基于RFID技術(shù)的智能機(jī)場應(yīng)用模型分析

邰俊飛 劉婕 薛建良 徐于松

【摘要】RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文從主要倉儲管理、行李處理、電子機(jī)票和機(jī)務(wù)維修四個方面入手，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備手段與人員調(diào)查研究，詳細(xì)分析了現(xiàn)階段機(jī)場運(yùn)行與管理體系的不足，以及應(yīng)用RFID技術(shù)實現(xiàn)機(jī)場全面信息化、智能化為企業(yè)、旅客雙方帶來的效益和對整個航空運(yùn)輸業(yè)服務(wù)質(zhì)量的提升，進(jìn)而論證了新技術(shù)應(yīng)用的必要性。

【關(guān)鍵詞】RFID技術(shù) 倉儲管理 電子機(jī)票 機(jī)務(wù)維修 機(jī)場智能化

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0000-00

1.引言

射頻識別（Radio Frequency Identification ，RFID）技術(shù)，是利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。兼具壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可加密、信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享，應(yīng)用于物流等行業(yè)可大幅提高管理運(yùn)作效率，降低成本。國家相關(guān)部門紛紛出臺政策，推進(jìn)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以期盡快實現(xiàn)我國在RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的全面起飛。

隨航空運(yùn)輸日益發(fā)展，以下問題越發(fā)凸顯：

①民用航空飛速發(fā)展，機(jī)場倉儲緊張的問題日益嚴(yán)重。目前國內(nèi)廣泛采用的“以人工通過閱讀器讀取貨物條碼信息”的工作方式，極耗人力和時間，且存在標(biāo)簽易污損、讀取效率低等缺陷。

②難以避免的航班延誤與旅客滯留問題日趨嚴(yán)重。

③機(jī)務(wù)維修中，“用犧牲時間來保障安全”的工作模式導(dǎo)致長時間等待與繁瑣的操作降低了維修人員的效率。

由此得出，將RFID技術(shù)應(yīng)用于倉儲管理等四個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)機(jī)場運(yùn)行與管理體系的全面智能化，可提高工作效率和安全性能，給機(jī)場和旅客帶來極大收益。

2.項目技術(shù)背景

2.1系統(tǒng)工作原理

本文所述的智能機(jī)場的主體設(shè)備選型主要考慮超高頻段的RFID設(shè)備，該頻段的設(shè)備系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。超高頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m 左右，主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實現(xiàn)[1]。通常，最典型的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器、RFID中間件和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（應(yīng)用系統(tǒng)軟件）四個主要部分組成[2]。

RFID系統(tǒng)的工作原理如下圖所示：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻查詢信號，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流[3]，標(biāo)簽獲得能量被激活并自動將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去[4]；系統(tǒng)接收天線接收到從標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行調(diào)解和解碼[5]，然后通過電腦主機(jī)送到后臺管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理和控制，最終發(fā)出指令信號控制閱讀器完成不同的讀寫操作[6]。

圖2.1 RFID系統(tǒng)的工作原理簡圖

2.2技術(shù)優(yōu)勢對比

與傳統(tǒng)條形碼技術(shù)相比，RFID標(biāo)簽具有以下優(yōu)勢[7]：

表2.2 RFID標(biāo)簽與傳統(tǒng)條形碼對比

功能特性 傳統(tǒng)條形碼 RFID標(biāo)簽

讀取速度 一次一個 一次多個

外形特征 固定于紙張 可嵌入、可貼附

抗污能力 抗污性差，易損壞 抗污性好，不易損壞

讀寫距離 近 根據(jù)功率可近可遠(yuǎn)

讀寫能力 只讀 可讀可寫

信息存儲量 小 大

安全性 以篡改、仿制 不易仿制、篡改

識別率 較高 高

識別方便度 人工識別 自動識別，可穿透識別

利用率 一次性使用 可重復(fù)讀寫十萬次

2.3技術(shù)應(yīng)用的必要性

本文研究結(jié)合了問卷調(diào)查與機(jī)場工作人員調(diào)研等輔助手段。

2.3.1問卷調(diào)查

問卷調(diào)查的目的是對基于RFID技術(shù)的智能機(jī)場進(jìn)行可行性、必要性研究。主要從旅客的角度，調(diào)查現(xiàn)階段民眾對機(jī)場服務(wù)的滿意度和需求度的狀況，從而分析建立智能化RFID管理系統(tǒng)的必要性。問卷內(nèi)容涉及機(jī)場服務(wù)中的行李處理、登機(jī)流程等，采取形式為網(wǎng)上問卷。

對最終收回的167份有效問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析可以得到，超過70%民眾希望機(jī)場接受更多自助式服務(wù)使登機(jī)流程更為便捷；近90%的人認(rèn)為現(xiàn)行行李處理系統(tǒng)效率有待提高。而將RFID技術(shù)應(yīng)用到行李處理系統(tǒng)和電子機(jī)票，可有效提高機(jī)場行李處理系統(tǒng)的效率，縮短登機(jī)時間，尤其是當(dāng)發(fā)生航班延誤等特殊情況時，自助式服務(wù)可減少旅客等待時間；而通過對電子機(jī)票的管理，旅客能夠得到及時有效的提醒，減少誤機(jī)等情況的發(fā)生。

2.3.2機(jī)場工作人員調(diào)研

在對機(jī)務(wù)維修工作人員進(jìn)行的采訪中了解到，在實施“工具責(zé)任到人”的管控過程中，大部分時間被工具的借還和等待占據(jù)。在絕對不影響安全的前提下，引進(jìn)智能化管理運(yùn)行方式十分必要。

3.應(yīng)用模塊設(shè)計

3.1倉儲數(shù)字化管理

3.1.1應(yīng)用模型

基于超高頻RFID的倉儲管理系統(tǒng)有倉儲管理數(shù)據(jù)庫和RFID系統(tǒng)組成，包含RFID閱讀器對入庫|出庫物品信息采集和同步數(shù)據(jù)庫兩個過程[8]。閱讀器通過讀取標(biāo)簽的EPC存儲數(shù)據(jù)，建立標(biāo)簽與物品信息的關(guān)聯(lián)，使便攜式服務(wù)終端獲得物品信息，實現(xiàn)對物品存儲動態(tài)的隨時記錄和與數(shù)據(jù)庫同步更新。物流完成后可通過解除標(biāo)簽與物品的綁定實現(xiàn)對標(biāo)簽的回收。

倉儲數(shù)字化管理的設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖3.1.1設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)圖

3.1.2應(yīng)用優(yōu)勢

在倉儲管理中，將系統(tǒng)制定的收貨計劃、取貨計劃、裝運(yùn)計劃等與RFID技術(shù)相結(jié)合，能夠高效地完成各種業(yè)務(wù)操作[9]，增強(qiáng)了作業(yè)的準(zhǔn)確性和快捷性，提高了服務(wù)質(zhì)量，降低了成本，節(jié)省了勞動力和庫存空間，同時減少了整個物流中由于貨物誤置、偷竊、損害和庫存、出貨錯誤等造成的損耗[10]。同時，通過商品登記自動化，在庫存盤點(diǎn)時降低人力成本和物品丟失風(fēng)險，由此實現(xiàn)物流提速，從而最大限度的減少儲存成本，保證空運(yùn)的快速性和安全性。

3.2行李智能管理

3.2.1應(yīng)用模型

主要由行李物品識別模塊、信息處理及行李跟蹤監(jiān)控模塊、本地數(shù)據(jù)庫存儲模塊以及用戶模塊組成[11]。

旅客辦理托運(yùn)時，行李將被貼上內(nèi)含EPC代碼的電子標(biāo)簽，存有行李類別、旅客聯(lián)系方式等詳細(xì)信息。安檢入口裝有可識別EPC碼的探測器，出口裝可將安檢狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽得閱讀器。后經(jīng)數(shù)據(jù)采集接口，將行李物品的EPC碼分別輸入相應(yīng)模塊，實現(xiàn)行李分揀傳送和數(shù)據(jù)實時更新。設(shè)備邏輯圖如下：

圖3.2.1 行李處理設(shè)備邏輯圖

3.2.2應(yīng)用優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的條形碼相比，RFID標(biāo)簽具有數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離讀寫、數(shù)據(jù)存儲量大、耐環(huán)境性、可回收等明顯優(yōu)勢[12]。將之應(yīng)用于行李處理系統(tǒng)，對機(jī)場而言，可節(jié)約人力成本，避免人為失誤，加速行李分揀效率并提高準(zhǔn)確性。同時可實現(xiàn)對行李的位置狀態(tài)的實時監(jiān)控跟蹤，有效降低行李丟失率。對旅客而言，可方便快捷的通過手機(jī)登便攜終端設(shè)備，及時查找自己的行李避免錯拿或丟失。

3.3電子機(jī)票

3.3.1應(yīng)用模型

本項目中擬實現(xiàn)一種用戶實名制的智能卡牌作為電子機(jī)票的方案。旅客購票后，信息將存儲于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，機(jī)場各入口及人流必經(jīng)點(diǎn)位置裝有RFID讀取器對信息進(jìn)行讀取。應(yīng)用中心將處理旅客信息，并將必要信息寫入旅客所持電子機(jī)票中，同時通過通訊服務(wù)器發(fā)送至旅客手機(jī)上，從而通過安檢完成登機(jī)流程。

圖3.3.1 電子標(biāo)簽功能邏輯圖

3.3.2應(yīng)用優(yōu)勢

電子機(jī)票是不易污損的制式卡片，使用壽命大于十年，符合環(huán)保要求，可避免紙質(zhì)機(jī)票的紙張浪費(fèi)。對旅客而言，使用電子機(jī)票可減少持有眾多紙票的麻煩，在航班延誤時自助、快速、準(zhǔn)確的辦理相應(yīng)手續(xù)，節(jié)省寶貴時間。對機(jī)場而言，可以節(jié)約人工成本，提高工作的效率和準(zhǔn)確率，提高安全性，便于進(jìn)行統(tǒng)一管理。同時還可以簡化退票、改簽等業(yè)務(wù)流程，緩解旅客焦慮情緒、減少沖突，便于維護(hù)機(jī)場安全秩序。

3.4機(jī)務(wù)維修與零部件管理

3.4.1應(yīng)用模型

因為工作的復(fù)雜性、工作量大而維護(hù)時間有限，機(jī)務(wù)人員往往要面對眾多工作卻沒有時間完成的局面，以致出現(xiàn)情緒焦躁而易于出現(xiàn)差錯。將RFID技術(shù)應(yīng)用于機(jī)務(wù)維修工作，首先應(yīng)實現(xiàn)飛機(jī)零部件的數(shù)字化管理。需要建立兩個系統(tǒng)，一是包含信息收集、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和指揮的任務(wù)管理系統(tǒng)；二是維修工具的借用管理系統(tǒng)[12]。工具貼上電子標(biāo)簽，工具房裝閱讀器，以便隨時記錄詳細(xì)借用信息并與數(shù)據(jù)庫同步。任務(wù)指揮系統(tǒng)是一種記錄了各種飛機(jī)部件維護(hù)規(guī)范過程，可根據(jù)動態(tài)信息選擇最佳方案維護(hù)，輔助機(jī)務(wù)人員完成任務(wù)的算法。具體關(guān)系如圖所示：

圖3.5.2 維修過程邏輯關(guān)系圖

在整個維護(hù)過程中，RFID系統(tǒng)采集航材和維系工具的儲藏和使用信息并反饋到任務(wù)指揮系統(tǒng)進(jìn)行綜合，輔助機(jī)務(wù)工作人員動態(tài)維護(hù)，提高工作效率和操作準(zhǔn)確性。

3.4.2應(yīng)用前景

機(jī)務(wù)維修是人為差錯的重災(zāi)區(qū)，而減少人為差錯的舉措就是引入自動化，電子化。飛機(jī)類型、型號眾多導(dǎo)致了查找所需零件的困難低效。引入數(shù)字化后，有助于維修人員快速準(zhǔn)確找到零件，減輕工作負(fù)擔(dān)，緩解工作壓力；且便于對維修過程的動態(tài)監(jiān)控，規(guī)范維護(hù)過程。從而提高維修的安全性和可靠性。

4.總結(jié)與展望

4.1未來發(fā)展前景

將RFID技術(shù)應(yīng)用于機(jī)場的運(yùn)行與管理體系建設(shè)當(dāng)中，實現(xiàn)機(jī)場的全面智能化，預(yù)期會達(dá)到以下幾點(diǎn)：

①實現(xiàn)物流信息自動化，降低勞動成本，提高庫存空間利用率；

②提高安檢速度，通過實時安全監(jiān)控有效遏制惡性事件的發(fā)生，及時發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患；

③發(fā)生航班延誤或取消等情況時，有效緩解旅客焦慮情緒，有利于維護(hù)機(jī)場秩序；

④有效提高飛機(jī)過站檢查、故障排除工作的效率，對維護(hù)工作進(jìn)行實時監(jiān)測。

4.2結(jié)束語

將RFID技術(shù)應(yīng)用于倉儲管理、行李處理、電子機(jī)票和機(jī)務(wù)維修，將提高各項工作的安全性和可靠性，簡化處理流程，使之更為智能化、人性化，從而保證空運(yùn)的便捷高效，提升民用航空業(yè)的整體實力和工作效率，實現(xiàn)效益最大化。雖然RFID技術(shù)在機(jī)場各方面的應(yīng)用前景被普遍看好，但大規(guī)模應(yīng)用將可能面臨基本驗證機(jī)制存在缺陷、系統(tǒng)建立的初期成本高、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、運(yùn)行初期人員不適應(yīng)等問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫曄，王艷秋.RFID射頻識別技術(shù)及應(yīng)用 [J].電大理工，2009（01）

[2] 羅風(fēng).RFID在供應(yīng)鏈物流管理中的應(yīng)用研究 [D].西南交通大學(xué)，2009年

[3] 孔祥斌.基于車載射頻識別技術(shù)的研究 [D].武漢理工大學(xué)，2006年

[4] 劉志飛.基于非空氣環(huán)境下RFID系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [D].湖南大學(xué)，2007年

[5] 徐雪慧.射頻識別技術(shù)中防沖突算法研究 [D].華中師范大學(xué)，2006年

[6] 郭俐虹.基于RFID技術(shù)的電子標(biāo)簽讀寫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：信息與管理工程版，2008 （4）

[7] 王伯秋，黃輝，張明華.RFID在圖書館自動化管理中的應(yīng)用 [J].中華醫(yī)學(xué)圖書情報雜志，2007（06）

[8] 曾煉成，傅卓軍，沈岳.超高頻RFID標(biāo)簽可重用倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計 [J]. 計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011（09）

[9] 劉新宇.運(yùn)用RFID技術(shù)變革陶瓷物流 [J].科教文匯，2007（09）

[10] 曾娟子，周海英，楊曉紅.RFID在現(xiàn)代物流中的應(yīng)用 [J].科學(xué)與財富，2010（09）

[11] 張峰，張曉鵬，吳高成.基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場集成行李處理系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2010（10）

[12] 朱建山.基于S1000D規(guī)范的IETM數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究 [D].南京航空航天大學(xué)，2010