To explore the application of IC card in the port vehicle management

◎梁錦雄（漳州招商局碼頭有限公司，福建　漳州　363000）

IC卡車輛管理在港口應(yīng)用的探討

To explore the application of IC card in the port vehicle management

◎梁錦雄
（漳州招商局碼頭有限公司，福建漳州363000）

Liang Jinxiong
（China Merchants International Co., Ltd.，Zhangzhou 363000，China）

摘要：港口貨物發(fā)放離不開車輛，大量車輛進(jìn)港提貨，一直是港方管理起來比較頭疼的事情.本文借助現(xiàn)代化技術(shù)手段，通過IC卡系統(tǒng)功能來管理進(jìn)港車輛，從而減少用工成本和管理混亂的局面，本文就此做了探討和研究.

關(guān)鍵詞：IC卡；車輛管理；應(yīng)用；探討

Abstract：Port cargo distribution cannot do without vehicles, a large number of vehicles in delivery,port management has been compared to a headache.With the help of modern technolo?gy, through the function of IC card system to manage the incoming vehicle, in order to reduce labor costs and management confusion situation.In this dissertation, the discussion and the re?search.

Key words：IC Card；Vehicle Management；Application；Discussion

總結(jié)個別港區(qū)生產(chǎn)作業(yè)車輛管理中存在的漏洞，先后調(diào)研走訪了相關(guān)港口單位：蛇口關(guān)區(qū)的媽灣港、招商港，黃埔關(guān)區(qū)的廣州新港，麻涌港；設(shè)備和軟件供應(yīng)商單位：煙臺華東電子、捷順等，同時了解咨詢?nèi)珖袠I(yè)散雜貨碼頭情況，提出了對進(jìn)港車輛采用IC卡管理的思路并進(jìn)行探討.

1　系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

為了提高車輛進(jìn)出港的效率、節(jié)約生產(chǎn)成本、降低貨運事故和現(xiàn)場保衛(wèi)人員的勞動強(qiáng)度，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，搭建一個能夠滿足港口車輛管理的計算機(jī)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過IC卡技術(shù)、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場圖片抓拍、LED屏提示、紅綠燈、地磅復(fù)磅等技術(shù)，采用集中化、自動化管理的方式實現(xiàn)對進(jìn)出港作業(yè)車輛的監(jiān)控；在大門IC卡刷卡設(shè)備，通過與生產(chǎn)系統(tǒng)的信息交換，可自動判斷車輛進(jìn)出的合法性實現(xiàn)自動抬桿、落桿，并把相關(guān)信息顯示在LED屏上；在人工驗車通道對初次來港、二次裝貨及重點車輛等進(jìn)行進(jìn)出控制.

保衛(wèi)通過監(jiān)控調(diào)度中心的監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)實時的了解各個通道的車輛進(jìn)出情況，對于有異常的車輛通知現(xiàn)場保衛(wèi)進(jìn)行處理.該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的技術(shù)手段，會形成更為嚴(yán)密的流程控制，預(yù)防生產(chǎn)中各種問題的發(fā)生.

2　赤灣港區(qū)現(xiàn)狀及周邊港口情況分析

2.1赤灣港現(xiàn)狀

赤灣港區(qū)現(xiàn)狀如下：①赤灣港區(qū)目前人工單據(jù)查驗方式進(jìn)出港放行.②《碼頭信息管理系統(tǒng)》供給海關(guān)查詢功能，并提供查詢電腦.③多環(huán)節(jié)手工輸入車牌號及關(guān)聯(lián)的提單號，易出現(xiàn)誤操作或者作弊行為.④不是對于進(jìn)出港口的所有車輛沒有做到一一查驗和登記.有可能出現(xiàn)誤放行或者人為作弊放行.

2.2周邊港口情況

蛇口關(guān)區(qū)三家散貨碼頭，招商港務(wù)、媽灣港和赤灣港港口情況如下.①招商港務(wù)在閘口設(shè)有地磅，車輛過磅后馬上離港，減少作弊機(jī)會.②媽灣港在閘口監(jiān)管方面做得較好，歸納總結(jié)如下.使用IC卡進(jìn)行管理.

過完重磅后限定時間出閘（限定5 min）.d閘口處設(shè)置地磅，散貨提貨車出閘時刷IC卡復(fù)磅，電腦系統(tǒng)后臺核對后自動放閘.

e進(jìn)港提貨車輛每次收2元.f供給海關(guān)增設(shè)《碼頭信息管理系統(tǒng)》查詢功能，并提供查詢電腦.

2.3港口貨物進(jìn)出港過磅時，對比采用IC卡前后漏洞防范措施

總結(jié)以往經(jīng)驗及周邊港口出現(xiàn)的偷貨情況，采用IC卡前后漏洞及防范措施見表1.

表1　采用IC卡前后漏洞及防范措施表

3　完善車輛管理的基本思路

3.1建立IC卡管理車輛

建立IC卡管理車輛，改用IC卡存儲車輛信息，自動讀取，避免反復(fù)輸入過程中可能出現(xiàn)的誤操作，但是在最初輸入IC卡信息時，是關(guān)鍵點.因此，為保證讀數(shù)準(zhǔn)確，盡量減少人工參與環(huán)節(jié)，并從“做賊心虛”的心理上抑制偷貨行為.

使用IC卡進(jìn)行管理，不刷卡，不起閘.系統(tǒng)會生成開閘記錄，通過網(wǎng)絡(luò)傳至海關(guān)監(jiān)管人員電腦.

車輛進(jìn)閘，出閘時，刷卡動作觸發(fā)系統(tǒng)拍照，形成圖像，進(jìn)出時間和值班人員記錄，保存3個月，以備查證.

3.2建立IC卡管理有關(guān)地磅的選址

所有的偷貨行為，可歸納為兩種：①逃磅，即裝貨，不過磅.②使地磅讀數(shù)失準(zhǔn)，例如，通過增大過空磅讀數(shù)或者減少過重磅讀數(shù).

因此，選擇地磅建設(shè)位置很重要，將地磅設(shè)立在進(jìn)出港路徑的關(guān)鍵節(jié)點上.

4　系統(tǒng)設(shè)計方案

4.1業(yè)務(wù)目標(biāo)

高度自動化、智能化

通過在IC卡技術(shù)、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場圖片抓拍、LED屏提示，實現(xiàn)車輛管理系統(tǒng)的自動化，做到各種數(shù)據(jù)自動可靠采集、自動判別、自動指揮、自動處理、自動控制，最大限度地降低人工操作所帶來的弊端和工作強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的信息化、自動化程度.

利用IC卡技術(shù)，通過門禁、驗車點系統(tǒng)實現(xiàn)對外部車輛的有效管理.

通過車輛調(diào)度中心系統(tǒng)，實現(xiàn)全新、透明、可視、實時、互動、形象化的車輛跟蹤和監(jiān)控管理.

實現(xiàn)車輛管理系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)無縫融合，并預(yù)留相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口.

實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的管理和狀態(tài)檢測，建立靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和可靠的安全系統(tǒng).

在門衛(wèi)設(shè)置車輛識別設(shè)備和相應(yīng)的控制程序，對進(jìn)出港作業(yè)車輛進(jìn)行有效監(jiān)管.

4.2技術(shù)目標(biāo)

4.2.1實用性

以能最大限度地滿足系統(tǒng)建設(shè)的實際需求為設(shè)計基本原則.主要技術(shù)和產(chǎn)品具有成熟、穩(wěn)定、實用的特點，并充分滿足信息系統(tǒng)交互、檢索、查詢、管理的需要.在系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)過程中，采取成熟的、有成功先例的技術(shù)，合理選用實用的系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)軟件.

4.2.2可靠性

設(shè)備的高可靠性，具有較高的容錯性和穩(wěn)定性，避免設(shè)備頻繁出現(xiàn)失效狀態(tài)；軟件系統(tǒng)具有成熟、穩(wěn)定的特點；系統(tǒng)提供的接口具有互相兼容并符合公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)；本公司產(chǎn)品供應(yīng)商必須各地主要用戶的認(rèn)可，具有十多年從事港航物流領(lǐng)域信息化服務(wù)的經(jīng)驗.系統(tǒng)運行可靠穩(wěn)定，滿足長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)；在實際運行中，因各種意想不到的原因而出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)能夠方便保存和快速恢復(fù).

4.2.3先進(jìn)性

在滿足實用性的基礎(chǔ)上，設(shè)備選用國內(nèi)最成熟、先進(jìn)的技術(shù)，設(shè)計立足于先進(jìn)技術(shù)，采用最新科技，以適應(yīng)大容量數(shù)據(jù)傳輸以及多媒體信息交換的要求，使整個系統(tǒng)在一定時間內(nèi)保持先進(jìn)水平.系統(tǒng)設(shè)計采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù)以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性.

4.2.4安全性

應(yīng)用軟件設(shè)計充分利用操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的備份、權(quán)限管理等系統(tǒng)功能，并在應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作、功能使用方面提供細(xì)致的權(quán)限管理，以保障系統(tǒng)的安全.系統(tǒng)提供靈活可靠的安全控制措施，以保證系統(tǒng)安全運行，防止未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)部及外部訪問和惡意的破壞.

4.2.5經(jīng)濟(jì)性

在滿足實用性的基礎(chǔ)上，采用最佳性價比的設(shè)備.

4.2.6系統(tǒng)擴(kuò)充性

應(yīng)用系統(tǒng)的增加、終端應(yīng)用的增加、車輛管理功能的提升等，即能進(jìn)行系統(tǒng)升級，又可保護(hù)投資，不會對原有系統(tǒng)推翻重來.

4.2.7易用性

安裝操作方便，用戶界面友好、易用；同時系統(tǒng)滿足操作簡便、易用原則，符合人的使用習(xí)慣.

4.2.8標(biāo)準(zhǔn)化

系統(tǒng)要嚴(yán)格遵循CMMI三級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、實施，采用符合計算機(jī)信息行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的系統(tǒng)軟件和輔助工具進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，使系統(tǒng)真正實現(xiàn)跨部門的信息共享、復(fù)用.

4.2.9準(zhǔn)確性

系統(tǒng)具有預(yù)防錯誤、發(fā)現(xiàn)錯誤等功能.具備多日志記錄功能，可以根據(jù)日志記錄情況對業(yè)務(wù)或系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行跟蹤和定位.

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

4.3.1軟件系統(tǒng)架構(gòu)

軟件系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示.

圖1　軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.3.2硬件系統(tǒng)架構(gòu)

硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示.

圖2　硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.3.3軟件系統(tǒng)功能說明

4.3.3.1設(shè)備通訊服務(wù)中心

該系統(tǒng)負(fù)責(zé)與所有停車場通道的硬件進(jìn)行通訊，讀取所有設(shè)備的狀態(tài)（相關(guān)的設(shè)備有：地感、紅外、IC卡讀寫模塊等，不包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭的圖像的顯示）并負(fù)責(zé)向硬件發(fā)送控制指令，例如檔桿的抬桿、落桿指令、紅綠燈的狀態(tài)等.主要功能見表2.

表2　軟件系統(tǒng)功能表

4.3.3.2閘口監(jiān)控中心

該子系統(tǒng)實現(xiàn)所有停車場進(jìn)出門的通道進(jìn)行集中監(jiān)控，對于進(jìn)港的通道如果有計劃自動抬桿，并在LED屏幕上顯示相應(yīng)的信息，對于出港的車輛根據(jù)作業(yè)情況，判斷是否自動抬桿，并在LED屏幕上顯示相應(yīng)的放行與作業(yè)信息.主要功能見表3.

表3　軟件系統(tǒng)在閘口監(jiān)控中心的功能表

4.3.3.3黑名單管理

該系統(tǒng)對車輛的黑名單進(jìn)行管理，并與庫場隊車輛黑名單管理進(jìn)行統(tǒng)一管理.主要功能見表4.

表4　軟件系統(tǒng)在黑名單管理中的功能表

4.3.3.4現(xiàn)場管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用于現(xiàn)場保衛(wèi)查詢車輛進(jìn)出停車場的信息、計劃信息、車輛的作業(yè)信息及記錄交接班的信息.主要功能見表5.

表5　現(xiàn)場管理子系統(tǒng)功能表

4.3.3.5信息發(fā)布子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要對停車場的LED繼續(xù)管理，可以控制顯示或者管理LED的內(nèi)容顯示.并通過LED向停車場的司機(jī)發(fā)布來臨時性的信息.主要功能見表6.

表6　信息發(fā)布子系統(tǒng)功能表

4.3.3.6系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對角色的定義，部門和崗位的設(shè)置，系統(tǒng)的升級和代碼管理，是整個信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可以查詢各種數(shù)據(jù)信息.主要功能見表7.

表7　管理子系統(tǒng)功能表

4.3.3.7接口子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要定義生產(chǎn)系統(tǒng)的接口，并與生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)層的對接.定義的接口見表8.

表8　接口子系統(tǒng)功能表

4.3.3.8生產(chǎn)系統(tǒng)改造

該系統(tǒng)針對保衛(wèi)部門禁系統(tǒng)的需求對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造的部分涉及到地磅系統(tǒng)、庫場日計劃等.定義的接口見表9.

表9　生產(chǎn)系統(tǒng)改造功能表

4.3.3.9驗車點子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要對返回庫場的道口進(jìn)行監(jiān)控，通過在返回庫場的道口上安裝擋桿，系統(tǒng)自動根據(jù)車輛放作業(yè)情況進(jìn)行控制抬落桿，避免開出出門證后再次進(jìn)入碼頭裝貨.對于允許加減載的車輛系統(tǒng)自動抬桿放行，功能如表10所示.

表10　驗車點子系統(tǒng)功能表

4.3.4硬件系統(tǒng)方案

4.3.4.1系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)實現(xiàn)保衛(wèi)部對進(jìn)出港車輛控制的管理.系統(tǒng)將IC卡、道閘控制、視頻監(jiān)控、LED顯示整合，根據(jù)車輛的基本信息、過磅信息、警告信息等進(jìn)行自動判斷其是否允許進(jìn)出港.

本系統(tǒng)外貿(mào)閘2進(jìn)2出4條車道、內(nèi)貿(mào)閘1進(jìn)1 出2條車道的智能化建設(shè)，另外考慮1進(jìn)1出行政車道和1進(jìn)1出人員通道.4.3.4.2系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

設(shè)備分布平面見圖3.設(shè)備分布側(cè)視圖見圖4.每條車道配置一個自動道閘并配一套地感線圈車檢器，每條車道配置一套地感線圈車檢器檢測車輛到來，并控制IC卡讀卡.一套IC卡設(shè)備讀取IC卡，一個LED屏幕顯示相關(guān)提示，配置一臺工控機(jī)控制以上設(shè)備.車輛進(jìn)閘時，地感線圈車檢器檢測到車輛到來，司機(jī)刷讀卡器讀車輛IC卡，判斷車輛身份，若車輛合法則系統(tǒng)控制道閘抬桿放行，若車輛非法，則不允許車輛進(jìn)門，需要現(xiàn)場人員人工介入.

圖3　設(shè)備分布平面圖

設(shè)備分布側(cè)視圖：

圖4　設(shè)備分布側(cè)視圖

4.3.4.3 IC系統(tǒng)

（1）IC卡.IC卡（IC card）也叫智能卡，是一種集成電路卡，廣泛地應(yīng)用于金融、身份證和社會保障等領(lǐng)域，它繼承了磁卡以及其他IC卡的所有優(yōu)點，并有極高的安全、保密、防偽能力.根據(jù)通訊接口把IC卡分成接觸式IC卡、非接觸式IC和雙界面卡.

（2）IC卡系統(tǒng)設(shè)備組成.如圖5所示，IC卡系統(tǒng)由以下幾部分組成：①IC卡：用來存儲內(nèi)部標(biāo)識ID、車牌號碼、司機(jī)信息、車輛自身等信息.②IC卡讀寫器：負(fù)責(zé)接收IC卡的信號，分析處理其中包含的IC

卡內(nèi)數(shù)據(jù)，同時將這些數(shù)據(jù)傳送到PC中.

（3）IC卡信息采集過程.車輛進(jìn)港以前，必須先到辦卡點領(lǐng)取或購置IC卡，并關(guān)聯(lián)車號、車主等相關(guān)信息，然后才能持卡進(jìn)港.

IC卡設(shè)備工作流程如下：地感線圈車檢器檢測到車輛到來，司機(jī)用IC卡在讀卡器上刷卡.IC卡讀卡器收到信號后對該消息進(jìn)行分析，通過控制IC讀寫器驅(qū)動信號將其轉(zhuǎn)化成微弱電流提供給內(nèi)部芯片計算使用，并借此IC卡中存儲的數(shù)據(jù)發(fā)到PC機(jī)中.PC機(jī)接出到數(shù)據(jù)信號，將該電信號傳送給讀寫器進(jìn)行分析.通過讀寫器對電信號分析解碼，解析出車牌號碼、車輛自身等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信過程中自帶校驗檢查，一旦發(fā)生錯誤，則可判斷IC卡讀取不正確.提示報錯或要求重新刷卡.經(jīng)過IC讀寫器確認(rèn)的數(shù)據(jù)（或者讀取失敗的消息）傳送給系統(tǒng)等待處理.至此一次IC卡數(shù)據(jù)采集完成.

圖5　IC卡系統(tǒng)組成示意圖

4.3.4.4地感線圈車檢器

地感線圈車檢器又稱環(huán)形線圈檢測器，是目前世界上用量最大的一種車輛檢測設(shè)備.車輛通過埋設(shè)在路面下的環(huán)形線圈，引起線圈磁場的變化，檢測器據(jù)此計算出車輛的流量、速度、時間占有率和長度等交通參數(shù)，并上傳給中央控制系統(tǒng)，以滿足交通控制系統(tǒng)的需要.此種方法技術(shù)成熟，易于掌握，并有成本較低的優(yōu)點.

本項目只使用車檢器檢測車輛通過的功能.

（1）地感線圈的制作.通常探測線圈應(yīng)該是長方形.兩條長邊與金屬物運動方向垂直，彼此間距推薦為1m.長邊的長度取決于道路的寬度，通常兩端比道路間距窄0.35 m~1 m.如圖6所示.為了使檢測器工作在最佳狀態(tài)下，線圈的電感量應(yīng)保持在100 uH~300 uH之間.在線圈電感不變的情況下，線圈的匝數(shù)與周長有著重要關(guān)系.周長越小，匝數(shù)就越多.一般可參照表11所示.

圖6　線圈布設(shè)示意圖

表11　線圈的匝數(shù)與周長關(guān)系表

在繞制線圈時，要留出足夠長度的導(dǎo)線以便連接到車檢器，又能保證中間沒有接頭.繞好線圈電纜以后，必須將引出電纜做成緊密雙絞的形式，要求最少1 m絞合20次.否則，未雙絞的輸出引線將會引入干擾使線圈電感值變得不穩(wěn)定.輸出引線長度一般不應(yīng)超過5 m.由于探測線圈的靈敏度隨引線長度的增加而降低，所以引線電纜的長度要盡可能短.

埋設(shè)方法：線圈埋設(shè)首先要用切路機(jī)在路面上切出槽來.在四個角上進(jìn)行45度倒角，防止尖角破壞線圈電纜.切槽寬度一般為4~8 mm，深度30~50 mm.同時還要為線圈引線切一條通到路邊的槽.但要注意：切槽內(nèi)必須清潔無水或其他液體滲入.繞線圈時必須將線圈拉直，但不要繃得太緊并緊貼槽底.將線圈繞好后，將雙絞好的輸出引線通過引出線槽引出.

在線圈埋好以后，用環(huán)氧樹脂將切槽封上.

（2）功能介紹.此地感線圈車檢器有兩組繼電器輸出，一組為存在輸出，一組為瞬時輸出.存在輸出繼電器：當(dāng)有車輛或金屬體在線圈上時，繼電器持續(xù)輸出信號；瞬時輸出繼電器：當(dāng)車輛進(jìn)入線圈或離開線圈時，繼電器輸出一個脈沖信號.

另外，還可根據(jù)需求對車檢器的靈敏度、輸出延遲時間等參數(shù)做修改，以適應(yīng)本系統(tǒng)使用.4.3.4.5道閘

（1）控制方式.道閘可由門崗控制系統(tǒng)直接控制，同時實現(xiàn)遠(yuǎn)程計算機(jī)智能控制，另外，配置遙控器輔助控制.采用PLC實現(xiàn)操作擋桿和接受地感狀態(tài)反饋，系統(tǒng)接線簡單，穩(wěn)定性好，適合大部分的連接環(huán)境，也是目前大部分設(shè)備通行的連接方式.此種硬件連接方式的前提下，開發(fā)了相應(yīng)的軟件驅(qū)動接口，提供OCX封裝的函數(shù)，對擋桿進(jìn)行抬桿和落桿操作.

（2）自動落桿和防砸車.每臺道閘配置地感線圈車檢器，用于實現(xiàn)自動落桿和防砸車.在每臺道閘檔桿的下方制作一個地感線圈，連接到地感線圈車檢器上，車檢器與道閘直接相連.地感線圈車檢器有兩種信號輸出，分別為持續(xù)輸出和瞬時輸出.當(dāng)有車輛觸發(fā)地感線圈時，地感線圈車檢器持續(xù)輸出信號給道閘，讓道閘處于停止?fàn)顟B(tài)，防止車輛未完全通過而道閘落桿導(dǎo)致砸車；當(dāng)車輛離開地感線圈檢測范圍后，地感線圈車檢器停止持續(xù)信號輸出并輸出瞬時信號控制道閘自動落桿.

自動道閘由工控機(jī)控制系統(tǒng)自動控制，當(dāng)系統(tǒng)檢測到車輛合法時，自動控制道閘抬桿放行，車輛通過后自動落桿，無須人工干預(yù).

通過IC卡實現(xiàn)進(jìn)港車輛自動化管理即可減少人員配置，又可杜絕逃磅現(xiàn)象的發(fā)生，為提升港口科技管理水平打下了基礎(chǔ).

作者簡介：梁錦雄（1961-），男，工程師；專業(yè)方向為電氣及自動化.

收稿日期：2015-05-19

中圖分類號：F406.3