物联网在港口集装箱业务中的应用研究

【摘要】港口作为现代综合物流的中心，要求在增长方式上实现创新与转型，必然需要采用新一代信息技术物联网为其物与物的感知提供无限的上穿与下行的延伸空间。本文通过对物联网在港口集装箱业务中的应用研究，认为在港口管理和港口物流领域应用物联网技术，一方面可以大大提高港口经济效益，大大节约港口运营成本;另一方面能提升港口运行效率，为航运业经济复苏提供强大动力。

【关键词】物联网;集装箱;自动化闸口

1.物联网概述

物联网是在计算机互联网的基础上，利用 RFID、传感器、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“物物相联的网络”。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID）、传感器等技术，通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。它把所有物品通过RFID等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理，其中非常重要又比较成熟的技术就是RFID电子标签技术。以简单的RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的比 Internet 更为庞大的物联网已成为 RFID 技术发展的趋势。

目前，物联网发展处于初期阶段，发达国家利用传统优势巩固在物联网研发和应用方面的地位。全球物联网应用整体还处于起步阶段，应用主要以 RFID、传感器、M2M 等应用项目体现，大部分是试验性或小规模部署的，处于探索和尝试阶段，覆盖国家或区域性大规模应用较少。

我国物联网应用总体上处于发展初期，与发达国家有一定距离，目前也已开展了一系列试点和示范，在智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境保护、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全、国防军事等领域取得了初步进展。

2.物联网在集装箱业务中应用的必要性

物联网技术的产生和发展无疑是给了港口管理信息系统一个升级换代的契机与技术的支撑。物联网技术的应用能够使得港口供应链系统的全程可视信息化，引入先进的物联网技术并对现有港口供应链上企业、单位的管理信息系统进行升级将逐渐成为一种趋势。

物联网技术可以实现位于两个甚至多个地理位置的港口之间进行有效的沟通，对货物、设备等进行有效管理。物品不仅可标识，而且可在任何时间和地点被实时监控。基于数据平台上的信息流，建立港际系统互联，使信息被完整、定向、快捷地传递到相关港口的管理信息系统中，再通过计算机的数据处理功能进行相关资源的调度。

基于物联网技术的港口管理信息系统升级，不仅能提高港口本身作业效率，降低经营成本，发挥预测与调度优化职能，提高自身竞争力;更能吸引更多的相关方加入到物联网港口平台上，发挥集群优势，抢占供应链份额，在激烈的市场竞争者最大程度地降低物流成本，取得更高的收益和利润。

3.物联网应用解决方案

集装箱智能运输管理系统利用交通信息系统、通信网络、定位系统和RFID等现代化手段对各集装箱运输企业及其车辆的运输情况和箱站进行监控管理，实现集装箱信息、运输车辆信息电子化。通过集装箱箱号和车号的自动识别和无线数据的实时传输降低操作差错率，提高数据传递的速度和效率，提升集装箱堆场的作业效率和管理水平。实现场站、堆场集装箱的箱位信息的采集、跟踪、运输和调度管理，加强集装箱运输车辆的运营管理，保障港口的运输畅通，及时准确统计集装箱车辆运输信息，合理调度，优化集装箱运输体系，为决策和宏观调控提供可靠依据。

集装箱运输涉及到运输企业、港口、箱站等，集装箱智能运输管理系统由中央监控网络管理系统、车载GPS卫星接收系统、自动化闸口系统、运输企业智能管理系统和箱站智能管理系统组成。各个系统有各自独立的运行范围，并通过通信方式实现信息的采集和共享，以此全面实现对信息化集装箱与集装箱车辆管理的现代化。系统构成如图1所示。

图1 集装箱智能运输管理系统结构图

（1）实时监控管理

管理信息包括：全面的地理信息（电子地图）、实时的车辆运营信息、突发事件信息、交通管制信息等等。

（2）车载定位通信系统

车载定位通信系统包括GPS定位系统和无线通信设备，该系统与监控中心保持实时联系，随时得到所需服务。

（3）运输企业管理系统

该系统主要实现对集装箱运输动态信息的管理，运输企业根据随时发生的运输事件，将动态信息写入RFID卡，由RFID卡作为运输信息的载体，实现数据的实时传输，并随着运输事件的更新随时更新动态信息。

（4）箱站智能管理系统

通过采用RFID和无线数据实时传输技术实现场站、堆场集装箱的箱位信息采集、跟踪、运输和调度管理。通过集装箱箱号和车号的自动识别和无线数据的实时传输降低操作差错率，提高数据传递的速度和效率。

（5）自动化闸口子系统

通过在集装箱码头实现对集卡、集装箱信息的自动采集、审核和放行，减少人工干预，提高数据的准确性和闸口通过效率。通过自动化闸口系统，为码头、场站、海关、国检等单位提供实时的在港集装箱监控信息和数据交换，实现正常集卡不停车快速通过，以及对有不良记录及无卡车辆的严格监管，提高码头的作业效率和管理水平。

在场站、码头堆场、闸口所有通道及关键路线上配置RFID读写器，为每个进入港区的集装箱和集疏港车辆登记注册并发放RFID卡（标签），另外，在码头外区域设置公共性的 RFID读写器和软件，用来对外点直入等特殊业务的入港前数据处理。系统主要在进港前、进闸时、装卸船和出闸时四个环节进行读写处理。当集卡车离开场站进行集港的时候，场站的系统能够把相关的卡车和司机相关资料以及所载集装箱的基本资料进行写入，卡车抵达码头闸口时，闸口系统可以自动读取RFID内相关的数据，并与码头的生产系统，海关H2000系统等进行校验审核，并把处理结果写入RFID内，自动打印相关的入场小票。堆场轮胎吊根据标签信息进行集装箱的码垛处理。在卡车出场时，闸口系统也要读取RFID，判断并写入出场时间等信息，卡车在返回相关场站后，场站可以读取并写入另外的集疏港信息。集装箱闸口管理示意图如图2所示。

图2 全自动智能闸口系统

4.结束语

物联网技术使得一个特定的物体，不仅存在于现实中，而且在网络上也可映射为一个“实体”。在此基础上，货物在供应链的任何一个环节所进行的活动都可以被记录和描述。这就使得港口能够与其相关企业部门在同一个数据平台上共享物体信息。沿供应链纵向延伸，港口企业与航运公司、货代与船代、物流公司、进出口公司、铁路公路运输单位或企业建立合作伙伴关系，相应的增加港口管理信息系统子系统，进行数据的互换与传递，实现物体信息在运输过程中的无缝式衔接。沿供应链垂直扩张，港口管理信息系统可以与银行、保险公司、海关、质监局、劳动力储备中心等企业与机关进行管理信息系统的交叉与整合，实现物体入港一站式电子服务。