基于4G网络技术的港口RFID电子理货系统

方梦庚1 郑周俊2

1 广州港新沙港务有限公司 2 广州玖峰信息科技有限公司

摘 要：针对港口RFID电子理货系统实际情况，以4G网络为基础，以智能手机为作业处理终端，配合独立RFID设备对原来的无线理货系统进行改造，实现了完整的射频识别读写、数据交换、数据处理、数据反馈显示等功能，解决了无线信号覆盖问题，降低了硬件设备的使用成本和设备兼容性问题，为后续的业务流程优化、功能扩展提供了便利的基础条件。

关键词：4G网络技术； RFID； 理货系统

1 引言

近几年，广州港新沙港也将RFID应用到货物信息管理、车辆信息管理、手持理货等管理系统中，通过自建的无线网络直接与后端业务系统进行数据交换。但由于港区环境较复杂，自建的无线网络信号差、使用成本高，应用软件兼容性差等问题也日益凸显。本文通过4G通信网络解决信号覆盖问题，对无线理货系统进行改造，并开发手机APP应用系统，解决手持机使用成本及功能拓展等问题。

2 系统设计与构建

2.1 系统设计思路和方法

和自建无线网络相比，4G通信网络传输速率更快、信号覆盖更好更稳定；智能手机具有便携性高、第三方软件应用部署快捷、功能扩展性强、数据安全性高、使用方便、推广简单等特点[1]。因此，决定利用4G技术和智能手机的应用特点，把RFID手持机的应用移植到4G智能手机端，采用“蓝牙RFID读写器+4G智能手机+数据解析服务器”的模式，通过4G通信网络进行数据传输[2]。

2.2 系统主要组成部分

系统包括硬件设备系统和软件系统。

2.2.1 硬件设备系统

主要组成为：便携式蓝牙RFID读写器、支持4G通信的智能手机、数据解析服务器、手机APN卡。

(1)一个蓝牙RFID读写器与一台智能手机组成一套RFID识别读写显示设备，RFID读写器与智能手机通过无线蓝牙连接。

(2)智能手机通过4G通信网络与数据解析服务器连接，整套系统只需要一台数据解析服务器就能满足所有智能手机接入作业。

(3)数据解析服务器通过有线光纤网络与生产系统服务器连接，保证数据处理的稳定性和安全性。

2.2.2 软件系统

由手机端和服务器端2种应用系统组成。

(1)手机应用APP要实现3个功能：RFID识别应用程序的操作及数据显示；实现手机与蓝牙RFID读写器之间数据传输；实现手机与数据解析服务器之间的数据传输。

(2)数据解析系统主要实现3个功能：处理智能手机提供的数据、进行数据处理后提交给生产系统服务器；接收生产系统服务器的反馈信息、进行数据处理后提交给智能手机；智能手机数据安全管理、杜绝非法数据接入系统。

2.3 数据采集方式

系统数据采集终端由原有的RFID手持机改为“蓝牙RFID读写器+4G手机”的方式。RFID读写器与4G手机通过蓝牙配对，配对完成后，作业人员可以在手机端通过手机APP控制RFID读写器并进行业务操作。RFID读写器附带手机支架，可以直接将手机放置在RFID读写器上。

2.4 系统应用网络结构

系统应用网络结构如图1所示。

图1 系统应用网络结构

手机通过4G通信网络及APN专线技术，与机房的数据解析服务器进行数据交换。数据解析服务器作为数据中转站，将手机数据整理后发送给生产系统服务器，然后将生产系统服务器的数据发送到指定的手机上。这些手机安装了APN专用网络卡，不能打电话、不能上网，只能连接机房的服务器。

在业务系统与数据采集终端架设专用云服务，作业数据采集终端由原直接连接生产业务系统转为连接云服务器。

在数据安全方面，采用运营商4G VPDN技术方案，建设虚拟专线将终端加密数据传输至数据中心，由云服务器进行安全认证后进行数据解析和处理，处理后的数据再进入业务系统处理。

在数据应用方面，不仅提交业务处理数据，还提交日志数据、操作记录、状态等数据，后期可以将视频、图像等数据提交至服务器，作为运营大数据的一部分，这些数据均可应用于港区的运营分析，为运营决策提供参考。

手机APP应用方面，移植了原来的手持机功能，包括现场作业、作业稽查，同时,增加出入港放行、信息查询的功能，还可扩展增加作业车辆指令分派、作业确认等功能。

2.5 接口形式

应用接口系统应用WebService方式传输数据(见图2)。为了减少接口调用的次数，对所有的应用接口重新进行优化。

图2 接口形式示意图

4G手机到数据解析服务器接口重新进行开发，涉及所有作业过程数据。

3 结语

系统改造完成后于2016年8月上线，新沙港作业区内基本无盲点，数据实现秒级传输，基本排除网络阻塞造成的作业效率低问题；使用过程中支付少量流量费，基础网络建设实现零投入；通过云服务器数据处理，硬件设备对业务系统服务器资源占用有明显的降低。由于使用“4G智能手机+数据解析服务器”的模式，在设备兼容性、程序部署、功能扩展升级、系统维护、数据安全性等方面明显得到改进，也为后续的业务流程优化、功能扩展提供了便利的基础条件。

参 考 文 献：

[1] 吴珂,程莉,黄元峰.基于4G的汽车性能数据采集系统的设计与实现[J]. 计算机与数字工程, 2017(2): 397-402.

[2] 刘语乔, 郭世伟, 贾雨. 4G通信关键技术及特点[J]. 中国科技信息, 2017(8): 34-35.

方梦庚： 523000，广东省东莞市麻涌镇新沙港区

Port RFID Electronic Tally System Based on 4G Network Technology

Fang Menggeng1 Zheng Zhoujun2

1. Guangzhou Port Xinsha Stevedoring Co.,Ltd. 2. Guangzhou Jiufeng Information Technology Co.,Ltd.

Abstract：Aiming at the actual situation of port RFID electronic tally system, based on the 4G network, the previous wireless tally system is transformed with the smart phone as the tally processing terminal and independent RFID acquisition equipment. And then, complete RFID read and write, data exchange, data processing, data feedback display and other functions are achieved. The problem of wireless signal coverage is solved and the hardware equipment usage cost and device compatibility issues are reduced, which provide convenient basic condition for the follow-up business process optimization and functional expansion.

Key words：4G Network Technology; RFID; Tally System

收稿日期：2017-05-05

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2017.04.021