张荣连 卢云峰 潘纯峰 江西中投科信科技有限公司 南昌市 330000

基于有源传感技术的高端物流系统解决方案

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基于有源传感技术的高端物流系统是为高端物流链中各环节的可信交接提供完整的解决方案。贵重物品由于其不同的属性，对配送环境和状态有特殊要求，需要实时监控到配送过程中的多种环境状态。

物流系统 有源传感 解决方案

0、引言

所谓高端物流是区别于普通一般商品的物流而言，其主要特征一是物品价值昂贵，例如现金、有价证券、稀土贵金属、名牌商品、名贵生鲜、甚至古董和艺术品等；二是对配送过程有特殊要求，例如温度要求、振动要求、重力方向要求、箱体封闭性要求等；三是配送安全性要求，例如现金和有价证券是由专业护卫公司配送的。这些高端物流的特性要求整个配送链不能出现差错，全过程可控，出现问题可追溯等，否则会给客户带来极大的经济损失。

本文提出一种基于有源传感技术的高端物流系统解决方案，引入有源传感技术。平台对外提供标准接口，方便与上层应用软件的数据融合，方便与系统现有信息化系统的数据融合。基于这个平台架构，当需要扩展新的物联网应用时，只需根据新应用业务流程开发上层应用软件即可。这种实施架构实现了高端物流的数据融合共享，方便信息平台的维护和管理。

1、系统架构分析

图1 应用系统架构图

上图给出了有源传感技术在高端物流系统中的应用系统架构图，分为采集层，通讯层，数据层，应用层四个部分，其中数据层包括核心数据。

1）采集层：体现了物流系统应用技术特点，先要做好应用对象和传感技术的关联，通过采集终端感知外界的相关数据信息，比如物体的位置，状态，温湿度，人员及物体的运动轨迹等等。采集层包括有源封签传感器，无源RFID射频卡，指纹采集器，有源封签读写器，无源射频卡手持终端，GPRS无线通讯卡等。对于无源RFID射频卡需要通过手持终端读取数据，通过GPRS无线通讯方式跟后台服务器通讯；对于有源封签传感器，定期主动发射信号，信号内包含传感器检测的数据。

2）通讯层：实现数据传输，在银行的高端物流系统中采用LAN网络和GPRS结合的通讯模式。手持终端通过GPRS向后台通讯，对于其他的客户端，读写器都通过内部的LAN网络，保证数据的传输安全可靠。所有的客户端，包括中心的任务伺服器，它们都通过WebService执行远程动作。以此来完成对数据源的访问与操作。 在WebService的通讯中，我们使用了SSL对通讯数据进行加密处理，使通讯更安全。

3）数据层：实现核心数据的存储，数据源服务器专门存储核心数据，主要负责全系统数据的保存，如果应用量大的情况下，数据源服务器也可采用分布式进行部署，使数据源服务器的负载均衡。一般情况下，数据访问只由WebService来负责，这样对数据源的访问只有单用户，就提高了可靠性。

4）应用层：包含日常业务应用处理子系统，金库管理终端子系统，网点尾（款）箱交接终端子系统，系统基础数据管理子系统。

2、系统主要工作流程

押运任务生成并自动派工：每个押运任务指派一辆押运车和两个解款员，每条线路对应一个押运任务，对参与解款任务的解款员的信息进行维护，包括信息录入、照片维护、解款员卡发放和采集指纹，每个解款员配一张解款员身份卡用于唯一标识解款员的身份，解款员身份卡优选无源RFID射频卡；每个解款员必须采集两个手指的指纹，用于在钱箱交接过程中网点核对解款员的身份、金库出入库时库管员核对解款员的身份；同时每个钱箱上各配备一张无源RFID射频卡和一张有源电子封签，钱箱上的无源RFID射频卡用于网点交接时使用解款员随身携带的无线POS机扫描识别钱箱用，钱箱上的有源电子封签用于金库钱箱出入库时使用RFID高频读写设备进行快速高效的识别钱箱，钱箱卡上的信息均采用特殊加密算法进行加密。

被派工的解款员通过自己随身携带的无线POS机刷卡签到：解款员到达网点，开始钱箱交接，在交接时，需要利用无线射频手持终端对人员和款箱进行确认，并实时将确认结果上传到数据库后台进行确认，无线射频手持终端并可从监控中心后台实时下载押运线路、应交款箱信息。

网点操作员通过指纹识别系统验证解款员身份，解款员验证身份后，由网点的另外一个操作员输入操作员号和密码启动交接，同时记录网点的这两个操作员在和解款员进行交接，系统自动生成电子化的出入库交接记录备日后查询，网点操作员在无线POS机上刷网点机构卡，并按无线POS机提示逐一地刷需要交接的尾箱。

完成网点的交接后，解款员继续前往线路上的下一个网点，按照上面的操作流程继续网点的尾箱交接直至线路上所有网点均已交接完毕，线路上的所有网点交接完毕后，解款员返回金库进行尾箱入库，解款员到达金库进行身份验证，进入金库钱箱交接界面，使用钱箱高速出/入库通道门进行钱箱交接直到所有钱箱均已入库。

3、系统的技术路线与应用部署

系统技术路线作为一个完整的物联网系统，其技术路线包括系统的基本架构、各节点的通讯方式、软件架构和相关硬件设计。

系统基本架构：由存储数据及应用管理软件的服务器作为后台；各交接点的读写设备（含手持读写器）作为前端；内置电子封签的款箱作为整个系统的信息来源和跟踪对象。电子封签与读写设备使用2.4Ghz的短距离微波通讯，通讯协议自定义；读写设备与后台服务器之间的通讯使用有线网络或GPRS/CDMA无线网络，使用TCP/IP协议，所有设备之间的通讯使用加密方式传输。

软件架构方面，后台服务器采用W I N D O W SSERVER2003系统，ORACLE数据库，应用管理软件编程工具C#，各监控与管理终端使用IE浏览器登录系统完成相应的业务应用操作。而读写设备的控制软件使用C++编程语言，与后台服务器之间通讯架构为C/S模式。电子封签内部软件编程采用C和汇编语言，与读写器之间使用双向应答通讯。

基于有源传感技术的高端物流系统在银行款箱管理中的实际应用架构如下：

本系统涉及分行管理中心、分行中心金库库房、以及各储蓄网点和各上门收送款商户。在交接时，需要利用有源传感技术对人员和款箱进行确认，并实时将确认结果通过银行专线上传到数据库后台进行确认。上门收款采用RFID无线手持终端通过GPRS/CDMA上传信息到后台。

4、软件环境

开发工具：Microsoft Visual Studio 2005/. netframework 2.0（支持框架）。

源代码管理： Microsoft Visual SourceSafe（支持VPN及独享代码编写）。

数据库：Microsoft SQL Server 2005（支持数据任务清理）。

嵌入式报表套件：Crystal Reports（水晶报表）。

5、结论

高端物流链对智能传感技术具有很大的潜在市场需求，以银行为例，其款箱的配送全部交由保安押运公司第三方负责，每天大量的款箱在网点、客户和金库之间周转，出现差错、遗漏、短款、掉包等安全问题需要做到可追踪。传统上，在配送链的每个交接环节使用肉眼辨认和签字确认，但实际操作过程中存在交接效率和交接可信度问题，一旦发生安全问题会给相关方带来巨大经济和信誉损失，而且原因不好查找。

而通过应用高端物流系统进行贵重物品配送却不存在此类问题，虽然基于有源传感技术的电子封签比普通无源RFID电子标签昂贵很多，但对于其承载的贵重物品价值来说却很微小，公司在前期项目的成功推广应用也证明了这点。以银行为例，其装载贵重物品的款箱作为低值易耗品每年损耗超过50万个，如果全部采用智能款箱，从肉眼识别签字交接的配送模式转向自动识别确认的物联网配送模式，其潜在的经济效益达10亿元以上，且长期可持续。因此，我们认为基于有源传感技术的高端物流系统研发作为开拓性技术产品具有很大的市场潜力。

[1] 贾伯年，俞朴，传感技术[M]. 南京∶东南大学出版社，2000.

[2] 袁希光，传感器技术手册[M].北京：国防工业出版社，1986.

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1009-0940(2014)-4-0025-03

2014-10-03