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1、智慧港口码头电子卡口RFID应用智慧港口海关监管电子闸口RFID系统应用一、概述随着我国各大港口建设飞速发展，港口吞吐量居世界前列，国际经济一体化的不断融合，作为承当物流运输的航运码头，提高物流的高科技含量，提高物流的自动化作业水平，减少人为作业环节，提高工作效率，降低物流成本，最大限度地与监管机构、政府职能部门联网，做到系统的无缝连接，形成一体化的作业体系，加快物流速度，已成智慧港口建设未来发展趋势。本系统可以用于海关监管场所的电子闸口，是一套集集装箱箱号识别、RFID电子车牌识别、电子地磅数据采重、电子关锁识别系统、车道信号灯和电子挡杆控制系统、IC卡识别系统和电子闸口实时处理软件为一体的
2、综合业务系统。根据海关总署第171号令中华人民共和国海关监管场所管理办法的规定，所有海关监管的场所必须安装电子闸口系统，适用B类闸口的设备包括电子车牌识别系统、车道信号灯和电子档杆控制系统、IC卡识别系统和电子地磅数据采重系统，通过电子闸口实时处理软件，与海关系统联网。二、系统设计原则l 满足用户需求原则 l 具有较高性能价格比的原则l 质量第一的设计原则 l 系统可靠性原则 l 系统的安全性原则 l 系统的可扩展性和先进性原则 l 系统易维护性原则 l 遵循的规范和标准三、系统设计目标1、建立智能型RFID闸口系统，安装有车道信号灯电子档杆放行控制指示系统、驾驶员IC卡车辆管理子系统、地磅数
3、据采重子系统和电子闸口数据实时处理系统。对进出港区的车辆进行全方位的监管，为车辆的分类安排提供有效的电子数据支持。2、安装车道信号灯和电子档杆系统，通过接收闸口管理系统的比对指令，控制挡杆的升降，以及红绿灯，达到指示车辆放行的目的。3、安装IC卡驾驶员车辆管理子系统，对进入港区的车辆发放驾驶员IC卡，预录入车辆及驾驶员的基本信息，在闸口进行数据读取，同时与系统进行比对。4、安装地磅电子数据采集系统，对进出闸口的车辆称重数据进行采集，计算出入港区的货物重量6、通过电子闸口数据实时处理系统，对所有闸口的设备进行集成，与海关监管业务系统进行数据交互。四、系统总体框架 集装箱通道管理系统包括：电子车牌
4、自动识别系统，红绿灯电子档杆控制系统，地磅数据采集系统，闸口综合管理系统。系统框图如下： 五、系统功能说明5.1电子车牌识别子系统5.1.1射频识别技术5.1.2 RFID无线射频技术用于车辆牌照我们在*港口智能闸口系统中，应用的是深圳市万全智能技术有限公司研发生产的VF-642型车牌读写器以及VA-9121H型天线；该系统可以读取集装箱车和散货车上安装的车牌中的信息，并且可以进行现场车牌换装。图：RFID无线射频使用范例图RFID电子车牌应用如图所示，无线射频技术用于电子车牌数据系统由以下几部分组成：车载rfid无线射频标签：即电子车牌，用来存储内部标识ID、车牌号码、车架牌号、车辆自重等信
5、息；电子车牌系统中采用的射频标签内部固化128个字节的存储空间，可擦写，具备扩充信息的能力。无线射频天线：用来发射无线信号激活电子车牌，同时接收电子车牌反馈的无线射频信号，并将这些信号传送给读写器；电子车牌系统中采用的天线方向性强，作用距离较远，排除相邻车辆通道天线信号的相互干扰。天线对除本身工作轴向正方向以外的其他方向电磁辐射不显著（甚至达不到手机的电磁辐射强度），对附近操作人员安全。读写器：负责驱动天线发射信号或接收天线接收到的信号，分析处理其中包含的电子车牌数据，同时将这些数据传送到PC中。电子车牌读写器作为一个外部设备，使用网络协议与PC机相连，增加了它的位置灵活性和可靠性。5.1.3
6、无线射频技术特点安装简便。电子车牌标签采用一次性成型封装，本身不可拆。通过使用玻璃胶粘贴在集装箱车辆前风挡玻璃的中上方和车体中央，一旦固定则不可拆卸（保证一车两牌，不可冒名顶替）。天线可以室外安装，天线与读写器可以采用通信用低损耗同轴电缆，读写器与计算机有多种连接方式，包括串行通讯口，RJ45网络接口。作用距离远。可在12米的距离识别出电子车牌的信息，理论上识别距离可以可达20米；。抗干扰能力强。采用广谱跳频工作模式，具备超强的抗干扰能力，保证相邻通道和同一道口之间对左右前后的车辆识别不受干扰，由于方向性好，相邻通道不产生相互干扰。读写速率快。从单个标签上识读8个字节耗时不超过12ms，在单个
7、标签上写入1个字节耗时不超过25ms，高速的读写保证在车辆高速通过时仍然能够准确读写出电子车牌的信息，读取率在99.99以上；工作稳定可靠。产品均采用工业标准设计，室外部分对雨雪和高低温等自然环境适应性强；数据采集方便。外场采集到的射频识别数据通过2100UAP直接并入到局域网中。5.1.4 RFID电子车牌采集过程电子车牌子系统在系统中是一个独立的线程。每辆集装箱卡车的前风挡玻璃中上方固定有电子车牌标签，其中记录了该车辆的车牌号码，车辆自重，识别ID。其中识别ID是为了配合“电子车牌卡片管理系统”设计的字段，电子车牌卡片管理系统主要负责电子车牌的登记、发放、审核、注销、查询等业务，因与本数据
8、采集系统没有直接关系，不在此详述。系统启动后，电子车牌数据采集系统经过必要的初始化操作自行进入待命工作状态，此状态下可以随时接受开始读取的信号。电子车牌读取操作遵循以下过程：当前端总控制子系统发现车辆已进入数据采集区域（以红外触发探头逻辑信号为准）的消息后，向电子车牌采集子系统发送开始读取信号。电子车牌采集子系统收到信号后对该消息进行分析，确定使用两个天线中的一个并完成相应的设置操作。电子车牌采集系统通过控制射频读写器，驱动天线发射无线射频信号。在有效区域内的电子车牌标签接收到天线发射的无线信号后将其转化成微弱电流提供给内部芯片计算使用，并借此能量将电子车牌标签中存储的数据发射出去；天线接收到
9、电子车牌发射的数据信号，将该电信号传送给射频读写器进行分析。通过读写器对电信号的分析解码，解析出车牌号码、车辆自重等数据，数据无线通信过程中自带校验检查，一旦发生错误，则可判断未读到标签或标签读取不正确。一次读取如果没有成功则可进行多次循环读取操作，直到正确读取标签数据或本次车牌采集任务超时或者被采集结束信号终止。经过射频读写器确认的数据（或者读取失败的消息）通过网络协议被返回给电子车牌采集子系统，并继续传送到前端控制系统等待处理。至此一次车牌号码数据采集完成。5.2车道信号灯和电子档杆子系统5.2.1车道信号灯车道信号灯采用红绿灯形式，通过前端设备控制器的发送组码指令，控制继电器的开关，从而
10、接通或断开红绿灯的电源。车道信号灯安装在档杆的机座上部，无需单独立杆，美观实用。5.2.2系统结构红绿灯计算机通过并口将红绿灯开关的编码通知单片控制器，由单片将控制编码转换成相应的继电器动作，接通或断开红绿灯的电源。5.2.3电子档杆功能描述挡杆放行控制系统主要是接收闸口管理系统的比对指令，控制挡杆的升降，达到指示车辆放行的目的。1、硬件连接方式电子挡杆支持两种硬件连接方式。485接口连接方式（推荐）连接示意图如下 工控机232/485转接头电子挡杆（485接口）两线数据线RS232串口这种连接方式通过485协议操作挡杆和接受状态反馈，系统接线简单，稳定性好，适合大部分的连接环境，也是目前大部
11、分设备通行的连接方式。此种硬件连接方式的前提下，我们开发了相应的软件驱动接口，提供DLL封装的函数，对挡杆进行抬杆和落杆操作。工控板开关量控制连接示意图如下电子挡杆（开关量接口）多芯控制线工控板工控机由于有些闸口原有的工控机采用并具备冗余开关量信号，电子挡杆保留了传统的工控开关量控制方式。 此种工控开关量连接方式不需要软件接口。根据海关总署的设备功能配置要求，选用电子档杆。该电子档杆的具体设备性能如下：电子挡杆系统是新一代智能型电动栏杆，采用高可靠性微处理器作为中央控制器，由电子挡杆、信号灯、车辆感应器三部分构成。该产品的核心技术是采用专用的AC220V特种转矩电机，主动摇臂直接与电机输出轴联
12、接，省掉了外接的减速机构，使整个系统更趋于紧凑、合理；电机可以被制动于任意位置而不会造成损坏。在两个终端极限位置时，该电机功率减退至约20VA，既可节省能耗，又可避免冷凝及腐蚀，即使在寒冷的冬季也可正常运转。采用独特的正弦控制器控制此特种转矩电机使挡杆起落更加平稳、快捷。产品功能提供工控机开关量、RS232/485、红外等多种标准的控制接口具备先进的自学习智能操作功能九种工作模式，方便用户根据实际需要选择防砸、防撞功能、断电时自动抬杆等全方位安全保护功能产品特点免调试，自学习智能操作高性能的专用特种转矩电机优化的正弦连杆机构保证了高可靠性长使用寿命系统设计环境适应性能强，可工作在高温，高湿，高
13、寒各种气候状态技术参数电源电压:AC230V电源频率:50/60Hz电机额定功率:80W电机额定转速:22r/min电机额定扭矩:20Nm标准挡杆长度:3.00m运行噪音:5,000小时平均无故障周期MCBF:50,000次运行寿命:=500万次挡杆误动作:0.01%环境温度:-40+75相对湿度:50%90%大气压力:86Kpa106Kpav 环境适应性能超强海关闸口安装地域非常广泛，几乎涵盖我国所有地区。有些地区使用条件比较恶劣。这样就要求本系统必须适应各种气候状态，如高温，高湿，高寒，大风，盐份腐蚀，强紫外线照射，高强度长时间不间断工作。5.2.4系统结构闸口管理系统通过网络发送档杆命令
14、道口控制机，道口控制机将命令转换为RS232通知档杆控制器，相应继电器作出开关动作，从而控制挡杆。当有车辆强行通过闸口时，可进行声光报警并记录。在特殊情况下，可以进行手动操作开启道闸，在软件系统中记录开启人员、时间并通过电子车牌记录车牌号，在系统中做不可更改记录。5.3.2软件功能w 卡片备案功能：对持卡人及车辆的信息进行备案，对卡片的唯一ID号进行备案，具有卡片丢失管理功能w 制卡、发卡功能：将人员及车辆的备案信息写入IC卡中，建立卡ID与备案信息的关联w 海关、港区共用，海关业务系统与港内业务系统共用一个IC卡，数据分区存放，车辆或人员出入时一次打卡，数据分发给TOS系统和电子口岸系统。w
15、 可以将某些信息永久锁定，不得随意修改w 能够读取并记录IC卡中存储的司机身份识别信息、车牌号码、车辆基本情况或者人员的基本信息以及通过时间w 可以实现载货清单内容录入、修改和维护w 能在闸口现场记录通过闸口的车辆的称重数据，通过时间、地点w 能和挡杆、打印等系统联动，实时查询集装箱的数据。为现场业务人员提供方便。w 符合工业标准的实时多任务操作系统内核5.3.3安全、加密、防伪措施w 具有完备的加密和安全机制，采用符合PBOC（中国人民银行认证）相应设备产品，确保支持多种安全访问方式和权限。w 数据完整性有保证，当通讯过程一场中段时，卡片内容可自动恢复；设备、卡片、数据库多重备份，互为印证，卡内记录交易历史纪录，确保数据完整。w 多极授权支持单张卡实现多个不同应用，各应用之间相互独立w 支持多种加密认证算法，DES、RSA、FACw 支持多种通讯协议，接触界面支持T=0、T=1协议（ISO7816-3
