田崇陽++王長順++杜天天++黃立新++謝玲玲

摘 要：公路和鐵路貨物運輸都已經(jīng)實現(xiàn)了從發(fā)貨到收貨全流程的追蹤與定位，而航空貨運由于航空公司、機場、貨運代理、政府監(jiān)管各管一段，航空運輸條塊分割、信息孤島現(xiàn)象嚴重，所以還沒有實現(xiàn)全行業(yè)的貨運追蹤。文中分析了航空貨運的流程與環(huán)節(jié)，通過在各個節(jié)點設(shè)置讀寫器，實現(xiàn)了航空貨運已攬件，始發(fā)機場，運輸中，目的機場，已收貨等幾個環(huán)節(jié)的貨物追蹤和定位。同時還介紹了通過ZigBee組網(wǎng)連接讀寫器以及服務(wù)器，以便進行讀寫器與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

關(guān)鍵詞：ZigBee；讀寫器；RFID；航空貨物追蹤

中圖分類號：TP334；F56 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）10-00-02

0 引 言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代貨運物流在經(jīng)濟生活中的地位日益凸顯。貨運流轉(zhuǎn)過程中的定位追蹤是貨物承運人十分關(guān)注的物流信息，相關(guān)貨運流轉(zhuǎn)信息的易獲得性、準確性、即時性和詳實性等是對實現(xiàn)貨運信息追蹤系統(tǒng)的基本要求。

目前，相比于中國國內(nèi)鐵路、公路系統(tǒng)可以提供的貨運信息追蹤服務(wù)，國內(nèi)的航空公司還未能實現(xiàn)運用完備的現(xiàn)代信息技術(shù)來保證貨運經(jīng)營機制，沒有建設(shè)完整、全面的航空貨運管理信息體系[1]。同時，在實施現(xiàn)代物流電子化系統(tǒng)過程中，如電子商務(wù)、網(wǎng)上訂單、呼叫中心、資源優(yōu)化調(diào)度、時效配送、快速通關(guān)等功能方面還存在很大差距。特別是國內(nèi)眾多的貨運代理人由于規(guī)模小，使用貨運信息系統(tǒng)成本高，有些企業(yè)仍然采用手工操作模式，還未與任何貨運信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。同時，航空公司、機場、貨運代理、政府監(jiān)管各管一段，航空運輸條塊分割、信息孤島嚴重；國內(nèi)各大航空公司（東航、國航、南航、海航等）都已開發(fā)或擁有了自己獨立的貨運信息系統(tǒng)，系統(tǒng)多樣性造成了多環(huán)節(jié)重復勞動；各系統(tǒng)的流程、數(shù)據(jù)、接口等物流信息交換標準也不統(tǒng)一，難與國際接軌[2]；貨單分離，RFID等IT新技術(shù)應用落后，不能進行貨物實時跟蹤；缺乏物流信息管理系統(tǒng)的一體化整合，協(xié)同性不足。

在全球化航空物流產(chǎn)業(yè)鏈競爭激烈的市場環(huán)境下，國內(nèi)航空貨運企業(yè)的這種市場狀況和技術(shù)發(fā)展狀況都無法滿足航空貨運快速發(fā)展的需要。因此，為了滿足日益增長的航空貨運發(fā)展要求，急需從技術(shù)和應用上發(fā)展航空貨運追蹤系統(tǒng)。本文提出采用RFID電子標簽和ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合航空貨運業(yè)務(wù)流程特點構(gòu)建航空貨物定位追蹤系統(tǒng)，可以有效滿足航空貨運信息追蹤的迫切需求。

1 航空貨運追蹤系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程分析及RFID節(jié)點設(shè)置

貨物航空運輸流程如圖1所示，其基本運轉(zhuǎn)流程如下：

（1）收貨業(yè)務(wù)。貨運代理人對貨物進行內(nèi)容、目的地、包裝、體積等信息的檢查和采集，包括貨物重量、尺寸等，在此基礎(chǔ)上形成運費等數(shù)據(jù)；貨物托運人提交托運書、航空貨運單，并連同貨物交給貨運代理人；貨運代理人制作貨物RFID標簽并將其固定于貨物上，進一步核對貨物、貨運單和標簽信息；貨運代理人按照目的地對貨物進行歸集打包，形成主單，并通過信息平臺完成貨物訂艙操作，等待發(fā)貨。

（2）貨物承運人完成貨物安全檢查和機場安檢流程，運送貨物到貨站，在貨站中對同一航班的主單進行歸集打板。

（3）航班起飛前，將貨物板車送至機艙。

到達目的地后，下飛機后的流程是上飛機前的逆過程。航空貨運流程圖如圖1所示。

按照航空貨運流程圖，可依據(jù)信息監(jiān)控和收集的需要，在節(jié)點位置設(shè)置貨物追蹤RFID讀寫器，如圖2所示。其中，代理人收貨環(huán)節(jié)設(shè)置節(jié)點稱為已收貨，貨物到達始發(fā)機場貨站設(shè)置節(jié)點稱為始發(fā)機場貨站，貨物上飛機后設(shè)置節(jié)點稱為運輸中，目的機場收貨設(shè)置節(jié)點稱為目的機場貨站，代理人提貨設(shè)置節(jié)點稱為可提貨。通過貨物交運處、倉庫出入口上安裝的固定RFID讀寫器以及登機前持有的移動式手持讀寫器，可讀取RFID標簽的信息，完成數(shù)據(jù)采集。

上述RFID標簽的設(shè)置和數(shù)據(jù)讀取與傳輸，實現(xiàn)了對航空貨物實時、準確的定位追蹤?？蛻衾肞C端進入航空物流查詢系統(tǒng)就可獲取物流信息，了解貨物的狀態(tài)、位置及配送地點等信息。

2 基于RFID及ZigBee技術(shù)的航空貨運追蹤系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 三級貨物追蹤系統(tǒng)設(shè)計

考慮應用RFID設(shè)計貨物追蹤系統(tǒng)的可實現(xiàn)性，結(jié)合貨運業(yè)務(wù)流程追蹤貨物信息的需求，設(shè)計了三級追蹤系統(tǒng)[3]，如圖3所示。

由于航空貨運中貨物的運輸要按照貨物的目的地和航班班次進行歸集和分發(fā)，因此需要關(guān)聯(lián)貨運流和信息流，并在歸集和分發(fā)節(jié)點形成數(shù)據(jù)標記信息。具體規(guī)則及過程可描述如下：

（1）貨運代理人收貨后，為每一貨物貼一個分單號并給予標簽，構(gòu)成三級信息標簽，發(fā)貨人可依據(jù)該級標簽信息及分單號查詢貨物。

（2）貨運代理人將發(fā)往同一航班的各分單打包匯集，給予同一航班目的地的每包貨物一個標簽并對應一個主單號，構(gòu)成該包貨物的二級信息標簽，此時主單和分單的聯(lián)系為：一張主單包含多張分單，一張分單只能被一張主單關(guān)聯(lián)；在通過機場安檢或進入貨站時，RFID讀寫器讀寫的標簽信息為主單信息；在貨運站對貨物進行打板后，將貨物按照一定的航空貨運規(guī)則放入板車中，貼上板車RFID標簽，此時構(gòu)成該板車上所有貨物的一級信息標簽，即建立板車和主單信息關(guān)聯(lián)，每張板車標簽包含多張主單，而每張主單只能被一張板車標簽關(guān)聯(lián)；在出機場貨站和上飛機前，RFID讀寫器讀寫的是每輛板車的標簽。當追蹤某一貨物時，根據(jù)分單號可以找到其主單號，進而找到裝入的板車，此時板車的位置和狀態(tài)就是該貨物的位置和狀態(tài)，實現(xiàn)了貨物在航空貨運狀態(tài)下的信息追蹤。

2.2 貨物RFID標簽信息的讀寫過程

RFID讀寫器通過發(fā)射射頻信號來感知標簽并獲取標簽內(nèi)的信息。RFID標簽信息的獲取有兩種方式，即主動和被動方式[4]。在主動方式下，RFID讀寫器可設(shè)置為自動讀寫工作模式。當讀寫器通電時，在該模式下可不間斷的感知處于工作范圍的標簽。如工作范圍內(nèi)有標簽，則會把包含所讀標簽儲存信息的一組數(shù)據(jù)上傳給上位機，由上位機及服務(wù)器在后臺進行數(shù)據(jù)處理。在被動方式下，則由上位機主動發(fā)送給讀寫器讀命令，讀寫器接收到該命令后，必須返回一組數(shù)據(jù)。如讀寫器在其工作范圍內(nèi)讀取了命令要求的標簽信息，則在返回數(shù)據(jù)中包含該標簽信息；否則，返回錯誤提示信息。同樣，所有返回數(shù)據(jù)信息都在服務(wù)器后臺進行處理。因此，利用一個循環(huán)函數(shù)就可以不斷給讀寫器發(fā)送命令，并接收返回的標簽數(shù)據(jù)信息。endprint

2.3 航空貨運RFID信息的ZigBee組網(wǎng)傳輸與實現(xiàn)

按照前述航空貨運追蹤系統(tǒng)的設(shè)計與RFID技術(shù)的應用，在實現(xiàn)信息采集的基礎(chǔ)上，所有標簽信息的傳輸需要應用無線組網(wǎng)技術(shù)，故在本研究中采用ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)。

ZigBee無線組網(wǎng)主要用于采集數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。在ZigBee無線組網(wǎng)中有三種設(shè)備類型，即協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點。協(xié)調(diào)器主要負責網(wǎng)絡(luò)組建、維護、控制終端節(jié)點的加入等；路由器主要負責數(shù)據(jù)包的路由選擇；終端節(jié)點負責數(shù)據(jù)采集，不具備路由功能[5]。

采用ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)貨運RFID數(shù)據(jù)信息的過程為：讀寫器采集的信息通過RS 232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igBee終端節(jié)點，利用ZigBee無線通訊的自定義傳輸協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)到ZigBee路由節(jié)點。然后利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進行短距離傳輸，最后通過ZigBee網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換成其他網(wǎng)絡(luò)形式將信息傳送到數(shù)據(jù)采集平臺上。

ZigBee無線組網(wǎng)可以將RFID讀寫器的返回數(shù)據(jù)傳送給上位機，同樣，上位機也可以通過ZigBee無線組網(wǎng)將正確的命令發(fā)送給RFID讀寫器，實現(xiàn)了航空貨運信息的無線組網(wǎng)傳輸過程。

完整的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖4所示。

3 結(jié) 語

航空物流企業(yè)現(xiàn)有的系統(tǒng)多數(shù)為傳統(tǒng)單點信息操作系統(tǒng)，缺少全行業(yè)信息系統(tǒng)的支持，在一定程度上制約了企業(yè)運營效率的提高和服務(wù)質(zhì)量的改善，甚至無法滿足客戶的一般性需求。因此，從貨物交運開始，有關(guān)貨物的運輸、到達和提取等信息就無法查詢，為航空貨運信息化帶來了極大的阻礙。

應用RFID和ZigBee技術(shù)的航空貨運追蹤系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，能提供面向物流業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)的信息化服務(wù)，不僅可以加強業(yè)務(wù)的透明度、高效協(xié)作和實時監(jiān)控，還能有效提高運輸效率和服務(wù)質(zhì)量。該系統(tǒng)的實現(xiàn)得益于企業(yè)信息的互聯(lián)互通，便于實現(xiàn)對貨物運輸?shù)娜谈櫍磳崿F(xiàn)代理人、貨主通過航空物流物聯(lián)網(wǎng)快速查詢貨物全程運輸狀態(tài)的需求，可以極大地提高客戶滿意度。

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