RFID在集装箱电关锁领域可以怎样应用

1、引言

加入世贸组织以来，我国对外贸易的增长速度是世界经济发展史上罕见的，2005年我国进出口总值达到1.42万亿美元，居世界第三位。海关监管的进出口货运量达到21.21亿吨，相当于2005年全国港口完成吞吐量49.1亿吨的43%。这么大的外贸货运量，如果没有口岸物流的快速发展，是难以达到的。

尤其是“9.11”恐怖袭击后，出于防范恐怖袭击的需要，政府部门对运输过程中的安全监管的需求也越来越迫切。

海关是国家对进出境货物的监管机关，担负着为国把关的神圣职责，同时也要为国家对外经济贸易提供的服务，创造优良的投资环境。这就要求海关监管既要通得快，又要管得住。如何解决这个问题，成为海关物流监管的新课题。

近些年海关在管理理念、管理制度、管理手段三方面进行了创新，建立了快速通关的作业模式（包括口岸快速验放、跨关区快速通关等），推进了珠三角、长三角等区域通关一体化改革，实现了“属地申报、口岸放行”的运行机制，正在积极推进以保税区区港联动为龙头，保税物流中心为枢纽、各类保税仓库为网点的全国范围内的保税物流网络。

海关的通关改革，所以能够取得重大进展和成效，很重要的是运用了高科技装备。要实现口岸快速验放，快关区快速通关等作业模式，需要建立两点一线的监管模式。即在卡口建立自动化的标准卡口采集比对放行系统，同时要在路途中实现GPS和电子关锁联合监管，实现在路途中对车辆行车路线和集装箱箱门的安全锁闭状态的监测。电子关锁就是一种安装在集装箱或厢式货车门上用于检测箱门是否被非法开启，以及什么时候开启的安全检测设备。

目前海关使用的路途中监管手段是一次性使用的机械关封，此关封的锁定方式为卡扣式，开启方式是用专业工具剪断的方式。一次性关封作为保护货物安全的手段已经使用了很长时间了。它们的主要的目的是保证货物运输的完整性。但是现在一次性关封存在以下缺陷：

关锁易仿制，防伪性差

关锁易开启，安全性差

关锁不能记录，无法取证

关锁不能实时报警，无法及时稽查。

针对机械关封的缺陷，以及海关的具体情况，形成了产品的设计原则，即：

防伪性好，不易伪造；

安全性好，不易开启；

实时记录，便于举证；

实时报警，便于及时稽查；

应尽量利用、兼容海关现有的卡口监管设备和软硬件资源，操作简单、使用方便；

不增加企业负担，收费不高于原有机械关封标准。

2.电子关锁系统

2.1电子关锁系统介绍

在集装箱或厢式货车等物流运输工具的箱门上安装电子关锁。当安装有电子关锁的运输车辆通过海关监管的集装箱通道时，系统通过RFID技术可定位电子关锁位置，然后对电子关锁进行无线信号控制电子锁锁定或电子锁开启功能，保障货物在途安全的一种监控系统。并且可通过定位确保电子关锁和其安装的集装箱自动形成一一对应关系。

电子关锁系统由电子关锁、自动检测装置、车载GPS、固定关锁读写器等设备及软件组成。

安装在集装箱门或者厢式货车门上的电子关锁与车载GPS、固定关锁读写器之间采用短程无线通讯技术（DSRC）进行数据交换，电子关锁的识别通过无线射频识别技术（RFID）实现，运输车辆在途的定位通过车载GPS定位技术实现，电子关锁在出现强行开启报警信号时会及时通过无线通讯模块和车载GPS通讯，GPS车载台向监控中心进行实时报警。

在集装箱车辆或厢式货车通过海关检查卡口出发时，固定读写器自动地采集电子关锁的id号，并发送带密钥的数据对电子关锁进行电子锁定，并将关锁状态信息、密钥信息、车辆信息以及集装箱等信息发送到后台服务器，提供给目的地卡口系统使用。

在集装箱车辆或厢式货车到达海关目的地检查卡口时，固定读写器自动地采集电子关锁的id号，并发送带解封密钥的数据对电子关锁进行电子开启，并将关锁状态信息及其他绑定信息发送到后台服务器，进行处理、比对和查证，zui后系统发送可以自动放行或需要查验信息，结束整个运输路程中的监管。

2.2系统组成框图

2.3系统工作原理

电子关锁产品RFID射频识别技术和DSRC专用短程无线数据通讯相结合的通讯方式。

卡口工作原理：

当挂有电子关锁产品的集装箱车辆到达自动采集控制的海关监管卡口时，自动检测装置检测到车辆的到来，启动RFID识读器开始采集电子关锁id号。

识读器首先通过天线发送加密数据载波信号到关锁，关锁锁号发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有关锁id识别码的高频加密载波信号通过反射波发送回识读器。接收天线接收到关锁发来的载波信号，经识读器接收处理后，提取出关锁识别码送至计算机，

计算机确定可以对此关锁进行施封或解封操作时，发送携带密钥的加密施解封信息给关锁，唤醒信号将关锁唤醒，接受到计算机施解封信息，即对关锁进行电子锁定或电子开启，同时将是否正确完成指令采用某种调制方式经关锁内高频发射模块发射出去，接收天线接收到关锁发来的载波信号，经识读器接收处理后，确认是此关锁发送的完成信号，则将此信号发送给计算机，完成此次对关锁的操作。

途中监管工作原理：

在运输途中如果电子关锁被强行开启时，电子关锁检测机构一旦检测到有开启动作，会立即发送相应的信号给电子关锁MCU，MCU判断是哪种报警类型后将关锁id和报警类型通过无线数据交互方式发送给车载GPS，车载GPS启动报警操作过程，将此时的位置信息和时间信息以及关锁报警信息通过GPRS模块发送给报警中心，中心接警后即可迅速派人到相应地点进行实时处理。

3.电子关锁

3.1电子关锁介绍

电子关锁是一个集电子锁定和机械锁定于一身的电子锁，此锁采用合金铸造，结构采用锁杆内嵌式，使用方便，安装简洁，一目了然，具有以下功能和性能：

电子锁定和机械锁定双重锁闭；

电子检测功能，在对其进行施封（电子锁定）后，如果出现强行开启，检测机构会立即检测到，通知关锁MCU，关锁MCU将报警时间和报警种类存储在存储单元中。

此锁拥有无线数传单元，可以与控制器进行无线通讯，接受施封（电子锁闭）解封（电子开启）指令。

此锁采用RFID和DSRC技术相结合，可以通过RFID进行定位，通过DSRC进行数据交互。

此锁可充电，反复使用；

锁有存储单元，可存储2Kbyte的数据；

锁有计算功能，实现施解封一次一密。

电子关锁主要应用于室外，满足防水、防尘、高低温、电磁兼容等要求。

3.2电子关锁简要电路图

3.3电子关锁工作原理

1、当电子关锁翻下盖的同时机械结构产生扭力，将机械锁锁定，关锁内部的位置检测器检测到位置变化，即启动关锁电子电路，关锁进入正常工作状态，此时可以对电子关锁进行无线数据通讯和交互。

2、当电子关锁接收到读写器天线发送的要id号的指令时，电子关锁启动RFID通讯机制，将id号的反射波发送回读写器天线，读写器进行数据处理后即可发送对此关锁的施封（电子锁定）指令。

3、电子关锁通过无线数据模块接收到读写器天线发送的带密钥的施封指令时，电子关锁将密钥进行信息存储，然后发出控制电子锁定的电机动作，进行电子施封。

4、电子关锁在施封后检测传感器一直工作，检测传感器包括锁芯位置检测器、通断检测器、锁体开启检测器等，在解封前对关锁进行任何非正常的操作，传感器都会发出报警信息，并且将此信息发送给电子关锁MCU。

5、电子关锁MCU在接受到检测传感器的报警信号时，对其进行分类处理，并且提取实时时钟芯片的时间信息，同时将此时间信息、报警种类和次数存储在电子关锁EEPROM内。同时MCU启动电子关锁报警无线数据传输模块，将报警信息发送给车载GPS。

6、电子关锁通过无线数传模块接收到读写器天线发送的带密钥的解封指令时，电子关锁将此密钥和自己计算出的解封密钥进行比对，如果正确则启动电机进行电子锁开启动作，同时返回解封成功指令给读写器，如果解封密钥不正确，则发送密钥比对不正确的指令返回读写器。

7、电子关锁还可以通过无线数据通讯，进行数据传输和信息存储功能。

8、电子关锁的指示灯可以指示是否关锁处于低电量，是否需要充电。

4.同类产品比较

先进性：

1、定位的RFID技术（自主创新）

2、锁定方式一目了然（自主创新）

3、到位检测（自主创新）

4、施封解封一次一密

适用性

1、适应海关卡口设备兼容性需求。

2、适用涵盖商业封制、各种锁扣形式等各种状态需求

3、适用于电子关锁与集装箱号码等信息的主动关联或被动关联模式。

成熟性

试运行情况使用16个电子关锁，共计安装了955锁次，

产品及系统先后两期共试运行了78天，累计955次，据现场统计，ECL-3010A电子关锁自动锁闭和开启成功率为99.9%，张家港电子关锁卡口监控系统自动施解封成功率为96.11%，总体运行情况良好，产品趋于成熟，适宜推广使用。

规范性

1、国际认可的全球*的ID号

2、适合于海关A/B类卡口融合的规范性

3、与GPS联合使用

批量生产及维护能力

5.结束语

电子关锁系统在经过了将近两年的开发、设计、改进、完善的过程中不断成熟，形成了今天的电子关锁系统。此系统在试运行过程中得到用户的一致好评，评语如下：

一、该电子关锁产品设计理念、使用技术先进、实用，创造性地集成了多种技术，科技含量高，产品结构合理、功能强大、安全可靠、使用方便。主要特点有：

1、采用全球*的ID码，防卫功能强，采用机械锁定和电子锁定双重锁闭，并且采用隐蔽锁扣式机械结构，安全可靠，施解封过程一次一密，安全性高，锁定后被强行开启时，可以自动记录、报警，便于取证。

2、采用RFID定向技术，保证了电子关锁阅读设备可以准确识别、定位电子关锁，有效防范使用中的各种造假行为和误读、误判。

3、针对不同类型集装箱、厢式货车的特点，提供相应的锁闭方式，并实现了电子施封的自动化，使用方便、操作、适应性好。

来源：智能制造网