應(yīng)用 RFID 于運輸監(jiān)控領(lǐng)域之攜帶式設(shè)備功能探索

　　在“高雄港轉(zhuǎn)口柜免押運計劃”之貨柜運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用到的RFID 硬體設(shè)備，含攜帶式的RFID 讀取器（查驗方式如圖1）、一次性使用的電子封條（開倉時須破壞，如圖2）。 

圖1、手持機電子封條查核示意圖 

　　而分布于貨柜中心的各個門哨管制站，則建置自動化門哨系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合“車牌影像辨識系統(tǒng)”、“貨柜柜號影像辨識系統(tǒng)”、“紅外線車上單元”及固定式RFID 讀取器等，達成人、車、柜通行比對與放行監(jiān)控的整合系統(tǒng)。 

　　在此監(jiān)控系統(tǒng)中于進出貨柜碼頭時，用手持機來確認電子封條是否正常；及電子封條的明、暗碼是否正確。由于電子封條是加封之后才能讀取，所以需要事先將明碼、暗碼對應(yīng)資料安全妥善的存入手持機中。 

　　為了不增加使用者在手持機操作上的負擔或困擾，當要查核電子封條時，我們手持機系統(tǒng)操作，設(shè)計成在封條讀取的操作頁面上，只需按扣手持機手把上的板機，手持機就會去讀取電子封條，使用者即可由畫面的顯示判斷電子封條查核的結(jié)果（如圖3）。 

圖2、開倉時封條使用畫面 

圖3、手持機電子封條查核畫面  

　　攜帶式讀取系統(tǒng)問題探索 

　　從圖4所示，目前就手持機人工讀取的讀取率部分，往往因不明原因造成無查核記錄，讀取狀況不穩(wěn)定甚至比自動化門哨略低，探其原因并非讀取器一次性讀取效能的問題。歸納主因為：人為疏忽，狀況有以下幾點。 

圖4、系統(tǒng)讀取綠統(tǒng)計圖 

　　進出車輛太多，造成疏忽 

　　專責人員必須依據(jù)系統(tǒng)的資料，立即判斷是否進行封條押運的標準作業(yè)，但因貨柜進出頻繁，一方面必須維護出入秩序分秒必爭，另一方面押運柜只占一少部分貨運量，所以在繁重的工作情況下，專責人員容易疏漏。 

　　教育訓(xùn)練不足 

　　系統(tǒng)導(dǎo)入之初期，使用者必須正確操作攜帶型讀取設(shè)備，操作方式雖然簡易，系統(tǒng)也有聲音及畫面的提示，但使用者仍必須執(zhí)行應(yīng)用程式，確認何地、何時、動作結(jié)果，但是往往容易因讀取距離或角度問題，造成未完成查核而無正確讀取記錄的疏失。 

　　缺乏即時監(jiān)控之后臺系統(tǒng) 

　　因設(shè)備使用的驅(qū)動者是專責人員，因此若有即時監(jiān)控的后臺系統(tǒng)，當天的貨運狀況或者使用狀況，可以即時檢視分布于各查核地點的攜帶式設(shè)備查核狀況，進而即時提醒進行改善的工作。一則提醒使用者，另外可以即時進行故障排除的作為，也可讓系統(tǒng)即時產(chǎn)生安全監(jiān)控的效益。 

　　系統(tǒng)設(shè)備維護狀況 

　　一般攜帶式設(shè)備，讀取功能方面，功率小、讀取距離短；另外，長時間使用時，電力續(xù)航的問題也是一大考驗，所以設(shè)備必需強化部分功能與特性。 

　　系統(tǒng)改善 

　　為簡化系統(tǒng)的操作復(fù)雜度，強化人員的教育訓(xùn)練，建立即時之后臺監(jiān)控系統(tǒng)等，目前隨著計劃的試行與擴大，相關(guān)單位均逐步進行強化與改善，所謂“工欲善其事，必須利其器”，攜帶設(shè)備的功能要求，以下將進一步探討。 

　　設(shè)備基本功能要求 

　　移動方便，隨時隨地使用 

　　在海關(guān)稽核或航商稽核的查核情境中，電子封條需要被讀取的環(huán)境并無法都架設(shè)固定式裝置，而且架設(shè)固定設(shè)備的成本遠高于使用行動設(shè)備。因此目前使用之離線操作為事先下載稽核明暗碼對照表于手持機中，查核完畢后，依規(guī)定地點定期上傳資料，以供后續(xù)的查照作業(yè)。在本研究期間，第一線使用者說明受限于上傳頻率，海關(guān)人員無法即得知封條第一時間的使用狀況，另外考量于廣大的港口范圍布建WIFI 上網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)有相當?shù)睦щy度，因此建議利用3.5G上網(wǎng)，以解決查核者與監(jiān)控端資料同步的問題。 

　　讀取角度更有彈性 

　　行動式設(shè)備相對提供了更有彈性的讀取方式，使用者可自由改變天線的方向以及角度，就能有效提高標簽被讀取的成功率。這項特性在自動門哨無法讀取時，可有效的評判讀取問題，一方面回饋系統(tǒng)上封條加封的正確性或者封條的良率，并對照查驗自動門哨系統(tǒng)是否正常？一方面及時處理厘清押運柜是否有人為錯誤疏失。 

　　適用于例外處理 

　　當辨識到異常短缺時，使用者可在現(xiàn)場使用行動式設(shè)備立即進行檢查，而不需透過繁復(fù)的例外處理程序，有效彌補固定式讀取器的不足，提供更快速有效率的處理流程。 

　　針對特定標簽讀取 

　　雖然固定式讀取器可同時讀取多個封條，功能固然強大，但由于無線電波難以掌控，有時需要針對特定封條操作時反而有其限制。行動式設(shè)備則可針對特定標簽進行操作，提供第一線人員判斷貨柜封條狀態(tài)。 

　　與條碼等周邊結(jié)合 

　　在此貨柜運輸?shù)倪^程，所有監(jiān)控資料都必須對照貨柜運輸準單，比對所通行的人、車、柜資料。在異常處理時，準單上的條碼記錄了通行的車號及柜號，因此可借助整合RFID以及條碼讀取功能的行動裝置，快速輸入查核的車號及柜號，并記錄查核結(jié)果，以供后續(xù)分析與查核。 

　　設(shè)備延伸功能要求 

　　在利用電子封條于運輸安全的本研究中，攜帶式讀取器之硬體獲得及應(yīng)用軟體開發(fā)時，必須兼顧室外使用環(huán)境、白天日照及夜間使用之讀取與顯示、各式天候狀況下防雨、防塵功能、使用者不慎掉落時是否有耐摔結(jié)構(gòu)、保固時期讀取效能問題及電池壽命等因素均為考慮重點。 

　　故設(shè)計時需以工業(yè)等級PDA 為討論，其主要考量因素則是系統(tǒng)開發(fā)的相容性、尺寸、重量、設(shè)備強固性（耐摔與防塵、防水）及搭配RFID 的讀取功能。 

　　讀取效能 

　　由于行動式設(shè)備必須考慮攜帶使用的便利性，所以在重量與體積上有其先天的限制，因此往往無法容納太大的天線設(shè)計，而且在供電上也必須仰賴電池而不若固定式可提供較強的電力，這些限制理所當然會反映在讀取距離等效能指標上。以同為900MHz，UHF EPCGen2標準的系統(tǒng)而言，固定式讀取器搭配大型天線讀取距離可達到10公尺，但PDA可能僅有20公分~3公尺左右。但我們不能單純以讀取距離的遠近來判定其效能，由于行動式設(shè)備原本就有其特定功能性，所以必須有正確的認知并配合適當?shù)牧鞒?，才能達到整體的效益。在本研究中，封條在正確加封之后，讀取器才能讀取，讀取時并還需確認封條外碼與通行準單上的記錄是否一致，因此不需如一般物流應(yīng)用強調(diào)讀取距離。 

　　天線設(shè)計與防護 

　　在硬體機構(gòu)上，讀取器（與天線）與PDA的機體位置最好能保持一定的距離才會有較佳的讀取效果；大多數(shù)的工業(yè)用RFID PDA在機構(gòu)設(shè)計上，都會著重對天線部分的保護以避免天線因為震蕩或沖撞而受到損壞或脫離機體。在考量目前成本及使用者攜帶的位置，建議需有1.2m以上的防摔，及IP 54 等級以上防潑水及防塵功能，以利使用。 

　　電力 

　　由于RFID讀取器必須常常發(fā)送與接收無線電波，因此相對一般行動設(shè)備的外接模組更為耗電，在設(shè)計上必須提供更為持久與穩(wěn)定的電源以支撐足夠的使用時間。一般而言，工業(yè)用PDA方能提供實務(wù)上所需較為充足的電力，而海關(guān)執(zhí)勤為三班制，因此至少需要8 小時以上的使用電力，并提供一天以上的待機時間。 

　　資料過濾與整合 

　　由于行動設(shè)備的硬體規(guī)格（CPU時脈、記憶體空間）往往不若一般的桌上型電腦，因此在RFID大量資料被讀取時，更需注重多余資訊的過濾，以避免其必須做復(fù)雜的資料處理，否則不但會增加硬體的負荷，在程式執(zhí)行效率上也會大打折扣。 

　　產(chǎn)品維護服務(wù) 

　　承商之后續(xù)維運要求，因設(shè)備數(shù)量有限，而港口運輸十分繁忙及重要。因此，必須要有線上客服處理解決第一線之問題，并提供備品，以供不時之需。 

　　價格考量 

　　目前攜帶式設(shè)備單機價格仍高，未來加入3.5G通訊裝置及設(shè)備2年保固條件后，相信價格亦不一定會降低，因此必須引入國內(nèi)外產(chǎn)品競爭，并提升國內(nèi)產(chǎn)品的品質(zhì)功能及價格優(yōu)勢，一方面較有客制化的支援，一方面較有維護及客服的效率。 

　　其它需求 

　　機密資料安全議題，手持機必須建置資產(chǎn)管理系統(tǒng)，限定使用者、使用地及使用時機。手持機離線資料必須加密，并限定存取。承商必須簽署保密協(xié)議。 

　　結(jié)論 

　　針對市售攜帶式讀取器的既有規(guī)格、當前產(chǎn)品功能，檢討目前的使用狀況，以及未來可分別從硬體周邊功能規(guī)范與應(yīng)用流程改造驗證，希望提供給業(yè)界做為未來在港口貨柜運輸應(yīng)用上的設(shè)備評估、流程導(dǎo)入時之規(guī)范與參考。

　　 （文/中山科學(xué)研究院電子系統(tǒng)研究所空用電子組  李明堂組長、資拓科技 陳志全、黃國晉）