1 前言
RFID射频识别技术是一种通过无线电和微波的方式而进行的通讯技术。其通信距离可以从几厘米到几十米远，且能够对操作环境中的任何标记对象进行自动识别、跟踪和数据收集，RFID电子标签可以输入数百字节的数字信息，具有极高的保密性，是当代信息技术中的公认的五大前沿技术之一。通过将集卡车牌烧录到RFID电子标签内，当集卡车辆进入自动化堆场时，可通过安装在道路上方的RFID天线进行读取车辆信息，完全脱离人工干预，提高了车辆通行的速度和准确率。
港口堆场为实现进港作业自动化的功能，涵盖了以下主要几部分：RFID电子车牌识别系统、地感车辆检测系统（或雷达车辆检测系统）、道闸系统等。各系统即独立又高度统一，不仅存在设备的集成、数据的集成，最主要是基于数据的业务系统集成。因此，系统的可靠性、数据的准确性，系统结构设计的灵活性、安全性提出很高要求；同时，对系统的使用在可操作性、易用性、界面的友好性方面提出了较高的要求。
2 自动化码头的RFID
2.1 RFID系统原理
目前使用的无线射频系统，是由天线、读卡器、工控机、集卡车上的电子标签及应用软件等几个部分所组成，当电子标签进入有效范围后，标签会自动发送某一频率的信号，读卡器根据前期的设置，会读取该电子标签的某几位数据，并进行解码，同时将读取到的信息通过工控机处理后，以报文的形式发送至后台管理系统进行相关判断。
天线、读卡器、工控机组成的读取分析系统是整个RFID系统信息交互和数据处理中心，其通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口模块组成。天线与车上的电子标签之间采用半双工的通信方式进行信息交互和传输，同时天线通过耦合模块给电子标签提供能量。电子标签负责RFID系统的信息存储，目前电子标签大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源器件，可根据码头的实际规则在电子标签的对应位数写入某些数据。
2.2 码头自动化系统架构
由于自动化码头系统涉及子系统及设备繁多，同时基于设计思想的指导原则，系统体系结构设计为三层架构，将客户操作表示层、数据采集整合层作为第一层，流程控制层作为第二层，码头生产管理系统负责业务生成和数据存储作为第三层。三层架构的设计思想以接口规范化为基础充分满足了系统的可扩展性、系统组成的灵活性。
三层结构就是将数据处理过程分为三部分：第一层是客户终端（用户界面），负责提供用户与系统之间的访问；第二层是应用服务器，负责逻辑的分析与处理；第三层是数据服务器，负责数据信息的储存、访问及其优化。由于逻辑数据被提取到应用服务器，大大降低了第一层客户端负担，因此也称为瘦客户（Thin Client）类型的结构，参见图1所示。
图1 三层结构设计图
如图1可知，三层结构在传统的二层结构的基础上增加了应用服务器，将应用逻辑单独进行处理，从而使得用户界面与应用逻辑处在不同的平台上，两者的通信协议可由用户根据实际情况定义。通过这样的结构设计，能够让所有用户共享应用逻辑，这是传统双层结构应用软件与目前三层应用软件最大的区别。
首先，将系统分为不同的逻辑块的方式可以降低应用系统开发与维护的成本。三层结构将表示部分逻辑将按照客户端和应用服务器相分离，应用服务器和数据库服务器，客户端和应用服务器之间的通讯平台之间的数据交互等都可以通过中间的过度或者相关程序来实现。当数据库或者应用服务器的逻辑发生变化时，客户端可以不需要改变，反之亦然。这种结构模式可以使系统模块重复使用，同时缩短研发周期，降低维保费用。
其次，系统的扩展性大大增强。由于系统的模块化，使得系统很容易在纵向和水平两个方向拓展：一方面可以将系统升级为更大、更有力的平台，同时也可以适当加大规模来增强系统的网络应用。由于摆脱了系统同构性的限制，使得分步的数据处理成为可能。
3 RFID工艺流程
3.1 作业流程
码头堆场车辆出入道口时均需对车辆进行识别登记。采用RFID实现对出入道口集卡车辆进行自动识别时，电子标签读写器自动以非接触、远距离读取方式获得通过车辆的电子车牌信息。由获取的车牌信息可实现对通过车辆做出是否放行以及自动登记的处理。
由此可见，运用RFID系统可实现对通过的集卡车不停车、非接触、远距离（读写器天线与电子标签的识读距离不小于5米）地自动识别登记，并为每一个有权限的集卡车设置配套的电子标签的功能。
3.2 堆场入口
（1）车辆进入堆场入口。
（2）触发地感线圈（或雷达）。
（3）读卡器通过RFID天线将所需信息读取。
（4）将读取的信息传输至码头管理系统（TOS系统）。
（5）后台管理系统判断该集卡是否有权限进入堆场。
（6）后台管理系统将指令反馈给RFID系统的工控机。
（7）若集卡车有权限进入，则抬杆通行，同时入口显示屏显示“请尽快通行”；若集卡车无权限进入，则道闸不抬杆，并在入口显示屏显示“无权限，禁止通行”。
（8）若集卡车有权限，且落杆处地感线圈（或雷达）检测集卡车通过道闸后，道闸落下。
（9）将集卡车通过的信息回传至后台管理系统。
图2 堆场入口
3.3 堆场出口
（1）集卡车触发出口地感线圈（或雷达）；
（2）道闸打开；
（3）集卡车通过道闸，落杆地感线圈（或雷达）检测到，道闸落下；
（4）将集卡车离开的信息回传至后台管理系统。
4 结束语
堆场使用物理隔离，实现堆场的全封闭状态。堆场内的集装箱起重设备均为自动化机械，RFID系统的使用能够有效增强自动化集装箱码头的运转效率，也能更好的规范作业流程，一定意义上减少了作业的错误率，同时也在最大程度上保证了人员、车辆、设备的安全。其次，减少了人员的介入，将集卡车管理的地点由作业现场优化为远控中心，降低工作强度，提高工作效率，提高设备利用率。