基于RFID技術的智能機場應用模型分析

邰俊飛 劉婕 薛建良 徐于松

【摘要】RFID技術作為物聯網的核心技術之一，成為當前研究的熱點。本文從主要倉儲管理、行李處理、電子機票和機務維修四個方面入手，結合現有技術設備手段與人員調查研究，詳細分析了現階段機場運行與管理體系的不足，以及應用RFID技術實現機場全面信息化、智能化為企業、旅客雙方帶來的效益和對整個航空運輸業服務質量的提升，進而論證了新技術應用的必要性。

【關鍵詞】RFID技術 倉儲管理 電子機票 機務維修 機場智能化

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0000-00

1.引言

射頻識別（Radio Frequency Identification ，RFID）技術，是利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。兼具壽命長、讀取距離大、標簽數據可加密、信息更改自如等優點。與互聯網等技術結合，可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享，應用于物流等行業可大幅提高管理運作效率，降低成本。國家相關部門紛紛出臺政策，推進RFID產業發展，以期盡快實現我國在RFID技術應用領域的全面起飛。

隨航空運輸日益發展，以下問題越發凸顯：

①民用航空飛速發展，機場倉儲緊張的問題日益嚴重。目前國內廣泛采用的“以人工通過閱讀器讀取貨物條碼信息”的工作方式，極耗人力和時間，且存在標簽易污損、讀取效率低等缺陷。

②難以避免的航班延誤與旅客滯留問題日趨嚴重。

③機務維修中，“用犧牲時間來保障安全”的工作模式導致長時間等待與繁瑣的操作降低了維修人員的效率。

由此得出，將RFID技術應用于倉儲管理等四個環節，實現機場運行與管理體系的全面智能化，可提高工作效率和安全性能，給機場和旅客帶來極大收益。

2.項目技術背景

2.1系統工作原理

本文所述的智能機場的主體設備選型主要考慮超高頻段的RFID設備，該頻段的設備系統通過電場來傳輸能量。超高頻段讀取距離比較遠，無源可達10m 左右，主要是通過電容耦合的方式進行實現[1]。通常，最典型的RFID系統由電子標簽、閱讀器、RFID中間件和數據管理系統（應用系統軟件）四個主要部分組成[2]。

RFID系統的工作原理如下圖所示：閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻查詢信號，當電子標簽進入發射天線工作區域時產生感應電流[3]，標簽獲得能量被激活并自動將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去[4]；系統接收天線接收到從標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行調解和解碼[5]，然后通過電腦主機送到后臺管理系統進行相應處理和控制，最終發出指令信號控制閱讀器完成不同的讀寫操作[6]。

圖2.1 RFID系統的工作原理簡圖

2.2技術優勢對比

與傳統條形碼技術相比，RFID標簽具有以下優勢[7]：

表2.2 RFID標簽與傳統條形碼對比

功能特性 傳統條形碼 RFID標簽

讀取速度 一次一個 一次多個

外形特征 固定于紙張 可嵌入、可貼附

抗污能力 抗污性差，易損壞 抗污性好，不易損壞

讀寫距離 近 根據功率可近可遠

讀寫能力 只讀 可讀可寫

信息存儲量 小 大

安全性 以篡改、仿制 不易仿制、篡改

識別率 較高 高

識別方便度 人工識別 自動識別，可穿透識別

利用率 一次性使用 可重復讀寫十萬次

2.3技術應用的必要性

本文研究結合了問卷調查與機場工作人員調研等輔助手段。

2.3.1問卷調查

問卷調查的目的是對基于RFID技術的智能機場進行可行性、必要性研究。主要從旅客的角度，調查現階段民眾對機場服務的滿意度和需求度的狀況，從而分析建立智能化RFID管理系統的必要性。問卷內容涉及機場服務中的行李處理、登機流程等，采取形式為網上問卷。

對最終收回的167份有效問卷進行數據分析可以得到，超過70%民眾希望機場接受更多自助式服務使登機流程更為便捷；近90%的人認為現行行李處理系統效率有待提高。而將RFID技術應用到行李處理系統和電子機票，可有效提高機場行李處理系統的效率，縮短登機時間，尤其是當發生航班延誤等特殊情況時，自助式服務可減少旅客等待時間；而通過對電子機票的管理，旅客能夠得到及時有效的提醒，減少誤機等情況的發生。

2.3.2機場工作人員調研

在對機務維修工作人員進行的采訪中了解到，在實施“工具責任到人”的管控過程中，大部分時間被工具的借還和等待占據。在絕對不影響安全的前提下，引進智能化管理運行方式十分必要。

3.應用模塊設計

3.1倉儲數字化管理

3.1.1應用模型

基于超高頻RFID的倉儲管理系統有倉儲管理數據庫和RFID系統組成，包含RFID閱讀器對入庫|出庫物品信息采集和同步數據庫兩個過程[8]。閱讀器通過讀取標簽的EPC存儲數據，建立標簽與物品信息的關聯，使便攜式服務終端獲得物品信息，實現對物品存儲動態的隨時記錄和與數據庫同步更新。物流完成后可通過解除標簽與物品的綁定實現對標簽的回收。

倉儲數字化管理的設備邏輯結構如下圖所示：

圖3.1.1設備邏輯結構圖

3.1.2應用優勢

在倉儲管理中，將系統制定的收貨計劃、取貨計劃、裝運計劃等與RFID技術相結合，能夠高效地完成各種業務操作[9]，增強了作業的準確性和快捷性，提高了服務質量，降低了成本，節省了勞動力和庫存空間，同時減少了整個物流中由于貨物誤置、偷竊、損害和庫存、出貨錯誤等造成的損耗[10]。同時，通過商品登記自動化，在庫存盤點時降低人力成本和物品丟失風險，由此實現物流提速，從而最大限度的減少儲存成本，保證空運的快速性和安全性。

3.2行李智能管理

3.2.1應用模型

主要由行李物品識別模塊、信息處理及行李跟蹤監控模塊、本地數據庫存儲模塊以及用戶模塊組成[11]。

旅客辦理托運時，行李將被貼上內含EPC代碼的電子標簽，存有行李類別、旅客聯系方式等詳細信息。安檢入口裝有可識別EPC碼的探測器，出口裝可將安檢狀態數據寫入標簽得閱讀器。后經數據采集接口，將行李物品的EPC碼分別輸入相應模塊，實現行李分揀傳送和數據實時更新。設備邏輯圖如下：

圖3.2.1 行李處理設備邏輯圖

3.2.2應用優勢

與傳統的條形碼相比，RFID標簽具有數據的遠距離讀寫、數據存儲量大、耐環境性、可回收等明顯優勢[12]。將之應用于行李處理系統，對機場而言，可節約人力成本，避免人為失誤，加速行李分揀效率并提高準確性。同時可實現對行李的位置狀態的實時監控跟蹤，有效降低行李丟失率。對旅客而言，可方便快捷的通過手機登便攜終端設備，及時查找自己的行李避免錯拿或丟失。

3.3電子機票

3.3.1應用模型

本項目中擬實現一種用戶實名制的智能卡牌作為電子機票的方案。旅客購票后，信息將存儲于網絡數據庫中，機場各入口及人流必經點位置裝有RFID讀取器對信息進行讀取。應用中心將處理旅客信息，并將必要信息寫入旅客所持電子機票中，同時通過通訊服務器發送至旅客手機上，從而通過安檢完成登機流程。

圖3.3.1 電子標簽功能邏輯圖

3.3.2應用優勢

電子機票是不易污損的制式卡片，使用壽命大于十年，符合環保要求，可避免紙質機票的紙張浪費。對旅客而言，使用電子機票可減少持有眾多紙票的麻煩，在航班延誤時自助、快速、準確的辦理相應手續，節省寶貴時間。對機場而言，可以節約人工成本，提高工作的效率和準確率，提高安全性，便于進行統一管理。同時還可以簡化退票、改簽等業務流程，緩解旅客焦慮情緒、減少沖突，便于維護機場安全秩序。

3.4機務維修與零部件管理

3.4.1應用模型

因為工作的復雜性、工作量大而維護時間有限，機務人員往往要面對眾多工作卻沒有時間完成的局面，以致出現情緒焦躁而易于出現差錯。將RFID技術應用于機務維修工作，首先應實現飛機零部件的數字化管理。需要建立兩個系統，一是包含信息收集、數據庫服務器和指揮的任務管理系統；二是維修工具的借用管理系統[12]。工具貼上電子標簽，工具房裝閱讀器，以便隨時記錄詳細借用信息并與數據庫同步。任務指揮系統是一種記錄了各種飛機部件維護規范過程，可根據動態信息選擇最佳方案維護，輔助機務人員完成任務的算法。具體關系如圖所示：

圖3.5.2 維修過程邏輯關系圖

在整個維護過程中，RFID系統采集航材和維系工具的儲藏和使用信息并反饋到任務指揮系統進行綜合，輔助機務工作人員動態維護，提高工作效率和操作準確性。

3.4.2應用前景

機務維修是人為差錯的重災區，而減少人為差錯的舉措就是引入自動化，電子化。飛機類型、型號眾多導致了查找所需零件的困難低效。引入數字化后，有助于維修人員快速準確找到零件，減輕工作負擔，緩解工作壓力；且便于對維修過程的動態監控，規范維護過程。從而提高維修的安全性和可靠性。

4.總結與展望

4.1未來發展前景

將RFID技術應用于機場的運行與管理體系建設當中，實現機場的全面智能化，預期會達到以下幾點：

①實現物流信息自動化，降低勞動成本，提高庫存空間利用率；

②提高安檢速度，通過實時安全監控有效遏制惡性事件的發生，及時發現并消除安全隱患；

③發生航班延誤或取消等情況時，有效緩解旅客焦慮情緒，有利于維護機場秩序；

④有效提高飛機過站檢查、故障排除工作的效率，對維護工作進行實時監測。

4.2結束語

將RFID技術應用于倉儲管理、行李處理、電子機票和機務維修，將提高各項工作的安全性和可靠性，簡化處理流程，使之更為智能化、人性化，從而保證空運的便捷高效，提升民用航空業的整體實力和工作效率，實現效益最大化。雖然RFID技術在機場各方面的應用前景被普遍看好，但大規模應用將可能面臨基本驗證機制存在缺陷、系統建立的初期成本高、技術標準不統一、運行初期人員不適應等問題。

參考文獻

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