本篇報(bào)道圍繞2018年上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)“融合北斗的集裝箱物流跟蹤與監(jiān)控技術(shù)及國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂”項(xiàng)目展開，該獎(jiǎng)項(xiàng)由華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)部國際航運(yùn)物流研究院包起帆教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)獲得。

貨物不翼而飛，“黑箱”里發(fā)生了什么？

2011年12月，一批從上海運(yùn)往美國的蘋果手機(jī)，卸貨時(shí)離奇“變成”與手機(jī)同樣大小、重量的塑料板。這1 680部iPhone 4S，從組裝廠倉庫出發(fā)到抵達(dá)美國卸貨開箱，究竟在哪個(gè)環(huán)節(jié)被“貍貓換太子”了呢？

根據(jù)從美國寄回來的塑料模塊，偵查員們發(fā)現(xiàn)里外兩層包裝箱都是原裝的，換進(jìn)去的塑料模塊重量與手機(jī)的重量完全吻合，因此在裝上飛機(jī)前的稱重中，工作人員根本沒有察覺出異常。

從2011年12月26日這批裝箱的手機(jī)離開A公司，3天后抵達(dá)美國。其間一共經(jīng)歷了從A公司倉庫打包到裝上貨車，由物流公司（以下簡(jiǎn)稱B公司）運(yùn)輸?shù)狡湓O(shè)在浦東機(jī)場(chǎng)的倉庫，再從該倉庫運(yùn)輸?shù)胶娇展径褕?chǎng)，經(jīng)航空運(yùn)輸?shù)矫绹膫€(gè)環(huán)節(jié)。究竟是哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏的呢？順著重要線索，警方順藤摸瓜，2012年2月初，終于破獲整個(gè)案件。原來是盜竊團(tuán)伙，利用從A公司倉庫到B公司倉庫轉(zhuǎn)移的過程中給調(diào)包了。

項(xiàng)目參評(píng)日內(nèi)瓦國際發(fā)明展，評(píng)委豎起了大拇指

像這樣貨物運(yùn)輸途中被盜、調(diào)包、走私、偷渡的事件，在世界各國幾乎每天都在發(fā)生。據(jù)美國國土安全局統(tǒng)計(jì)，全球每年集裝箱失蹤、失竊的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億～500億美元，無法讓“黑箱子”透明、有效實(shí)現(xiàn)集裝箱物流的全程定位和監(jiān)控是業(yè)界長(zhǎng)期以來的一大痛點(diǎn)。

當(dāng)時(shí)，全球集裝箱信息采集手段仍十分落后，大部分集裝箱場(chǎng)站仍以人工或半人工方式進(jìn)行信息抄錄，不僅效率低、出錯(cuò)率較高，更重要的是，這種方式生成的信息流與集裝箱內(nèi)貨物的實(shí)際情況分離，集裝箱抵達(dá)查驗(yàn)關(guān)卡也無法確認(rèn)貨品是否完整、有無被調(diào)包。

要想知道“黑箱”里到底發(fā)生了什么，關(guān)鍵就聚焦在了集裝箱物流的全程定位和監(jiān)控上。如何提高物流的透明度和安全是全球熱切關(guān)注的重點(diǎn)。

北斗破局物流監(jiān)控盲點(diǎn)和痛點(diǎn)

那么，GPS定位系統(tǒng)不能解決這一問題嗎？可以，但是這并非唯一途徑，也并非最優(yōu)方式。

GPS由美國設(shè)計(jì)于20世紀(jì)70年代而成形于90年代，由美國主導(dǎo)的ISO 18185系列標(biāo)準(zhǔn)源于伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中的軍事物資監(jiān)控。成本高且普通的GPS系統(tǒng)只能接受衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，無法向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，即 GPS只能讓用戶知道自己在哪里。

北斗相當(dāng)于中國的GPS系統(tǒng)，是我國自主研制的、集定位和通信于一體的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，不同于GPS的優(yōu)勢(shì)是：北斗獨(dú)創(chuàng)的“短報(bào)文”功能可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航+通信的功能。用戶不僅可以知道自己的位置，還可以把自己的位置通過120字的信息發(fā)射回衛(wèi)星。

因此，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信功能能夠?yàn)榧b箱物流提供實(shí)時(shí)在線監(jiān)控信息，針對(duì)全球占比達(dá)88%的山區(qū)、海洋等無基站區(qū)域物流信息失聯(lián)的狀況，通過北斗可以實(shí)現(xiàn)物流信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)監(jiān)控。

包起帆，華東師范大學(xué)國際航運(yùn)物流研究院院長(zhǎng)，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)深耕于集裝箱物流跟蹤與監(jiān)控領(lǐng)域三十余年。2011年，包起帆團(tuán)隊(duì)就針對(duì)集裝箱物流領(lǐng)域的痛點(diǎn)，創(chuàng)新了物流無盲區(qū)實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控技術(shù)，研制了以北斗通信模塊和定位芯片為基礎(chǔ)的多種跟蹤與監(jiān)控智能終端，滿足了物流監(jiān)控路徑全覆蓋、多樣化、可視化、便捷化等需求。

設(shè)備載有監(jiān)控溫度、濕度、振動(dòng)、煙霧、開關(guān)箱門信號(hào)等多種傳感器，一旦鎖纜被剪斷或施加非正常外力、集裝箱門被打開，或是箱內(nèi)貨物所處的環(huán)境出現(xiàn)異常，如溫度、濕度、振動(dòng)超出用戶設(shè)定的閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)發(fā)送短信和郵件通知用戶。

設(shè)備具有在途突發(fā)事件實(shí)時(shí)告知、響應(yīng)用戶主動(dòng)查詢、自動(dòng)休眠與喚醒、遠(yuǎn)程修改配置等功能，根據(jù)用戶需要報(bào)告貨物所在位置、安全狀態(tài)和各類傳感信息。與物流相關(guān)的所有的人，如貨主、海關(guān)、檢疫、邊檢、船公司、碼頭、收貨人等，都可以對(duì)在途貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景也十分廣泛，例如冷藏箱可以監(jiān)控溫度，危險(xiǎn)品可以監(jiān)控?zé)熿F，軍用物資可以監(jiān)控位置，快遞箱上裝一個(gè)終端可以監(jiān)控貴重物品等。

山區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)、江河、海上等沒有移動(dòng)基站的環(huán)境下，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交互。包起帆團(tuán)隊(duì)將融合定位和通信兩大功能的北斗衛(wèi)星的星地交互技術(shù)引入監(jiān)控系統(tǒng)，輕松解決了這一問題。

此外，包起帆團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)建了“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云平臺(tái)+NFC封條+智能手機(jī)”為架構(gòu)的電子封條新系統(tǒng)，以智能手機(jī)取代了專用手持機(jī)和固定式讀寫器，在大幅降低使用成本的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)解決了真實(shí)性問題，提升了用戶數(shù)據(jù)采集、融合和共享的能力。簡(jiǎn)單來說，就是手機(jī)在手，物流信息實(shí)時(shí)監(jiān)控。首先對(duì)集裝箱進(jìn)行施封（NFC 電子封條已被嵌入鎖內(nèi)），隨后只要在手機(jī)登錄賬號(hào)密碼，通過手機(jī)識(shí)讀封條，就可以實(shí)時(shí)看到自己關(guān)注的物流信息。用戶所需要做的準(zhǔn)備工作只是在手機(jī)上下載一個(gè)APP登錄賬戶即可。NFC即近場(chǎng)通信（near field communication）的簡(jiǎn)稱。

在整個(gè)過程中， NFC 電子封條技術(shù)發(fā)揮著重要作用。使用了NFC技術(shù)的設(shè)備（比如手機(jī)）可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

包起帆團(tuán)隊(duì)將NFC 標(biāo)簽置入機(jī)械封條，利用NFC 全球唯一身份，結(jié)合封條使用時(shí)的操作記錄，系統(tǒng)自動(dòng)比對(duì)電子封條的信息，確保了電子封條的唯一性，徹底改變了集裝箱運(yùn)輸中機(jī)械封條容易被仿造的缺陷。并且，新發(fā)明的NFC 電子封條可以使用智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，生產(chǎn)成本低至2 元/個(gè)，僅為國際慣例中使用的RFID封條價(jià)格的1%。

而過去的集裝箱物流監(jiān)控系統(tǒng)，需要專用手持機(jī)和在世界各地的碼頭大門、橋吊、倉庫大規(guī)模布設(shè)讀寫器，成本高且操作麻煩，還要用專網(wǎng)才能運(yùn)行。

加入國際標(biāo)準(zhǔn)制定，開始掌控 “游戲規(guī)則 ”

雖然與GPS具備相同定位功能且具備衛(wèi)星通訊功能，我國的北斗系統(tǒng)長(zhǎng)期被隔絕在國際標(biāo)準(zhǔn)之外。最大的難題是，以集裝箱為代表的物流是全球化營(yíng)運(yùn)的，沒有國際標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)，就無法將中國的創(chuàng)新推廣至全球。

在港航界國際標(biāo)準(zhǔn)的制定中，發(fā)達(dá)國家長(zhǎng)期掌控“游戲規(guī)則”。貨運(yùn)集裝箱國際標(biāo)準(zhǔn)中涉及的衛(wèi)星定位內(nèi)容由美國牽頭起草，只用GPS定位系統(tǒng)，且衛(wèi)星定位系統(tǒng)的國際慣例也長(zhǎng)期由GPS壟斷。盡管我國集裝箱生產(chǎn)量、運(yùn)輸量、吞吐量均已為世界第一，但遺憾的是，在集裝箱物流領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)制定中鮮有中國的聲音，更難有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)入國際標(biāo)準(zhǔn)。

貨運(yùn)集裝箱的國際標(biāo)準(zhǔn)是由“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC 104 貨運(yùn)集裝箱” 技術(shù)委員會(huì)制定修訂，該委員會(huì)成立于1961年。委員會(huì)擁有一大批來自各國的資深專家，集裝箱物流跟蹤所涉及的無線射頻技術(shù)（RFID）位于信息化的前沿，涉及各國利益之爭(zhēng)，所以相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)的爭(zhēng)奪十分激烈。我國1979年恢復(fù)在該委員會(huì)成員國地位。

根據(jù)科研成果，包起帆團(tuán)隊(duì)提出了一套相對(duì)完整且成熟的物流跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)，并將這套系統(tǒng)逐步推進(jìn)該領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)。但是，這個(gè)過程障礙重重。

國際標(biāo)準(zhǔn)制定流程分為八個(gè)階段，通常需經(jīng)歷3～6年的時(shí)間，甚至十幾年。確定新的集裝箱RFID國際標(biāo)準(zhǔn)需要多方協(xié)調(diào)，使其制定、審議、發(fā)布比其他標(biāo)準(zhǔn)難度更大。由于中國首次參與該領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)制定，ISO 18186標(biāo)準(zhǔn)提案起初并不被國際同行接受，項(xiàng)目組首輪申報(bào)就在投票環(huán)節(jié)失敗，發(fā)達(dá)國家?guī)缀醵纪读朔磳?duì)票。

項(xiàng)目組不畏挫折，帶領(lǐng)各國專家考察了中國發(fā)明應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)，向國際專家做了大量細(xì)致的情況介紹和交流溝通，最終第二輪提案投票獲得成功。

ISO中央秘書處正式發(fā)文，國際標(biāo)準(zhǔn)新項(xiàng)目的編號(hào)為ISO/NP 18186，同時(shí)任命包起帆負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)該標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2011 年12 月1 日，歷經(jīng)釜山、漢堡、巴黎、上海、華盛頓、圣地亞哥等7 次國際會(huì)議交鋒和交融，與國外專家開展了百余次的對(duì)話和郵件溝通，《ISO 18186:2011 集裝箱-RFID貨運(yùn)標(biāo)簽系統(tǒng)》在日內(nèi)瓦ISO 中央秘書處正式發(fā)布。

之后，又歷經(jīng)了5年維護(hù)拓展，目前已被英國、法國、日本、俄羅斯等9個(gè)國家采納為國家標(biāo)準(zhǔn)，美國和德國在復(fù)審?fù)镀敝幸惨汛_認(rèn)在本國實(shí)際應(yīng)用。

國際標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可，切實(shí)地解決了集裝箱物流行業(yè)的痛點(diǎn)和盲點(diǎn)，也提升了我國在物流和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)制定的話語權(quán)。

率先將擁有美國和中國發(fā)明專利的“基于互聯(lián)網(wǎng)的集裝箱全球跟蹤管理方法和解決方案”融入中國領(lǐng)銜制定的國際標(biāo)準(zhǔn)《ISO 18186:2011集裝箱-RFID貨運(yùn)標(biāo)簽系統(tǒng)》，成為我國自1978 年加入國際標(biāo)準(zhǔn)化組織至2011 年間，在物流、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域首個(gè)由中國發(fā)起、起草和主導(dǎo)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

北斗定位和通信及相關(guān)發(fā)明納入國際標(biāo)準(zhǔn)《ISO/TS 18625:貨運(yùn)集裝箱-集裝箱跟蹤和監(jiān)控系統(tǒng)》，打破了國際上定位即為GPS的慣例，已被歐洲發(fā)布為PD標(biāo)準(zhǔn)，被荷蘭采納為國家標(biāo)準(zhǔn)。

從科研成果推廣到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，從參與到主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，包起帆團(tuán)隊(duì)打造了這套“可以實(shí)現(xiàn)集裝箱物流全程無盲區(qū)實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控”的物流系統(tǒng)，并突破了國際標(biāo)準(zhǔn)的局限。

每個(gè)“科創(chuàng)細(xì)胞”都應(yīng)向國際水平挑戰(zhàn)

項(xiàng)目的實(shí)施引領(lǐng)了物流安全、便捷和低成本的發(fā)展。成果已在集裝箱運(yùn)輸、檢驗(yàn)檢疫、軍隊(duì)、糧食能源運(yùn)輸、大型超市等領(lǐng)域的百余家企業(yè)和單位得到應(yīng)用，應(yīng)用單位杜絕了物流過程中被盜和調(diào)包等事件；NFC封條每年以百萬件的批量出口至英國、意大利、美國、俄羅斯等國；近三年累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2.1億元。

對(duì)于這些來之不易的成果，包起帆教授說：“我們只是中國科技創(chuàng)新中的一個(gè)細(xì)胞。在上?？萍紕?chuàng)新的建設(shè)中，每一個(gè)科研人員都是主力軍，每個(gè)人都是創(chuàng)新細(xì)胞，只有每個(gè)細(xì)胞有活力，我國才能夠真正參與到國際科技的大舞臺(tái)?！?/p>

2020年6月23日，中國北斗三號(hào)系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功，北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)星座部署完成。這意味著，中國和全球公眾可以享用由北斗三號(hào)系統(tǒng)提供的導(dǎo)航、定位、國際搜救等種種服務(wù)。隨著北斗三號(hào)衛(wèi)星完成組網(wǎng)并向全球提供服務(wù)，項(xiàng)目研發(fā)的各類融合北斗通信和定位的智能終端將通過物流的管道進(jìn)入全球，為中國北斗進(jìn)入國際市場(chǎng)撬開一道門縫。

包起帆教授表示，他會(huì)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將已被確定為國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)做好長(zhǎng)期維護(hù)和進(jìn)一步優(yōu)化，拓展出可覆蓋更多領(lǐng)域和地區(qū)的應(yīng)用場(chǎng)景，并在將我國創(chuàng)新的物流技術(shù)推向國際標(biāo)準(zhǔn)的道路上繼續(xù)努力前行。