运效率，如何提高旅客在机场间的中转速度，成为民航从业者必学认真考虑的课题6。提高机场行李自动处理系统的传输效率和行李识别的准确性则是解决好以上问题的一条有效途径。2、 国外研究现状分析：尽管近几年全球经济停滞不前，但全球航空运输业运载的旅客和行李却持续增多。2015年，全球旅客数量增长2.18亿，到2034年，旅客数量或将翻倍，达到70亿。目前尚没有迹象表明航空运输业的增长出现放缓，需求增长对基础设施、资源和行李自动处理系统造成更大压力，行李处理能力的改善需要迈向新台阶7。未来，行李追踪将成为重中之重，这就需要机场和航空公司能更好地掌握及控制每个行李阶段，进而改善行李处理流程。机场将利用RFID技术、自助值机亭或移动设备来实施丢失行李自助报告服务，确保旅客在行李延误或丢失时采取行动。1.1.2研究目的通过参考国内外各机场行李自动处理系统，并结合重庆江北机场T2行李自动处理系统运行保障经验，本论文重点研究在重庆江北机场建设T3行李自动处理系统过程中，怎样进行行李跟踪识别避免行李错装、漏装，造行李丢失。重庆江北机场利用T3航站楼建设之际，经过需求调研，精心设计，打造出一套最符合重庆江北机场的的行李识别系统方案，这套识别系统基于RFID技术，重点为重庆江北机场解决一下问题:1、跟踪、识别旅客行李的传输路径，以及提供托运行李相应的分拣滑槽、分拣时间等信息，保证行李管理员、行李分拣员可以及时找到行李。2、通过提高行李识别准确率，降级行李弃包数量，减轻行李分拣员的劳动量。3、为航空公司提供查询终端，查询终端利用RFID识别的信息与DCS(离港）信息进行对比，及时准确生产报表清单，帮助行李分拣员理清航班行李量，有效避免行李错装、漏装。4、技术革新日新月异，通过RFID技术的升级功能，为机场今后的设施设备更新提供更多可能性。1.2研究思路与方法1.2.1研究思路研究思路所展现的是全文在布局上的脉络，它是文章整体框架性的体现。本文的研究思路主要分为个部分来进行整体研究上的阐述。第一部分是主要是本文的前言性内容即绪论，它是整个文章得以整体进行的基础性前提，所涵盖的内容主要有研究背景与目的、以及包括本章内容的研究思路和方法。第二部分是对本文相关概念的介绍，主要包括物联网、RFID技术的概念以及RFID系统的构成和应用现状。第三部分介绍了最新的民航业信息、机场建设信息和机场行李自动处理系统的基本组成。第四部分描述了重庆江北机场发展现状，介绍了T3行李自动处理系统的基本功能。通过分析T2A、T2B行李自动处理系统使用ATR系统却不能解决的一些行李识别的问题，得出T3行李自动处理系统需要使用RFID行李识别系统的需求，以及初步设计的RFID行李识别系统主要包括RFID通道识别系统（RTIS）、滑槽口RFID行李识别系统(RCIS)、RFID设备管理系统(RMS)三部分，并重点介绍了这三个系统的功能需求、参数需求等情况。第五部分主要从RTIS系统概述和RTIS与BHS接口规范两个方面介绍了RTIS系统设计分析。第六部分从RCIS系统概述和RCIS与BHS接口规范两个方面介绍了RTIS系统设计分析。第七部分选取六个RFID电子标签进行多方对比，最终选出了最适合重庆江北机场T3行李自动处理系统的RFID电子标签。第八部分是本文的结尾部分，主要是对以上文章的思路进行整体性的总结，阐述了重庆江北国际机场通过RFID行李识别系统解决了当前遇见的问题，同时RFID作为新兴技术也存在一定的不足之处。文章末尾在结论的基础上对RFID行李识别系统提出了功能优化的一些发展方向。12第二章 物联网与RFID技术2.1物联网的概念所谓的物联网是利用传感器、RFID（射频识别）、定位系统器、激光扫描器等信息传感设备，通过提前统一约定好的协议，将所有物体连接入互联网内进行信息通信与交流，最终实现一种网络，用来智能化识别、定位、跟踪监控和管理所有物体。物联网的英文名称是The Internet of Things。可见物联网就是“物与物相连的互联网”。这包含两层意思：第一，互联网依旧是物联网的基础与核心；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体，不在只是人与人之间的通信交流，而是实现物与物、人与物之间的信息交互和通信8。“物联网”作为一种新兴概念第一次被正式提出，是2005年11月17日的信息社会世界峰会（WSIS）上，在这次峰会上国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网。奥巴马在2009年1月28日成功当选美国总统之后，就就行了一场“圆桌会议”邀请了所有工商业界的领袖人物。会上首次提出了“智慧地球”的概念首次被IBM首席执行官彭明盛阐述，智慧地球就是形成物联网，将地球上所有物体相连9。温家宝任职中国国务院总理期间，于2009年8月7日视察无锡，并发表了重要讲话，提出“感知中国”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术，物联网上升为国家战略，成为下一阶段IT产业的任务。要实现物联网，就必须利用射频识别（Radio Frequency Identification ，RFID）这一技术关键。所谓RFID技术是一种突破性的自动识别技术，通过采用射频信号达到物与物之间无接触的信息传递，从而识别物体。要实现物联网还需要将互联网、RFID技术、移动通信等技术结合，将所有物体的识别、跟踪信息进行互享，在物联网所有物体都被赋予了生命，最终实现人人、人物、物物之间的对话交流的物联网10。2.2 RFID系统构成RFID技术的产生得益于雷达技术的应用和不断改进。RFID技术的第一次实际应用，还要追溯到第二次世界大战期间，为了分辨我方飞机与敌方飞机，英国空军第一次将RFID技术应用在了飞机上。2003年，世界最大的连锁超市、零售业巨头美国沃尔玛公司宣布，他将要求100个主要供应商在2005年1月前，将 RFID电子标签应用在所有货箱和托盘上，2006年又推广到所有沃尔玛的供应商，进而发展到欧洲地区、海外地区。沃尔玛的这一决定在全球范围内及大地推动了RFID技术的普及，使RFID技术在各行业应用迅速扩展。RFID系统基本都是由电子标签、读写器和上位机系统组成的，但因为具体的应用不同，RFID系统也会有所不同11。图2-1 RFID系统图2.2.1电子标签物体被标识为目标对象，是由于其附着电子标签，这枚电子标签由天线和芯片组成，每枚电子标签都有一个唯一的电子编码，用来存储相应物体的数据信息12。天线、控制模块、存储模块和射频模块构成了一枚电子标签，但有的标签也会含有电池，下图为电子标签展示：图2-2 人力资源管理功能示意图2.2.2 读写器电子标签信息是通过读写器写入电子标签的。RFID系统正常工作时，读写器会首先发射一个射频信号；电子标签一旦接收到这个射频信号，就会返回一个携带有电子标签数据信息的载波信号到读写器。读写器接受了这个载波信号后，首先对其进行处理，而后对载波信息进行处理生成应答信号，将应答信号传输给外部的主机，再进行相应操作。2.2.3 上位机系统只有一个读写器的RFID系统是最简单的RFID系统，一次只能支持一个电子标签的处理，公交车上的打开机就是一个例子。有多个读写器的RFID系统相对复杂，因为每一个读写器都要同时处理多个电子标签，对每个标签进行数据信息的处理，这时就需要RFID系