馮 強(qiáng)，楊 維

（中電信數(shù)智科技有限公司，北京 100035）

0 引 言

為全面貫徹落實(shí)黨的十九大精神以及十八大以來黨中央、國務(wù)院關(guān)于行業(yè)信息化工作的決策部署，以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，依據(jù)《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國家信息化規(guī)劃》《應(yīng)急管理信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃框架（2018—2022年）》等文件精神，結(jié)合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)業(yè)務(wù)信息化建設(shè)的需求和現(xiàn)狀，充分聚焦應(yīng)急管理部成立后面臨的問題和機(jī)遇，改革和創(chuàng)新應(yīng)急管理信息化發(fā)展理念、方式和途徑，有效解決各級(jí)應(yīng)急部門信息化建設(shè)分散化、應(yīng)用條塊化、信息割裂化、服務(wù)碎片化等問題。減災(zāi)救災(zāi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)作為“金民工程”一期項(xiàng)目的重要內(nèi)容，同時(shí)也是應(yīng)急管理部信息化建設(shè)的重要組成部分，聚焦災(zāi)害數(shù)據(jù)管理、災(zāi)害評(píng)估、綜合減災(zāi)和應(yīng)急物資管理等關(guān)鍵問題，將在提高工作效率、優(yōu)化工作機(jī)制、精準(zhǔn)提供服務(wù)方面加強(qiáng)建設(shè)，為快速、全面、精準(zhǔn)地開展災(zāi)害救助業(yè)務(wù)提供信息化支撐[1-7]。

1 需求分析

1.1 總體需求

根據(jù)物資儲(chǔ)備庫實(shí)際情況和救災(zāi)物資管理特點(diǎn)[8-10]，搭建救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫管理系統(tǒng)，精簡、規(guī)范作業(yè)流程，采用先進(jìn)先出方法，保障救災(zāi)物資最佳儲(chǔ)備期，利用RFID技術(shù)，提高裝卸作業(yè)的精準(zhǔn)性，為全國救災(zāi)物資儲(chǔ)備與調(diào)運(yùn)提供保障。軟件部署在各物資儲(chǔ)備庫，實(shí)現(xiàn)硬件信息管理功能，并同應(yīng)急物資管理系統(tǒng)進(jìn)行信息共享，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同工作。救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫管理系統(tǒng)包含硬件資源信息管理、儲(chǔ)備庫物資管理系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)。

在對(duì)應(yīng)急物資庫進(jìn)行庫區(qū)的合理劃分和硬件設(shè)備安裝完成的基礎(chǔ)上，通過RFID電子標(biāo)簽與庫區(qū)（位）的綁定、庫位與設(shè)備的綁定，實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽在應(yīng)急物資庫的信息化和高效入庫、出庫。按規(guī)定的電子標(biāo)簽的常用事件上報(bào)來完成物資信息化從硬件到軟件平臺(tái)的流轉(zhuǎn)。

1.2 業(yè)務(wù)需求

入庫和出庫流程如圖1所示。業(yè)務(wù)需求見表1所列。

表1 業(yè)務(wù)需求匯總

圖1 入庫與出庫流程

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫管理系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施主要包括RFID系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能廣播系統(tǒng)、信號(hào)指示燈、有線網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、安全監(jiān)管系統(tǒng)等。

（2）數(shù)據(jù)分析與服務(wù)層

數(shù)據(jù)分析與服務(wù)層由數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)資源層、分析與計(jì)算平臺(tái)和數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)組成。系統(tǒng)建成后，將與應(yīng)急管理部數(shù)據(jù)治理平臺(tái)、應(yīng)急管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行信息交互。具體為：①數(shù)據(jù)接入層主要負(fù)責(zé)第三方數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的接入，支持復(fù)雜多變數(shù)據(jù)源，能夠靈活高效處理各種格式的數(shù)據(jù)；②數(shù)據(jù)資源層采用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、索引庫來存儲(chǔ)、整合及管理數(shù)據(jù)，為上層提供支撐；③計(jì)算與分析平臺(tái)主要提供分布式計(jì)算引擎服務(wù)組件，為其他層提供分布式計(jì)算與分析引擎，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式并行處理數(shù)據(jù)的功能，在數(shù)據(jù)計(jì)算引擎方面提供批量離線計(jì)算框架和流式計(jì)算框架，并提供分析挖掘、多維統(tǒng)計(jì)分析、全文檢索等能力；④平臺(tái)應(yīng)用通過數(shù)據(jù)服務(wù)層的數(shù)據(jù)服務(wù)、服務(wù)接口等進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配。

（3）應(yīng)用支撐層

在微服務(wù)框架下，業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于業(yè)務(wù)域進(jìn)行了服務(wù)化拆分，應(yīng)用支撐層作為物資管理系統(tǒng)支撐平臺(tái)，提供統(tǒng)一機(jī)構(gòu)用戶、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一權(quán)限、統(tǒng)一日志等應(yīng)用支撐功能。同時(shí)應(yīng)急管理部的EGIS平臺(tái)也為上層應(yīng)用提供支撐服務(wù)。微服務(wù)是一種云原生架構(gòu)方法，其中單個(gè)應(yīng)用程序由許多松散耦合且可獨(dú)立部署的較小組件或服務(wù)組成。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要基于微服務(wù)框架，構(gòu)建了應(yīng)急資源信息管理模塊、應(yīng)急事件管理模塊、物資采購需求評(píng)估模塊、采購全流程管理模塊、需求接入管理模塊、物資調(diào)運(yùn)方案生成模塊、物資調(diào)運(yùn)管理模塊、物資分發(fā)管理模塊、倉儲(chǔ)管理模塊、運(yùn)輸管理模塊、終端配送模塊、物資回收管理模塊、數(shù)據(jù)展示模塊、輔助支撐模塊、系統(tǒng)接口、硬件資源協(xié)同模塊等。

（5）服務(wù)層

通過APP、Web頁面、大屏和其他終端等多種展現(xiàn)方式，全方位提供不同場(chǎng)景下的系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)。

（6）用戶層

用戶層主要包括應(yīng)急管理部門（救災(zāi)和物資保障司、地震和地質(zhì)災(zāi)害救援司等7個(gè)業(yè)務(wù)司局和地方應(yīng)急部門）、物資管理單位（各級(jí)救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫）、糧食和儲(chǔ)備單位、財(cái)政部門和社會(huì)力量等用戶。采用分權(quán)分域機(jī)制，實(shí)現(xiàn)用戶分級(jí)管理。

2.2 RFID系統(tǒng)概述

RFID（無線射頻識(shí)別，Radio Frequency Identification）技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可適應(yīng)于各種惡劣環(huán)境。RFID 技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便，具有非接觸、精度高、抗干擾、速度快以及適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。RFID技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，目前已被廣泛應(yīng)用于諸如生產(chǎn)管理、倉庫管理、物流管理、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、商品防偽、資產(chǎn)管理以及國防軍事等領(lǐng)域。

出庫入庫盤庫信息錄入的自動(dòng)化管理，能夠提高調(diào)撥效率。數(shù)據(jù)交換可以采用兩種方式進(jìn)行實(shí)施：（1）在線數(shù)據(jù)交換，通過固定式讀寫器將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回后臺(tái)信息系統(tǒng)進(jìn)行處理分析；（2）離線數(shù)據(jù)交換，通過手持設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)采集完數(shù)據(jù)后，導(dǎo)入至后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行處理分析。根據(jù)成本要求選擇離線數(shù)據(jù)交換。

在物資倉儲(chǔ)業(yè)務(wù)管理中（即物資調(diào)撥入庫、盤點(diǎn)、出庫、調(diào)運(yùn)等環(huán)節(jié)），實(shí)現(xiàn)多個(gè)PC機(jī)終端同時(shí)完成相應(yīng)倉儲(chǔ)業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)固定讀寫器與手持機(jī)同時(shí)使用，通過RFID或二維碼方式采集物資信息，完成物資入庫、盤點(diǎn)、出庫、調(diào)運(yùn)等倉儲(chǔ)管理。在出入庫環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)與車輛信息、IC卡內(nèi)司機(jī)信息的綁定。通過建立網(wǎng)絡(luò)專用通道，基于互聯(lián)網(wǎng)或電子政務(wù)外網(wǎng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備庫物資存儲(chǔ)、調(diào)撥信息與減災(zāi)救災(zāi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互。

在救災(zāi)物資倉庫管理領(lǐng)域，RFID系統(tǒng)以RFID標(biāo)簽為載體，作為所對(duì)應(yīng)管理物資的唯一身份ID，從入庫時(shí)安裝RFID標(biāo)簽，在應(yīng)急救災(zāi)場(chǎng)景下物資調(diào)撥指令按業(yè)務(wù)需求在線上快速流轉(zhuǎn)，救災(zāi)物資信息通過RFID設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)記錄，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、高效地按需出庫、調(diào)撥，提升救災(zāi)物資調(diào)撥效率，有效保障救災(zāi)物資第一時(shí)間送達(dá)災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)。

利用RFID實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)信息實(shí)時(shí)管理，其工作原理是在托盤、貨架、物資上安裝電子標(biāo)簽，在標(biāo)簽中寫入貨物的具體資料、存放位置等信息，并使貨架和托盤的標(biāo)簽信息一一對(duì)應(yīng)，通過出入庫門禁或手持機(jī)在倉儲(chǔ)能快速準(zhǔn)確地尋找到貨物。

RFID在倉儲(chǔ)物資管理中的應(yīng)用：（1）非接觸式的信息采集可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)化管理；（2）提供倉儲(chǔ)物資管理中物流和信息流的雙向通信；（3）可以任意書寫，滿足信息量不斷增大和信息處理速度不斷提高的需求；（4）大大提高物資出入庫管理中信息采集的自動(dòng)化程度；（5）解決了在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)貨物的相關(guān)信息進(jìn)行管理的問題；（6）具有揀貨速度快、錯(cuò)誤率低等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 系統(tǒng)組成

物資儲(chǔ)備庫物資RFID管理系統(tǒng)由基礎(chǔ)設(shè)施支撐平臺(tái)和前端支撐設(shè)備組成。RFID系統(tǒng)組成如圖3所示。

圖3 RFID系統(tǒng)組成

物資儲(chǔ)備庫RFID系統(tǒng)配置由RFID固定式、RFID手持式讀寫器、RFID管理系統(tǒng)和RFID標(biāo)簽組成。利用RFID系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物資出庫入庫信息錄入的自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)物資自動(dòng)出入庫。

每個(gè)救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫配置RFID管理系統(tǒng)、RFID固定式讀寫器、RFID手持式讀寫器以及超高頻白卡和超高頻ABS抗金屬RFID標(biāo)簽。

物資儲(chǔ)備庫物資RFID管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 物資儲(chǔ)備庫物資RFID管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

各類設(shè)備具體參數(shù)如下：

（1）RFID固定式讀寫器—超高頻RFID讀寫集成一體化設(shè)備（固定式）

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求：產(chǎn)品應(yīng)符合ISO/IEC 14443、ISO/IEC15693、ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)。

功能要求：工作頻率可調(diào)，支持高頻/超高頻兩種工作方式；具備二維碼閱讀功能；具備電子標(biāo)簽閱讀功能；具備IC卡閱讀功能；支持?jǐn)z像功能；支持無線通信功能。

技術(shù)參數(shù)要求：處理器主頻為400 MHz；內(nèi)存容量為64 MB；存儲(chǔ)器擴(kuò)展2 GB；工作溫度為-20～55 ℃；儲(chǔ)存溫度為-30～70 ℃；提供一個(gè)外置232標(biāo)準(zhǔn)串口，提供一個(gè)USB2.0接口；內(nèi)置200萬像素?cái)z像頭；支持GPRS/WiFi無線通信；識(shí)別距離≥1.5 m。

（2）RFID手持式讀寫器—超高頻手持終端

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求：產(chǎn)品應(yīng)符合ISO/IEC 14443、ISO/IEC15693、ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)。

功能要求：工作頻率可調(diào)，支持高頻/超高頻兩種工作方式；具備二維碼閱讀功能；具備電子標(biāo)簽閱讀功能；具備IC卡閱讀功能；支持?jǐn)z像功能；支持無線通信功能。

技術(shù)參數(shù)要求：處理器主頻為400 MHz；內(nèi)存容量為64 MB；存儲(chǔ)器擴(kuò)展2 GB；顯示屏2.8英寸，分辨率不低于240×320像素；工作溫度為-20～55℃；儲(chǔ)存溫度為-30～70℃；提供一個(gè)外置232標(biāo)準(zhǔn)串口，提供一個(gè)USB2.0接口；內(nèi)置200萬像素?cái)z像頭；通信功能支持GPRS/WiFi無線通信；識(shí)別距離≥1.5 m。

（3）RFID管理軟件

針對(duì)傳統(tǒng)救災(zāi)物資配送管理系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)采集非自動(dòng)化、物資運(yùn)送流程無法實(shí)時(shí)監(jiān)控、物資實(shí)時(shí)調(diào)度性差等缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了一種結(jié)合硬件和軟件的應(yīng)用系統(tǒng)，硬件主要是用來采集系統(tǒng)需要的核心數(shù)據(jù)，包括存儲(chǔ)在RFID電子標(biāo)簽中的救災(zāi)物資基本屬性數(shù)據(jù)、各種傳感器感知的救災(zāi)物資環(huán)境數(shù)據(jù)以及救災(zāi)物資位置信息，這些信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，服務(wù)器中的救災(zāi)物資管理軟件系統(tǒng)對(duì)這些信息進(jìn)行展示、分析和評(píng)估；利用這些實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分析和判斷結(jié)果，能夠?qū)φ麄€(gè)物資配送運(yùn)輸過程進(jìn)行全面的輔助決策，同時(shí)對(duì)一些突發(fā)情況進(jìn)行事先預(yù)警。該軟件提供標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用服務(wù)接口，支持多種RFID設(shè)備接入與信息交互；支持批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出；支持多種通信方式，滿足各種災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求。

（4）超高頻白卡

芯片儲(chǔ)存區(qū)：EPC，96 bit，可讀可寫10萬次；適用載波頻率：860～960 MHz。

（5）超高頻ABS抗金屬標(biāo)簽

讀寫距離：金屬表面0～2 m；芯片儲(chǔ)存區(qū)：EPC，96 bit，可讀可寫10萬次；適用載波頻率：860～960 MHz。

3 結(jié) 語

通過RFID、指示燈、視頻、智能廣播等物聯(lián)網(wǎng)軟硬件設(shè)備支撐以及硬件資源協(xié)同模塊的開發(fā)建設(shè)和系統(tǒng)集成，提高救災(zāi)物資管理工作的信息化保障能力。

（1）提升救災(zāi)物資調(diào)撥效率。通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等信息技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)急救災(zāi)場(chǎng)景下物資調(diào)撥指令按業(yè)務(wù)需求在線上快速流轉(zhuǎn)，救災(zāi)物資快速、準(zhǔn)確、高效地按需出庫、調(diào)撥、運(yùn)輸、送達(dá)，從而提升救災(zāi)物資調(diào)撥效率，有效保障救災(zāi)物資第一時(shí)間送達(dá)災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)。

（2）提升救災(zāi)物資管理精細(xì)化和便利化水平。通過RFID、指示燈、視頻、智能廣播等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)急物資管理系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)救災(zāi)物資全流程、全生命周期的信息化管理；針對(duì)災(zāi)害事件，從災(zāi)區(qū)物資需求和救災(zāi)物資供應(yīng)保障兩個(gè)維度進(jìn)行精細(xì)化動(dòng)態(tài)管理；利用移動(dòng)互聯(lián)和智能終端，提升救災(zāi)物資管理的便利性。