上海口岸国际集装箱道路运输车辆电子车牌识别管理系统的建设与研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 4.19MB 110 页 15积分
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摘 要
为了建设上海口岸的国际航运中心地位和提高港口道口通畅率，本文提出了
“上海口岸国际集装箱道路运输车辆电子车牌识别管理系统”的建设和研究。该
系统的建设采用了当今世界先进的射频（RF）技术和计算机及通讯技术，对原车
辆车牌识别设备进行改造，从而实现车辆身份的远距离快速识别，为上海口岸国
际集装箱道路运输车辆综合管理信息化的应用提供必要的基础数据和方便快捷的
现代化管理手段，进而推动上海及我国的国际集装箱物流产业朝着企业规模化、
管理信息化、系统网络化、经营全球化、服务一体化的目标健康、快速的发展。
此外，本文对 RFID 技术进行了深入的研究，探讨了 RFID 系统的技术实质，
研制出符合上海口岸港区作业需要的 RFID 系统，从而推动 RFID 技术在我国的开
发研究及其应用。
关键词：射频识别（RFID）技术 上海口岸 电子车牌
Abstract
In order to build Shanghai Port into International Shipping Center and improve its
efficiency of transport passage, this paper focuses on the establishment and research of
“The Identification and Management System of the E- vehicle licence for International
Container Transport Vehicles at Shanghai Port”. The Identification and Management
System is to adopt the state-of-art RF technology, computer and communization
technology to innovate the old identification device to identify vehicles rapidly in a far
distance. Thus, it provides necessary basic data for a convenient and speedy modern
management of the Shanghai Port International Container transport, and facilitate the
development of Shanghai International Container on its dimension, information-based
management, network system, global management and incorporative service in a
wholesome and fast way.
In addition, the paper also thoroughly discusses the RFID technology, and the
technological nature of RFID system, and studies the RFID system that meets the
operation demand at Shanghai Port, thus promoting the development and application of
RFID technology in the whole country.
Key Words: RFID technology, Shanghai Port, electronic vehicle
licence
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ...................................................... 1
§1.1 电子车牌识别系统的建设意义 ................................... 1
§1.2 港口物流的地位和特点 ......................................... 1
§1.2.1 物流时代港口功能的转变 .................................... 1
§1.2.2 现代港口在港口综合物流系统中的功能和地位 .................. 2
§1.2.3 现代港口综合物流管理发展的特点 ............................. 3
§1.2.4 我国物流体系的建设与港口的发展 ............................ 4
§1.2.5 上海集装箱物流发展的趋势 ................................... 6
§1.2.6 使用现代物流服务有利于提升企业的核心竞争 .................. 8
§1.2.7 发展现代综合物流时间十分紧迫 .............................. 8
§1.3 港口发展综合物流的必要性 .................................... 9
§1.3.1 发展港口综合物流是港口业创新发展的关键 .................... 9
§1.3.2 发展港口综合物流是港口城市崛起的奥秘所在 .................. 9
§1.3.3 发展综合物流是港口集装箱现有效益不断提高的需要 ........... 10
§1.4 发展上海国际口岸综合物流的现实意义 ......................... 11
§1.4.1 发展综合物流将加速上海市经济的发展 ....................... 11
§1.4.2 现代港口综合物流的发展将进一步巩固上海港的战略性地位 ..... 11
§1.4.3 现代港口物流业的发展，对上海港是机遇，更是挑战 ........... 11
第二章 RF 卡技术与接触式 IC 卡技术的评估与研究 ......................13
§2.1 本项目的研究背景 ............................................ 13
§2.2 IC 卡的发展现状 ............................................. 14
§2.2.1 IC 卡的现状 ...............................................14
§2.2.2 IC 卡的关键技术 ...........................................16
§2.2.3 IC 卡的分类 ...............................................16
§2.3 接触式 IC 卡技术简介 ........................................ 17
§2.3.1 接触式 IC 卡的基本技术 .................................... 17
§2.3.2 接触式 IC 卡应用系统结构 .................................. 18
§2.3.3 接触式 IC 卡的优缺点 ...................................... 19
§2.4 RFID 技术简介 ...............................................20
§2.4.1 RF 技术的发展现状 .........................................20
§2.4.2 RFID 系统的组成 ...........................................22
§2.4.3 RF 卡的国际标准 ...........................................22
§2.4.4 RFID 识别系统的基本特征 ...................................23
§2.4.5 RF 识别技术存在的问题 .................................... 24
§2.4.6 RF 卡的发展趋势 ...........................................24
§2.5 RF 卡技术与接触式 IC 卡技术的比较 ............................ 25
第三章 射频识别技术原理及两种不同识别系统的选择与比较 ............ 27
§3.1 射频系统的工作频率、作用距离、工作方式 ..................... 27
§3.2 电感（磁）耦合识别系统 ...................................... 28
§3.2.1 全双工和半双工方式 ....................................... 28
§3.2.1.1 电感耦合 ............................................... 29
§3.2.1.2 电磁反向散射耦合 ....................................... 31
§3.2.1.3 密耦合 ................................................. 33
§3.2.1.4 读写器与应答器之间的数据方法 ........................... 33
§3.2.2 时序法 ................................................... 33
§3.2.2.1 应答器的供电 ........................................... 33
§3.2.2.2 应答器至阅读器的数据传输 ............................... 34
§3.2.3 全双工和半双工系统以及时序系统的区别 ..................... 35
§3.3 微波 RFID 系统 .............................................. 36
§3.3.1 微波 RFID 系统的工作原理 .................................. 36
§3.3.2 微波 RFID 系统的理论基础 .................................. 37
§3.3.2.1 天线及其辐射场 ......................................... 37
§3.3.2.2 微波 RF 卡的结构 ......................................... 37
§3.3.3 微波 RFID 系统的工作流程 .................................. 39
§3.3.4 微波 RFID 系统的典型应用 .................................. 39
第四章 系统建设方案 .............................................. 41
§4.1 系统设计指导思想 ............................................ 41
§4.2 系统总体需求分析 ........................................... 41
§4.2.1 系统的整体要求 ........................................... 41
§4.2.2 系统功能要求 ............................................. 42
§4.2.3 读写设备的综合性能要求 ................................... 43
表 4-2-3 读写设备的综合性能要求 .................................... 43
§4.2.4 软件环境 ................................................. 43
§4.3 系统总体方案的理论设计 ..................................... 43
§4.3.1 系统方案概述 ............................................. 43
§4.3.2 系统特点 ................................................. 44
§4.3.3 系统的总体架构 ........................................... 45
§4.3.4 系统工作流程 ............................................. 48
§4.4 关键技术简介 ................................................ 51
§4.4.1 电子标签 ................................................. 51
§4.4.2 微波天线 ................................................. 52
§4.4.3 读写器 ................................................... 52
§4.4.4 控制与管理计算机系统 ..................................... 53
§4.4.5 配套自动控制输出设备 ..................................... 53
§4.5 系统的软件设计 .............................................. 53
§4.5.1 陆管处系统 ............................................... 56
§4.5.2 港区码头、道路运输企业子系统 ............................. 56
§4.5.3 交海公司管理子系统 ....................................... 57
§4.5.4 数据字典 ...................................................58
§4.6 车辆感应器与读头触发方案 ................................... 61
§4.7 加密方案 ................................................... 61
§4.8 企业申请安装 RF 卡流程 ....................................... 62
§4.8.1 新增企业的车辆申请安装 RF 卡流程 .......................... 62
§4.8.2 企业新增车辆申请安装 RF 卡流程 ............................ 63
§4.8.3 企业车辆更新、过户、注销申请安装 RF 卡流程 ................ 64
§4.8.4 企业遗失、损坏补卡申请安装 RF 卡流程 ....................... 65
第五章 系统方案的实施及管理 ...................................... 67
§5.1 项目组织结构 ................................................ 67
§5.2 系统的安装 ................................................. 68
§5.2.1 系统的安装要求 ........................................... 68
§5.2.2 系统设备选用依据 ......................................... 69
§5.2.3 系统技术选择 ............................................. 69
§5.2.4 系统设备选型 ............................................. 70
§5.2.4.1 挡风玻璃标签 ........................................... 70
§5.2.4.2 其他设备 ............................................... 71
§5.2.5 系统架设 ................................................. 71
§5.2.6 防干扰通用规则 ........................................... 76
§5.2.7 进出闸口读取数据说明 ..................................... 76
§5.3 系统测试 ................................................... 76
§5.3.1 功能测试要求 ............................................. 77
§5.3.2 测试内容和测试方法 ....................................... 77
§5.3.3 服务要求 ................................................. 77
§5.4 系统质量控制管理 ........................................... 78
§5.4.1 设计阶段质量控制 ......................................... 78
§5.4.2 施工工程质量的控制 ....................................... 78
§5.4.3 系统调试 ................................................. 79
§5.4.4 进度控制管理 ............................................. 79
§5.4.5 质量控制管理 ............................................. 79
§5.5 系统的信息安全管理 ......................................... 79
§5.5.1 系统安全保护等级的划分 ................................... 80
§5.5.2 按数据分类分区域分等级 ................................... 80
§5.5.3 本系统信息安全管理的实现 .................................. 81
§5.6 本项目所采用的网络安全方案 ...................................82
§5.6.1 防火墙 .....................................................82
§5.6.2 防病毒系统 .................................................84
§5.6.3 数据备份方案 ...............................................84
§5.7 系统进度保障体系 ........................................... 85
§5.7.1 系统进度保证措施 ......................................... 85
§5.7.2 具体实施步骤 ............................................. 85
第六章 经济分析 .................................................. 75
§6.1 硬件设备投入 ............................................... 75
§6.1.1 室外硬件设备的数量和相应费用 ............................. 75
§6.1.2 室内硬件设备的数量和相应费用 ............................. 75
§6.1.3 RF 卡的数量和相应费用 .....................................76
§6.2 软件开发费用 ............................................... 76
§6.3 固定资产折旧 ................................................ 76
§6.4 系统运行费用 ............................................... 76
§6.5 系统实施后的维护成本情况 ................................... 76
§6.6 系统实施后的销售情况 ....................................... 77
§6.7 系统实施后的动态经济效益分析 ............................... 77
§6.7.1 项目的净现值 ............................................. 77
§6.7.2 项目成本-收入-经营净现金流量直方图 .........................79
§6.7.3 盈亏平衡分析 ............................................. 79
§6.8 系统实施后的盈利情况 ....................................... 80
第七章 结束语 ................................................... 75
参考文献 .......................................................... 76
在读期间公开发表论文和承担科研项目及取得成果 ...................... 78
致 谢 ............................................................ 79
附件一（验收标准） ................................................ 80
附件二（集卡增量的预测） .......................................... 84
附件三（港区道口信息处理方式简介） ................................ 87
第一章 绪 论
1
第一章 绪 论
§1.1 电子车牌识别系统的建设意义
为推进上海口岸国际航运中心的发展，上海市陆上运输管理处委托上海交海
信息科技有限公司建设《上海口岸国际集装箱道路运输车辆电子车牌识别管理系
统》，对每一辆在上海地区注册的国际集装箱道路运输车辆加装电子车牌，这样可
以加快国际集装箱道路运输车辆在港区道口的通行速度、提高工作效率，改善口
岸国际集装箱运输环境，规范道路运输市场。在建设时，联合口岸相关使用方协
调互动、优势互补、统一标准，按照市场化的模式进行运作，并逐步将该系统影
响扩展到长三角等地区。
近年来，随着构筑上海口岸成为国际航运中心的步伐，上海港口建设日趋完
善，大口岸功能渐显。上海市人民政府在上海口岸大力推进“大通关”工程，实施“提
前报关、提前报检、实货放行”、特定区域的快捷通关、便捷通关以及 EDI 无纸
通关等口岸通关模式，使进出口货物在有效监管的前提下得到了最快捷、最方便、
最经济的通关，有效提高了口岸通关效率。同时，上海口岸以服务全国、服务长
三角为己任，发挥“黄金水道”内通外联和海陆空交通枢纽的作用，大力发展长江
内支线、沿海中转和海铁联运等业务，把口岸功能延伸至长三角地区、长江沿岸
地区和内陆地区，促进了相关地区经济的发展。
现代化的港口需要有通达方便快捷的集装箱物流业作支撑，而国际集装箱运
输车辆电子车牌识别系统作为其中的一环有必要重点加以建设和研究。下面对现
代化港口集装箱物流的一些发展概况作简单介绍。
§1.2 港口物流的地位和特点
§1.2.1 物流时代港口功能的转变
物流时代的到来对于在全球物流体系中占有重要地位的港口产生了深远的影
响，它加速了港口从第一代、第二代向第三代港口的演变。
第一代港口是指 20 世纪 50 年代以前的港口，港口的主要功能在于集散大宗
的散货（金属矿石、煤炭）与液体货物（原油及相关产品），成品及半成品在整个
海运物流中的比重比较小；港口的规模主要依赖于腹地货物的多少。
第二代港口的兴起在 20 世纪 50 年代以后，集装箱运输作为对杂货运输的一
场革命，它对于包括港口在内的全球集装箱运输体系的革新产生了深远的影响，
集装箱吞吐量成为现代港口功能和地位的主要标志。
80 年代以来，全球经济一体化促进了现代港口从第二代向第三代的转变。联
上海口岸国际集装箱道路运输车辆电子车牌识别管理系统的建设与研究
2
合国贸发会对第三代港口的定义是：居区域经济技术中心，高度现代化、商业化、
信息化国际贸易大港；它以技术、管理、信息生产要素为基础，以建设全程运输
服务中心和国际商贸后勤基地为重点，以自己所具有的综合优势发展成为经济中
心、高度现代化、商业化、信息化的国际贸易大港，为国际第三代港口。而只有
自然条件优越、港口吞吐量较大，有完善的金融、贸易、船舶代理、通讯、信息
等港口辅助支持系统，地处国际集装箱干线上的集装箱枢纽港才能发展成为国际
第三代港口。作为国际第三代港口，它有以下几个基本的功能和特点：
1）是国际海陆间物流通道的重要枢纽和节点。港口的功能已实现了从单一货
运生产到综合物流汇集，从传统货流到货流、商流、金融流、技术流、信息流全
面大流通，运输方式也从车船换装到联合运输、联合经营，从传统装卸工艺到以
国际集装箱门到门多式联运为主要特征的现代运输方式的转变，从一般的水陆交
通枢纽到现代港口集装箱物流网络体系中的重要节点，它成为国际跨集团在一定
地域内的物流配送、运输、存储、包装、装卸、流通加工、分拨、物流信息处理
等全方位及综合服务中心，成为联结世界生产与消费的中心环节，成为网络经济
时代虚拟经济中的信息流、资金流与现实经济中的物流的交汇点。
2）日益成为区域乃至国际性的商务中心，为用户提供方便快捷的运输、商务、
保险、金融、信息服务。
3）成为区域性的信息中心。
4）港口纳入了枢纽节点与支线节点相分离的运输空间网络体系。
第三代港口不仅是一个交通中心，它也是一个区域的经济、商业、金融、信
息等中心，各个国家和地区都希望把自己的港口建设成为世界的集装箱枢纽港。
§1.2.2 现代港口在港口综合物流系统中的功能和地位
由于世界贸易的 90%以上通过海运方式实现，因此，港口的集装箱物流处于
十分重要的战略地位。它不仅是国际海陆间物流通道的重要枢纽和节点，也是国
际贸易的服务基地和货物物流分拨配送中心，且发挥着日益活跃的作用。
1）现代港口是港口集装箱物流供应链的龙头。现代港口作为物流分拨配送中
心，不但负责储存、分拣、理货、配货、分放、倒装、装卸搬运、加工、送货等
职能，它还负责整个供应链的情报工作。
2）现代港口是生产要素的最佳结合点。由于港口运输优势，世界许多重要的
港口都有“前港口，后工厂”的布局设置，许多有实力的企业也选择港口城市作
为发展之地。现代港口有力的推动了区域经济的发展和汇集了最佳人力、物力、
财力，成为区域乃至国际性的商务中心。
第一章 绪 论
3
3）现代港口是最重要的信息中心。由于港口营销理念与物流理念的更新，港
口已从纯粹的“运输中心”，经由“配送中心”，发展为“综合物流中心”，港口必
须对每位顾客的住址及其定单的要求，如：生产厂家、仓库与有关配送中心的所
在地；从每个工厂、每个仓库运交每位顾客的运输费用；供应商的地址、可能的
承运人及其服务水平，包括：库存、操作调配等数据，都需有详细的记录和进行
数据处理，港口便成为了信息的采集中心。
4）现代港口是港口综合物流供应链中最大货物的集结点。综合物流不仅在海
上形成了枢纽港与支线港的分离，而且在陆上形成了以港口为端点、以内陆的物
流中心为集散点，以不同运输方式的多式联运为运输通道的内陆运输网络体系，
因此，港口也是最大货物的集结点。
5）港口对国际物流具有重要的集散作用。港口是陆运、水运的联结点，是现
代物流网络的重要组成部分，也是水运、陆运集装箱、散杂货物的要集散地和加
工中心。在物流全过程中，港口在运输方式换装与衔接方面有不可替代的地位，
在国际贸易货物流通中发挥着重要的作用。港口不仅担负着以自身为中心的物流
服务任务，同时还必须将远洋与内陆综合运输系统合理衔接，提供全方位、与国
际物流服务相适应的协调与组织服务，从而实现物流全过程上的连续性和合理性。
6）港口对物流国际化发展具有重要的推动作用。港口是对外开放的门户和窗
口，对现代物流的发展具有重大的推动作用。一方面，国际贸易是国际物流生存
的前提和基础，国际贸易发展的速度和规模决定着国际物流发展的速度和规模。
另一方面，国际物流的合理化、高效化又是国际贸易发展的有效保障。大力发展
现代大型的综合性港口，不断完善和提升港口的服务功能和作业手段，有利于加
大国际间的贸易往来。建立上海口岸国际集装箱管理系统对促进我国港口物流的
国际化、标准化、信息化进程，进而提高我国物流业的整体国际化水平，形成与
国际物流相适应的物流系统具有重大意义[1]。
§1.2.3 现代港口综合物流管理发展的特点
进入综合物流时代，港口的综合物流管理已产生了深刻的变化，与传统的港
口管理有着重大区别，具体表现如下：
1）由承运人向物流经营人转变。传统港口注重在企业内部作业的调度调配，
来提高作业效率，减少货损量，追求服务品质；现代港口注重为客户提供全方位、
多层次的物流服务，讲求与客户建立长期合作关系，积极参与供应链管理。
2）由绝对数值向相对数值转变。传统港口追求货物吞吐量，市场占有率，设
备使用方面讲求使用率、完全率等绝对数值；而现代港口追求的是相对价值，与
摘要：

摘要为了建设上海口岸的国际航运中心地位和提高港口道口通畅率，本文提出了“上海口岸国际集装箱道路运输车辆电子车牌识别管理系统”的建设和研究。该系统的建设采用了当今世界先进的射频（RF）技术和计算机及通讯技术，对原车辆车牌识别设备进行改造，从而实现车辆身份的远距离快速识别，为上海口岸国际集装箱道路运输车辆综合管理信息化的应用提供必要的基础数据和方便快捷的现代化管理手段，进而推动上海及我国的国际集装箱物流产业朝着企业规模化、管理信息化、系统网络化、经营全球化、服务一体化的目标健康、快速的发展。此外，本文对RFID技术进行了深入的研究，探讨了RFID系统的技术实质，研制出符合上海口岸港区作业需要的RF...

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