[ 導讀 ] 據《硅谷》雜志2012年第18期刊文稱，根據目前鐵路堆場現狀和物聯網的技術特點，對物聯網模式下的鐵路堆場管理系統的體系結構，堆場出入門管理和內部操作進行設計和分析，并對各子系統涉及的相關技術進行討論，該方案可有效提高鐵路堆場的工作效率，提高整個系統管理的自

據《硅谷》雜志2012年第18期刊文稱，根據目前鐵路堆場現狀和物聯網的技術特點，對物聯網模式下的鐵路堆場管理系統的體系結構，堆場出入門管理和內部操作進行設計和分析，并對各子系統涉及的相關技術進行討論，該方案可有效提高鐵路堆場的工作效率，提高整個系統管理的自動化水平。
　　0引言
　　鐵路堆場一般是依靠鐵路沿線進行建設，方便集裝箱的裝卸，而目前堆場對集裝箱的管理，跟蹤和調度一般是基于集裝箱的箱號進行圖像識別或人工手動記錄的方式。采用圖像采集方式對箱號進行識別，容易受到外部環境的影響，比如天氣，箱體污損等。而使用人工記錄方式則是工作方式落后，效率低，工作量大，出錯率高，信息質量難以保證，信息反饋不及時，不便于實時掌控集裝箱存放狀態，惡劣環境或天氣下更增加了人工操作的困難。物聯網是將各種信息傳感設備，比如射頻識別（RFID），紅外傳感器，全球定位系統，激光掃描器等各種信息傳感設備與互聯網結合起來構成的一個巨大網絡，來進行信息的通信和交流，以實現對物品的識別，跟蹤，定位和管理。物聯網的相關技術在我國鐵路系統中已早有應用，如對車號的自動識別，動態管理等，并且取得了較好的使用效果，鑒于目前鐵路堆場管理相對落得的特點，將物聯網技術引入將能夠有效提高堆場運轉效率，提高信息化水平，同時也需要我們對技術細節進行研究。
　　1物聯網模式下鐵路堆場管理系統體系結構
　　按照目前標準，物聯網分為三個層次：應用層，網絡層，感知層。應用層主要是計算機終端，數據庫服務器等，進行數據的接收，分析和處理，向感知系統其他終端下達指令。網絡層是依靠現有的網絡，如因特網，移動網絡等將應用層和感知層之間的通信數據進行安全可靠的傳遞。感知層主要包含一些無線傳感設備，RFID標簽和讀寫器，狀態傳感器等。
　　基于物聯網部分技術已經在鐵路系統中有所應用，以及鐵道部之前建立的集裝箱運輸追蹤管理系統和鐵道部中央數據庫管理系統已經在全國構成了一個信息化程度很高的網絡，結合物聯網的三個層次，物聯網模式下的鐵路堆場管理系統中應用層和網絡層已經有很好的基礎，我們在感知層上著重進行完善，利用RFID技術，對系統進行改造即可構建起一張強大的鐵路系統中的物聯網。
　　RFID射頻識別是英文“RadioFrequencyIdentification”的縮寫，是一種非接觸式的自動識別技術，可以實現對靜止或移動物體以及人員的自動識別。它可通過射頻信號自動識別目標并且獲得相關的數據信息，整個過程不用人工[FS:PAGE]進行干預，具有可以識別高速運動的物體并可同時識別多個目標的能力，可以在各種環境下工作，非常適合應用在鐵路堆場集裝箱的管理操作中，根據其結構和使用頻段又分成多種類型，這里不再詳述。在堆場中我們通過在集裝箱上加上RFID標簽（它是由芯片和天線組成，每個標簽都有約定編碼格式的唯一編碼，通常附著在物體上用來標識對象，一般分為有源，無源和半無源三種），使用相應的讀取設備，完成感知層的信息感知過程。通過RFID技術構成真正意義上的物聯網模式下堆場管理系統，此系統還應包含登錄系統，數據庫系統，查詢系統，出入門管理系統，場內操作系統這些子系統。接下來我們對感知層的兩個子系統進行重點研究。
　　2物聯網技術在堆場出入門管理中的應用
　　堆場的出入口管理是整個堆場管理系統中非常重要的一個環節，這個環節做得好壞直接決定堆場內集裝箱信息的完整性和準確性。鐵路堆場的出入口又分為鐵路出入口和公路出入口，整個原理基于門禁管理又高于門禁管理。鐵路出入口是運送集裝箱列車進出堆場的唯一通道，每次運集裝箱數量較大，我們需要用RFID設備在進出場時對集裝箱進行無線自動識別，根據現有的設備技術可以當列車運行在一定速度下對箱體的標簽進行讀取，同時使用雙天線或雙閱讀器的方式來保證讀取信息的完整性和可靠性。公路出入口的管理則是集裝箱運輸中鐵路和公路的分界點，所以這一環節要進行嚴格管理控制，否則容易出現集裝箱丟箱，跟蹤中斷，失控等情況，這里主要是結合門禁設備在門口上方和兩側架設RFID設備讀取集裝箱信息并在系統中核實，嚴格控制集裝箱的出入。
　　在整個管理過程中，我們涉及到對一些物聯網設備的安裝，比如集裝箱上RFID標簽的安裝，為了保證能夠準確讀取標簽上的集裝箱信息，我們一般在集裝箱的上部，兩側和前后門處安裝5個相同的包含本集裝箱特征信息的標簽。RFID閱讀器的安裝一般在列車和卡車的進出口都要安裝閱讀器和標簽閱讀器天線，將讀取的信息及時導入系統，保證在系統中及時對出入堆場的集裝箱信息進行登記和處理。
　　在物聯網模式下鐵路堆場的出入口通過使用RFID射頻識別技術，可自動實現對進出場列車的車號以及集裝箱號進行識別，實現出場列車號與箱號的綁定，對集裝箱卡車和裝載的集裝箱進場出場時間，車號，箱號等有關信息自動讀取和處理，并且及時將這些信息傳送到應用層的管理系統的數據庫中，即可實現對集裝箱的隨時查詢操作，以及某時間段集裝箱的進出場情況，還可實現特殊情況下對某些[FS:PAGE]集裝箱進行追蹤查找及相關費用結算等操作。
　　3物聯網技術在堆場內部操作管理中的應用
　　堆場內部的管理主要有堆場實際操作和信息查詢管理構成，實際操作主要包含指揮調度，裝卸移動，以及堆場的巡視檢查。信息查詢管理主要包含集裝箱位置查詢，集裝箱的信息查詢和集裝箱信息管理。在堆場中對集裝箱進行調度一般使用龍門吊或正面吊，我們將物聯網技術引入到整個管理過程中，就需要在龍門吊和正面吊的吊鉤上面安裝RFID讀取設備，結合現場工作人員手持RFID讀取設備進行配合使用。通過標簽讀取設備迅速將集裝箱信息讀取并導入系統中進行比對，確認進行相應的操作。這里會涉及到物聯網環境下自動識別系統的相關技術，如微波反射，多線程多目標轉存轉發，數據冗余校驗等來保證信息識別的準確性，暫不做詳細討論。
　　物聯網模式下堆場內部管理主要通過應用層的中央處理系統對場內集裝箱進行調度控制，通過終端閱讀器對集裝箱標簽的識別，完成對場內集裝箱的監控，并可對其進行定位，對裝卸，挪移等操作進行記錄，方便在系統中進行查詢，
　　在集裝箱自動識別系統進行工作的時候，由于堆場內部集裝箱存放比較集中，可能會有多個標簽同時位于閱讀器的識別范圍內，閱讀器啟動后所有標簽都可能會同時向閱讀器發送信息，導致信號沖突，數據之間相互干擾發生碰撞，這時怎樣讓閱讀器正確讀取信息就是個問題。另一種情況就是當多個閱讀器同時讀取到相同標簽發送的信息并傳送給管理系統，同樣造成信息的干擾，這就是物聯網技術中RFID系統的碰撞問題，解決這些碰撞的算法就是反碰撞算法。RFID系統中常見的反碰撞算法通常有：頻分多路法，空分多路法，時分多路法和碼分多路法。具體還有ALOHA算法，時隙ALOHA算法，動態時隙ALOHA算法。以及二進制搜索算法，動態二進制搜索算法，后退式索引算法，改良二進制樹搜索算法。這些都是目前RFID技術人員研究的熱點問題，并且還在不斷改進。在我們整個堆場管理系統中要根據實際情況采用合適的算法。
　　4結語
　　從以上分析可以看出物聯網技術在鐵路堆場中的應用具有切實的可行性，通過使用RFID技術，可以大大提高堆場的出入口效率，提高堆場內部操作管理的自動化水平。在物聯網技術在鐵路堆場管理系統中進行應用的過程中還有很多問題值得研究和解決，但我們可以看到通過物聯網技術的引入必將對鐵路堆場內部現有工作流程帶來巨大變化，工作效率的提高和更有效的跟蹤管理，從而帶來巨大的經濟效益和社會影響。
　　作者簡介：
　　[FS:PAGE]肖廣娣，畢業于莫斯科大學計算數學與控制系，現在蘇州大學任教，研究方向：物聯網，導航制導與控制；凌云，教授，畢業于西南交通大學計算機專業，蘇州大學計算機科學與技術學院副院長，研究方向：計算機網絡與信息安全。

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