海關集裝箱貨物可視化監管的安全智能鎖研究與應用

馮發旗　孫卓君

摘 要：海關集裝箱監管貨物轉關運輸、關區內轉場（碼頭）集裝箱監管運輸、特殊監管區域間集裝箱貨物流轉、出口拼箱集裝箱貨物進港區運輸的途中監管一直是海關物流監管關注和防范執法風險的重點。引入基于物聯網技術的安全智能鎖，介紹了安全智能鎖的發展、安全需求、基本架構，并對安全智能鎖一體式和分體式進行了比較分析，通過建設可視化安全智能鎖監控系統應用實例，闡述海關利用安全智能鎖進行集裝箱貨物途中監控的具體功能和應用效益，探索出一條海關集裝箱監管貨物關鍵監控節點的可視化監管、智能化監控的新型監管模式。

關鍵詞：海關；集裝箱；可視化監管；安全智能鎖

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）06-00-04

0 引 言

集裝箱貨物運輸作為一種現代化運輸方式，因其具有明顯的優越性而普遍適用于海關監管貨物的公路運輸。近年來，海關為了支持外貿穩定增長相繼推出了“屬地申報，口岸驗放”和實行“一次申報、一次查驗、一次放行”等一系列配套措施，要求做到貨物應轉盡轉。目前集裝箱轉關貨物主要使用傳統的機械式一次性海關鉛封封志，采用人工操作、肉眼辨認實施對集裝箱進行施封、驗封及解封，這種傳統的監管模式由于完全由人工干涉，效率低、隨意性大；而且鉛封封志安全性低，安全性差，易仿制仿冒，不法分子私開關鎖或仿制關鎖走私貨物的情事時有發生；此外，關區內轉場（碼頭）集裝箱監管運輸、特殊監管區域間集裝箱貨物流轉、出口拼箱集裝箱貨物進港區運輸等業務逐年增加。鑒此，亟需引入基于物聯網技術的安全智能鎖系統，利用無線射頻識別、輔助空間定位、GPRS、GIS、信息化管理系統，最終實現對海關集裝箱監管貨物的主動、全時空、全方位的可視化監管。

1 安全智能鎖系統

1.1 安全智能鎖定義

安全智能鎖（Secure and Smart Lock）指用于鎖閉集裝箱和廂式貨車箱門的，可進行對外無線通信、標識碼自動識別、操作指令授權認證、鎖桿施封和解封、數據傳輸安全、實現物流全程安全監控與報警的鎖具。安全智能鎖兼有機械鎖、信息鎖雙重功能，具有唯一的電子身份識別號，可實現監管途中可視化監控。

1.2 安全智能鎖發展概況

安全智能鎖概念，最早是由美國Savi公司提出智能化監控，采用無線射頻技術，在貨物陸路運輸的過程，實時傳輸集裝箱箱門信息的信息系統。并在此基礎上于2007年5月形成了ISO18185的國際標準，該標準中的空中接口協議、防沖突算法、近場藕合定位等技術引用了Savi公司的專利。

在國內，2006年9月20日黃埔海關啟動粵港直通貨運車電子關鎖運行試點，進一步推進了粵港貨物電子通關，首次將電子關鎖應用于海關途中監管。

2012年11月，為了進一步提高安全性，中國海關在電子關鎖的基礎上采用了中國電子口岸國產安全芯片，形成了安全智能鎖，從根本上防止不法分子造假。《海關總署公告2012年第55號》頒布了海關行業標準：《海關物流監控前端集成系統建設》。

1.3 安全智能鎖系統基本架構

從技術架構上來看，安全智能鎖系統可分為三層：感知識別層、網絡構建層及綜合應用層，安全智能鎖可視化系統構架如圖1 所示。

圖1 安全智能鎖可視化系統構架

（1）感知識別層。主要實現集裝箱監管信息的采集，由數據采集子層，短距離通信技術和協同信息處理子層組成。感知層通過安全智能鎖、閱讀器、車載GPS終端、閘口RFID識別分別采集集裝箱箱門信息、車輛信息及閘口進/出門信息并傳入網絡層。

（2）網絡構建層。主要實現集裝箱監管信息的傳遞、路由和控制，經過初步處理的集裝箱數據、車輛數據、閘口進/出門數據，并在此基礎上疊加倉庫、碼頭（港務）及海關內部的數據并傳輸到應用層，包括互聯網、無線通信網等。

（3）綜合應用層。綜合應用層主要對信息資源進行采集、開發和利用，主要為海關關員提供業務數據傳輸與處理、功能展示、軌跡回放、預警功能等各種集裝箱監管相關綜合業務服務，其中根據集裝箱監管的實際需要，提供了多種預警提醒，實現主動監管、可視化監管。

1.4 安全智能鎖一體式與分體式技術實現比較

安全智能鎖技術實現方案主要包含一體式與分體式兩種，一體式鎖體包含微處理器、RFID、GPS、GPRS、信息安全認證等功能模塊；分體式鎖體只包含微處理器、RFID、信息安全認證等功能模塊，信息傳輸要依托車載GPS、GPRS通訊模塊，具體見表1。

根據以上比較得出分體式安全智能鎖具有電池續航能力好，成本低兼容性強，外觀小的優點。

1.4.1 電池續航能力

在滿足可視化監控需求的前提條件下，由于采用承運車輛的車載終端GPS信息及GPRS數據傳輸鏈路，大大降低了安全智能鎖的功耗，超長待機時間長達2年，適合關區間路途較遠的集裝箱貨物監管運輸，降低了使用成本與維護成本。

1.4.2 成本低兼容性強

兼容交通部車輛定位終端的數據傳輸協議，使用中繼器與原有車載終端設備通訊，可以充分利用原有投入設備，實現車輛與集裝箱綜合捆綁監管；監管數據傳輸與原車輛管理數據使用相同的傳輸協議，有效降低數據傳輸費用。

1.4.3 外觀小型化

由于降低了本身功耗，減少了電池體積，從而大大減小了設備體積，防水防塵設計適合長期室外使用，方便安全智能鎖設備與其他商業封志一起施封、解封。

綜上所述，在滿足相同需求的情況下，分體式安全智能鎖，功耗、可維護、體積、成本上、操作上都有一定優勢。因此，在日常的監管需求中，對于已安裝車載終端并長期從事海關監管相關業務的車輛建議使用分體式安全智能鎖，成本低，維護簡單；對于偶爾從事海關監管業務的未安裝車載終端車輛，建議使用一體式安全智能鎖。

2 安全智能鎖在可視化監管中的應用

2.1 集裝箱安全智能鎖可視化監管特征

（1）要與外部自動交換的接口或平臺，實現集裝箱監管信息的自動采集（感知識別層）；

（2）要有自動識別與集裝箱監管信息數據傳遞、路由和控制的網絡構建層，確保數據同步流動、實時控制自動識別和數據采集（AIDC）；

（3）自動跟蹤技術確保在集裝箱運輸途中精確定位與迅速查找，主要包括地理信息系統技術與空間定位系統技術；

（4）在此基礎上最后形成與海關物流監控系統（包括卡口管理系統）緊密結合的一個信息互聯互通、數據共享的可視化安全智能鎖集裝箱監管平臺。

2.2 集裝箱安全智能鎖可視化監控系統架構

集裝箱安全智能鎖可視化監管平臺是在原有物流信息監控系統的基礎上，由安全智能鎖系統、車輛監控系統（GPS）、智能閘口系統、電子地圖顯示（GIS）系統整合而成；全面獲取集裝箱物流監管關鍵節點的“物流鏈信息”和運輸工具實時位置和移動軌跡，采取“監控驗證信息”進行分析比對，實現對集裝箱物流鏈全程的智能預警監控；結合配套的海關監管業務流程和相關制度與操作規程，構建基于物聯網的集裝箱貨物可視化安全智能鎖監管體系，體系架構如圖2所示。

圖2 集裝箱安全智能鎖可視化監控系統架構

2.3 集裝箱安全智能鎖可視化監控系統介紹

在安全智能鎖集裝箱可視化監管預警應用基礎上，寧波海關成功開發了“寧波海關集裝箱安全智能鎖可視化監控系統”（安全智能鎖監控平臺），該監控平臺主界面如圖3所示。

圖3 集裝箱安全智能鎖可視化監控系統主界面

2.3.1 基于安全智能鎖的動態監管功能

（1）獲取實時智能安全鎖數據，實現集裝箱動態監控功能利用安全智能鎖、車載閱讀器與GPS車載終端，采集集裝箱箱門信息與車輛信息，并通過電信網絡實時傳輸至后臺系統，通過后臺系統加工實現集裝箱狀態、車輛位置、軌跡等動態監控功能。

（2）結合車輛監控綜合監管功能在物流監控中心，海關監控人員結合寧波海關車輛監控系統實時分析系統中的集裝箱動態信息和預警信息，實時進行車輛信息核實，互為補充，互相印證。

2.3.2 電子地圖顯示系統功能

根據集裝箱車輛動態信息信號，實現按比例尺在電子地圖上準確繪制標示實時監控位置的功能，結合海關物流監控的實際需要，將集裝箱監控系統中集裝箱相關的車輛信息、駕駛員信息、車隊信息數據進行系統整合，通過加工制作的電子地圖以形狀不同、顏色變化實時顯示車輛類型、速度、經緯度坐標等基本信息。

2.3.3 智能鎖安全鎖管理預警、處置功能

（1）整合港務數據，實現集裝箱信息監控功能；

（2）疊加海關審批信息，實現施封、驗核、異常解鎖、途中超時等預警功能；

（3）結合車輛監控系統，實現監控信息比對功能；

（4）結合卡口電子驗封有效范圍，實現進卡口物理解鎖報警功能，避免安全智能鎖設備出境。

3 效 益

從2011年9月開始，寧波海關利用集裝箱貨物可視化安全智能鎖監控系統實現出口拼箱場站至各集裝箱碼頭的在途運輸可視化監管。當年安裝安全智能鎖設備進行監管的車輛共計287輛，對14409車次的集裝箱車輛進行了途中監管；2013年啟動轉碼頭國際中轉箱的在途運輸可視化監管試點，試點應用涉及7個碼頭，業務量規模達15萬箱次/年。

使用安全智能鎖可視化監管可以實現海關轉關或直通貨物的實貨放行，在貨物轉關或直通運輸途中實時記錄集裝箱貨物非法出箱時間和出箱次數，并與GPS聯動實時報警，有效防止了犯罪分子途中卸貨、換貨的可能性，威懾和打擊了走私、騙稅、騙匯等違法行為，在減輕海關查驗工作量的同時，提高了通關效率，方便企業通關作業發揮了十分積極的作用。

3.1 整合資源，實現動態、可視化監管

通過集裝箱貨物可視化安全智能鎖監控平臺，實現轉關運輸管理、轉場（碼頭）管理等子系統的一體化操作，不但能實現集裝箱監管車輛的運行狀態在監控平臺上集中體現，還可以通過點擊集卡車圖標就能及時掌握該集卡車向海關申報信息，途中監管施、驗封信息以及各種預警信息，嚴密海關監管，實現對進出口物流實行全方位、可視化管理和對進出口物流的有效跟蹤監控。

3.2 提高效率，節約監管成本

徹底改變了傳統機械鉛封全過程采用人工操作，肉眼識別的落后、繁瑣、費時、費力的監管方式，轉變成全程自動操作，24小時監控，大大降低了現場關員和武警的人工操作量，減少信息輸入錯誤，節省了人力成本，提高了效率。

3.3 由單一監管、被動監管轉化為差異化監管、主動監管

一方面系統實現海關監管車輛與監管貨物一體聯動的業務監管，提高相關監管資源分配的針對性、有效性和智能化水平，使海關的監管工作由原先被動監管轉為主動監控、全面監控；另一方面通過加強監控力度，深化對車輛、貨物、監管場所、運輸企業的差異化管理，進一步合理分配監管力量，將監管資源向高風險監管對象和環節傾斜。

4 展 望

安全智能鎖是基于海關監管需求研制的，主要應用于海關集裝箱貨物運輸監管，如進出口轉關、區港聯動、直通關等。也可應用于具有途中運輸安全需求的多個領域，如武器、油品、煙草、金融等一切貴重敏感物品的途中監管。為了讓安全智能鎖更好地適應各種環境下的可視化監管要求，目前尚需解決和完善以下問題：

（1）電源續航能力：無線定位和遠程傳輸是安全智能鎖的基本功能。在啟運地，一旦一體式安全智能鎖施封上鎖，無線定位和遠程傳輸模塊開始工作，接收并更新鎖體的GPS信息、施解封信息、報警信息，登陸網關定時和網關通信，直至到達指運地解鎖后無線定位和遠程傳輸模塊才停止工作。因此為保證安全智能鎖能夠長時間使用，除了使用高容量的電池，必須采用合適的低功耗控制技術防止監管途中電池耗盡。

（2）抗干擾能力：抗干擾指的是閱讀器和安全智能鎖之間的無線通信需要抗干擾措施，海關卡口一般存在多條車道，相鄰幾條車道可能存在同頻干擾，因此在技術設計中要提高通信速率、增加通信信道，以提高無線通信的可靠性與頻率資源的利用率，從而避免安全智能鎖無線通訊過程中的相互干擾。

（3）緊急開啟功能：緊急開啟接口是應對電子鎖失靈的必備技術措施，電子密匙在沒電或SIM卡無信號等特殊情況下，可使用“后門”密匙打開，密匙授權可以根據實際情況由監控中心授權，因此也需同時考慮“后門”技術帶來的安全隱患。

（4）北斗導航兼容：目前一體式安全智能鎖一般利用GPS定位系統，有的已采用雙模技術，但價格較高或體型偏大，雙模定位可以充分利用北斗導航衛星定位系統的長處，精度和可靠性更強。

5 結 語

物聯網技術已成為海關加強監管的重要手段之一，寧波海關利用科技手段轉變傳統監管理念，對集裝箱貨物可視化安全智能鎖監管應用進行了長達4年的有益探索，一方面滿足了海關對集裝箱監管貨物途中實時監控的要求，延伸了海關監管時空，減低了海關執法風險；另一方面保障了企業集裝箱貨物運輸的安全性，降低了物流成本；取得了顯著的社會和經濟效益，也為安全智能鎖早日取代傳統一次性鉛封并在全國轉關監管領域推廣應用打下了堅實的基礎。

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