RFID電子封條在高雄港，貨柜安全防護更有效率(上)

　　高雄港每年有一佰萬只以上之轉口柜進出口，因港區(qū)地理環(huán)境區(qū)分為五個貨柜中心，轉口柜裝卸船時須運出港警查驗登記站，經由課稅區(qū)運往其他貨柜中心，私梟經常利用此港口特性在運送途中從事調包走私，最近10年，海關平均每年緝獲轉口柜重大走私桉件約9件，顯示走私相當猖獗，海關不得已采用人工押運措施，每年押運之轉口柜約四、五萬只，航商每年需支付可觀之押運費用。為減低航商營運成本、加速貨柜通關及提升高雄港國際競爭力，臺灣“行政院”經濟建設委員會于九十二年五月二十九日召開“結合港區(qū)登記站影像辨識系統(tǒng)與柜動庫系統(tǒng)”（又稱轉口柜免押運計畫）會議，歷經數(shù)次協(xié)商，最后決議以科技設施取代人工押運，由高雄“港務局”負責建置“影像辨識系統(tǒng)”以自動辨識貨柜及拖車號碼、“人車資料讀取系統(tǒng)”以自動自動辨識司機身分證號碼，由海關負責建置“電子封條監(jiān)控系統(tǒng)”以自動辨識 RFID 電子封條號碼，俟高雄港自動化門禁系統(tǒng)建置完成，因可對轉口柜之司機、拖車及貨柜進行全面監(jiān)控，且RFID電子封條之晶片記憶體含有不可更改之唯一ID號碼，無法被偽造，故海關可放心的將押運之轉口柜交由自動化門禁系統(tǒng)控管，屆時“高雄港轉口柜免押運計畫”即可實施。
 
　　高雄“關稅局”自93年至95年共辦理4次“電子封條監(jiān)控系統(tǒng)”招標采購，惟得標廠商之讀取率始終未能達95％之合格標準而宣告失敗，主要原因為臺灣省內廠商對被動式電子封條之長距離讀取準確度與穩(wěn)定度之關鍵性技術尚未掌握。臺灣“行政院”經濟建設委員會乃指示經濟部技術處從事技術面評估，嗣評估結果認為可行，決定由臺灣“經濟部”技術處以科專計畫方式委由中山科學研究院與資策會協(xié)助高雄關稅局建置“高雄港轉口柜RFID電子封條押運示范系統(tǒng) ”。
 
 
　　挑戰(zhàn)技術極限與創(chuàng)新應用 
 
“高雄港轉口柜RFID電子封條押運示范系統(tǒng)”簡介：
 
一、 建置環(huán)境與需求
 
　　不同于物流與其他領域之RFID應用，高雄關稅局之系統(tǒng)具有下列嚴峻條件與系統(tǒng)需求是導致過去失敗之主因：
 
　　基于成本與回收機制尚未完整，被動式RFID系統(tǒng)規(guī)劃需克服最遠達7公尺之有效讀取距離。
 
　　不停等且車速60公里/小時快速通過查驗站時，在200ms瞬間需完成至少95%以上讀取率。
 
　　金屬背景條件不一致及加封位置變異之所有各式貨柜鎖均需讀取之挑戰(zhàn)。
 
 　　高雄港室外高溫、高鹽分、潮濕及多颱風惡劣狀況下，現(xiàn)有RFID硬體須能支持系統(tǒng)維持全年、每天24小時運作。
 
　　系統(tǒng)須達成高可靠度工作并與現(xiàn)有高雄港務局之On line影像辨識系統(tǒng)完整跨接結合運作，且不能影響現(xiàn)有系統(tǒng)之限制對RFID系統(tǒng)建置之技術瓶頸克服。
 
二、全系統(tǒng)設計
 
　　目前臺灣省內外貨柜安全仍以無防偽功能之機械結構鎖佔大多數(shù)，而在國外運用無法復制有唯一識別碼特性之RFID解決方案，大多數(shù)都是應用大約比傳統(tǒng)貨柜封條之價格多出約四十倍的主動式RFID 來解決，而其唯一較符合經濟效益的使用方式就是再回收使用，但如此更增加了額外的追蹤與管理之行政成本。
 
　　除此之外，主動式系統(tǒng)也必須考慮電池續(xù)電等技術上的問題，因此造成主動式RFID 電子封條難以被大量廣泛的應用。而現(xiàn)行轉口貨柜進出港區(qū)須配合海關執(zhí)行人工押運，目前的作業(yè)流程既耗費人力也可能讓走私集團有可趁之機；電子封條監(jiān)控系統(tǒng)即運輸業(yè)人員于貨柜卸船進儲或裝船出口時，加封RFID電子晶片封條，電子封條讀取設備讀取RFID電子晶片封條的加密資料并儲存于電子封條監(jiān)控系統(tǒng)；當貨柜車運抵港警查驗登記站時，透過系統(tǒng)整合介面取得電子封條內碼加密資料，再與原自動化門禁管制系統(tǒng)接收之車牌柜號、駕駛身份等資料，同步進行比對，以確保人員、貨物不被調包。
 
　　藉由被動式RFID電子封條內全球唯一而無法偽造之晶片碼，可分別由 RFID手持機讀取及在貨柜車不停等情況下通過港區(qū)自動化車道，被已安裝在門哨之固定式RFID 讀取器讀取及自動辨識，而達到自動化安全押運效益，一旦貨柜車之被動式RFID電子封條被破壞或未封妥或剪斷即無法讀取，為安全性極高之貨柜運輸押運方式，符合全球貨柜運輸之發(fā)展趨勢。

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圖1、系統(tǒng)架構與主要項目

三、 資訊流設計
 
　　高雄港貨柜押運係透過柜動庫系統(tǒng)以電子資料交換方式傳送進口貨柜清單及押運轉口貨柜清單給運輸業(yè)者及高雄港務局自動化門禁管制系統(tǒng)，告知須向海關申請押運之貨柜，并由運輸業(yè)人員于貨柜卸船進儲或裝船出口時，加封本桉之RFID電子封條，碼頭貨柜集散站業(yè)者于貨柜車拖離管制站時，將貨柜（物）運送單（C/N）出站訊息傳送柜動庫系統(tǒng)，并由柜動庫系統(tǒng)分送至港務局自動化門禁管制系統(tǒng)。貨柜車運抵起運地查驗登記站時，由電子封條讀取器讀取加封于貨柜之RFID電子封條資料，并將讀取之電子封條明碼資料與自動化門禁系統(tǒng)接收來自柜動庫系統(tǒng)之資料比對，如有比對不符或無法正常讀取時，自動化門禁管制系統(tǒng)即發(fā)出警訊，由港警或海關進行異常處理。如讀取無誤或異常處理完畢后，貨柜車可快速通過港警查驗登記站，并透過自動化門禁管制系統(tǒng)將貨柜（物）運送單（C/N）出區(qū)訊息以電子資料方式傳送目的地之港警查驗登記站及柜動庫系統(tǒng)，在查驗站之RFID讀取及與OCR辨識柜號比對結果將分別傳送至柜動庫與及時監(jiān)控系統(tǒng)，而當裝船結桉時，柜動庫系統(tǒng)會透過封條管理系統(tǒng)傳送AY/AL動態(tài)資訊予監(jiān)控系統(tǒng)，表示該筆封條資料已被核銷。

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　　圖2、系統(tǒng)與高雄港、高雄關線上已運作系統(tǒng)資訊流整合

四、 電子標籤讀取系統(tǒng)參數(shù)與性能模擬

      對于判別標籤是否能被讀取器讀取到，和標籤回應的訊號能量有關， 利用可進行分析、視覺化及發(fā)展的高階語言Matlab數(shù)學模型及M-script 語言寫成，而建立之物理模型簡述如下：

電磁波先由讀取器天線發(fā)射出，之后被標籤上的天線接收到，感應線圈上 的電流使得標籤上的晶片將內部資訊回應出，再將雷達波反射回讀取器。讀取器的天線接收后，得到訊號。

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圖3、驗證高雄港RFID建置與安裝環(huán)境的模擬軟體開發(fā)

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圖4、讀取器讀到標籤時之前視圖

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圖5、讀取器讀到標籤時之側視圖

　　而當讀取器接收到從標籤反射出足夠強的回波（即Signal Power大于某門檻值）時，則代表此標籤可以被讀?。坏粢嬢^為真實的模型，則還要根據(jù)標籤天線面的方向與讀取器天線面的方向來建構。即根據(jù)天線面製作出與角度有關之天線增益場型(Antenna Gain Pattern)。在此為說明方便，不考慮天線面積，新的模型可依舊的模型加上空間幾何的關係。
 
　　根據(jù)上述建構的模型，設定一個Signal Power的門檻值，除了標籤在不同的位置時，其他參數(shù)固定，可在三度空間形成一個天線包絡圖，若要模擬天線有面積的情形，則需要使用積分運算，對動態(tài)展示而言，又更難以實現(xiàn)。 

 （文/高雄“關稅局” 張克從、臺灣“中科院”電子所 李明堂）