集装箱相关RFID国际标准制订的回顾与展望

一、回顾：        RFID作为一种自动识别和短距离通讯技术在集装箱上的应用主要集中要解决几个问题：一是集装箱箱号的自动识别问题；二是集装箱门的开关状态的自动识别与监管问题；三是集装箱的物流运输信息在供应链中的自动识别和管理问题；此外就是集装箱的智能化以及在整个供应链下的全面可视问题。 第一个问题就是集装箱箱号的自动识别，采用RFID技术来实现集装箱箱号的自动识别，即“集装箱RFID身份电子标签”。其实，远在RFID作为一门技术被挖掘并推广之前，“集装箱身份自动识别电子标签”在1991年就已经制订了基于RFID技术的国际标准，即ISO 10374标准《海运集装箱-自动识别/Freight containers-Automatic identification》，并于1995年修订。中国采标于1999年形成了国家标准GB/T 17894-1999《集装箱自动识别》。但是由于90年代连电脑都不普及，更不用谈网络了，而物品的RFID自动识别必须依赖于电脑和网络的大规模普及，所以该国际和国家标准并没有有效应用推广起来。        2003年，随着RFID技术与应用的热潮，基于RFID技术的新的内容的出现，特别是EPC的推动，集装箱自动识别问题重新被提出，集装箱身份电子标签标准的修订重新提上议事日程。集装箱标准化国际ISO组织TC104 SC4专门成立了工作组WG2来负责RFID技术在集装箱上的应用和相关标准制订问题。工作组基于集装箱本身的行业需求和EPC的整体架构和技术考虑，形成了全面的标准体系，即： 1）    修订ISO 10374，形成新的集装箱身份自动识别RFID电子标签标准ISO 10374.2《海运集装箱-RF自动识别/Freight Containers �C RF Automatic Identification》，解决集装箱箱号的自动识别问题。 2）    与TC122联合制订ISO 17363-17367系列标准，本系列标准中与集装箱相关的是ISO 17363《Supply chain applications of RFID ―Freight containers /RFID供应链应用―海运集装箱》，即实现集装箱物流信息的自动识别，即集装箱装载了什么货物，发货人是谁，收货人是谁，运输公司是谁，要经过哪些主要的港口等信息都写在RFID电子标签中，这样沿途可以被识别到集装箱物流的相关信息，提升物流处理的效率。 3）    制订ISO 18185《Freight containers ― Electronic seals/海运集装箱--电子铅封》标准，即实现集装箱机械铅封的电子化，实现集装箱铅封的自动识别，从而实现对集装箱在供应链中门的开关有无异常的自动判断，确保货运安全。       ISO 10374标准从03年开始，历经四年时间，一直到2008年工作组都没有形成最后的标准文本。ISO标准从立项到完成标准发布一般要求是4年时间，后来标准工作组又申请延长了1年时间，但仍然没有达成共识，最后过了ISO规定的最长时限仍然没有形成发布的标准文件。最后工作组及委员会TC104 SC4不得不重新申请标准号，即ISO 10891，最终终于于2009年发布集装箱身份识别RFID电子标签的最终标准ISO 10891 《海运集装箱―RFID-身份标签Freight containers ― Radio frequency identification (RFID) ― Licence plate tag》。本国际标准制订过程中中国方面的技术参与单位主要是中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司，中集集团全程参与此标准的起草、测试、技术条件等所有环节。中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司并牵头起草了符合该国际标准的中国标准《集装箱电子标签技术规范/Freight Containers �C Radio Frequency Identification-License Plate Tag》，并于2010年6月23日在深圳中集集团总部通过标准审查会专家审查，形成国家标准送审稿发布。       ISO 17363《Supply chain applications of RFID ―Freight containers /RFID供应链应用―海运集装箱》是集装箱ISO标准化组织TC104和包装行业ISO标准化组织TC122联合制订，其本意是要在EPC的架构下建立起从物品标签、到包装单元、到运输单元、到运输工具、到集装箱的全系列RFID自动识别体系（即ISO 17363-ISO 17367），来实现RFID在物流供应链中的应用。ISO 17363采用有源RFID技术，ISO 17364―17367采用无源RFID技术。       与集装箱相关的是ISO 17363，即《Supply chain applications of RFID ―Freight containers /RFID供应链应用―海运集装箱》。本标准于ISO 10374标准的修订是同步的，每次ISO会议讨论的议题都是同一工作组同时进行，本标准主要是想利用RFID技术，来实现集装箱物流相关信息的自动识别。由于集装箱物流信息是与每次物流相关的，所以每次应用的物流信息是不同的，这就要求每次集装箱装上货以后进行写的操作，中途可能还需要进行进一步的写操作，以便供应链中的不同操作点把与自己相关的信息（即如集装箱装载了什么货物，发货人是谁，收货人是谁，运输公司是谁，要经过哪些主要的港口等信息）都写到此标签中去，以便整个供应链供读取，来实现集装箱物流信息在供应链下的可视。       2007年7月1日，ISO 17363标准发布，中国方面的技术参与单位主要是中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司，中集集团全程参与此标准的起草和技术讨论。但最终发布的此标准极为笼统，只形成了一个概念性的东西，并没有标准的实质，即哪些数据要写，用什么格式写，用什么通讯方式去实现，都没有。所以2007年发布的ISO 17363标准是比较粗略的，可实施性不大，有点是赶在节点时间前必须要交稿的意思。       ISO 18185标准即集装箱电子铅封标准，即实现机械铅封的电子化，通过RFID技术来实现铅封的自动检测和识别。本标准与ISO 10374和ISO 17363是同步进行的，最终于2007年形成了ISO 18185标准，由于本标准与集装箱应用的相关度很大，中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司长期关注并全程参与此标准的起草工作。但最终发布的本标准对通讯协议方面的规定仍然不具体，技术侧重在433MHz，2.45GHz作为标准规定可以使用的频率，但并没有明确具体技术实现的方式，包括通讯协议的定义等。特别是标准中没有一致性测试规范，这就导致各生产厂家生产的铅封产品，从技术条款上都是符合ISO 18185的，但相互之间不一定是兼容的。       ISO TC104 SC4委员会工作会议于2008年4月7日在德国汉堡召开。在此次会议上上海港务集团介绍了“可重用集装箱电子铅封/reusable container eSeal”研究和应用的相关情况，希望SC4能考虑“可重用电子铅封”标准的起草。委员会指出起草ISO 18185标准时曾经考虑过集装箱电子铅封的一次性和可重用的问题，由于可重用电子铅封行业使用起来存在太多的问题，最后ISO 18185标准形成的是一次性的电子铅封，没有必要再考虑可重用电子铅封。  2008年12月TC 104 SC4会议在上海召开，会议上中集集团在长期开展的智能安全集装箱的研究成果的基础上，提出了制订“集装箱安全设备(CSD)”ISO标准的提案，即给每个集装箱配置一个类似黑匣子，对集装箱的所有操作事件、集装箱门的开关事件等都记录在内，实现集装箱在全供应链下的安全监管、自动识别与跟踪。会议认为本提案提出的标准，有点超前，技术上也没有定型，所以暂不考虑CSD标准的制订，等国际上在政府的强制下用起来了再去制订相关标准为妥。中集集团提出的另外一项提案“制订集装箱箱封统一编码规则”，会后形成了ISO正式工作项，纳入标准工作组WG8工作内容，由中集集团牵头起草本ISO标准(即ISO 17712.2)。         在2008年12月TC 104 SC4在上海的会议上，上海港务集团将同年4月份德国汉堡会议上的“可重用集装箱电子箱封”的提案修改为“实现供应链监控的集装箱电子标签”提案。会议认为集装箱供应链管理用电子标签已经有ISO 17363标准，并且已经发布，如果上海港感兴趣，可以提出修订该标准。但由于该标准是TC104和TC122的联合项目，所以TC 104还要征求TC 122的意见，需要在对方同意的情况下方可。后来TC 104与TC 122沟通的时候希望由TC 104修订此标准，并将此标准的修订全权交给TC 104，此要求被TC 122拒绝。最后TC 104决定自行修订此标准，申请新的标准号，即ISO 18186《海运集装箱―RFID货物物流标签Freight containers ― RFID cargo shipment tag system》，本标准的修订内容主要由上海港务集团牵头负责，中国方面主要是北京水运科学研究院和中集集团参与。        ISO 18186相比ISO 17363，在哪些数据要写到此标签中进行了具体的规定，包括集装箱的信息、标签的信息、货物的信息等，这样来实现集装箱在物流过程中的物流信息能被自动识别出来，即如当一个集装箱进入港口的时候，只要读此标签就知道此集装箱要运送到哪个目的港去。但本标准同样也存在可实施性的问题，即标准的5.6条款，翻译为中文即是“使用国际可用的射频频率，符合ISO空中接口和通讯协议，符合国家无线电管理要求，射频频率符合ITU规范（5.6 RF operations：The installed RFID cargo shipment tag system shall use an internationally available radio frequency, conform to an ISO-based air interface and communication protocol and comply with national regulatory requirements. The RFID frequency shall conform to ITU regulations.）。这句话等于没说，也就是说任何一种技术方案，任何一种通讯方式，只要能实现写入要求的数据内容，就是符合本标准的。如此这样，任何一家做标签的公司，只要标签有一定容量，就是符合此标准的。但真正实施的时候，那标签之间和读写设备之间没有任何兼容性可言。 二、小结        总的来说，从2003年开始到2010年，集装箱相关RFID国际标准制订的制订并基本形成标准的主要是如下三个： 1）  ISO 10891：《海运集装箱―RFID-身份标签/Freight containers ― Radio frequency identification (RFID) ― Licence plate tag》。即采用无源RFID技术，通过ISO 18000-6C来实现集装箱箱号的自动识别。本集装箱电子标签作为集装箱的一个永久部件全寿命周期的依附在集装箱上，实现集装箱箱号的自动识别。如前所述，ISO 10891的前身是ISO 10374。 2）  ISO 18186：《海运集装箱―RFID货物物流标签/Freight containers ― RFID cargo shipment tag system》。即采用有源RFID技术，来实现集装箱相关物流数据的自动识别。本电子标签与集装箱在物理上是相脱离的，每次集装箱装好货物后，把此标签挂上，把本次相关的物流数据写进去，以便相关物流信息在全供应链下的自动识别。如前所述，ISO 18186是源自修订ISO 17363发展而来。 3）  ISO 18185：《海运集装箱--电子铅封/Freight containers ― Electronic seals》。即采用有源RFID技术，实现集装箱铅封的电子化，实现铅封身份和状态的自动识别。       目前以上三个标准，除ISO 10891标准规定采用ISO 18000-6C以外，其它两个标准在通讯协议和物理层实现方面都不完善，ISO 18186更是没有规定通讯协议和物理层，甚至连通讯频率都没有规定，这样造成生产厂家制造出来的东西都是符合ISO标准的，但相互之间没有兼容性，这样就造成标准的实施带来极大的困难和不确定性。 三、展望       其实我们抛开技术不谈，来看看集装箱对新技术的需求是什么。集装箱全供应链迫切希望实现的是： 1）    集装箱的位置跟踪，即准确或相对准确知道什么时间集装箱在哪里，这样便于了解物流状况和资产调配。 2）    集装箱的货运安全，即集装箱在运输过程中货物是否安全，是否有偷盗，门被非法打开等异常情况。 3）    集装箱的快速通关，关口可以快速甚至提前判断集装箱的风险级别，提前判断和认定低风险集装箱，实现低风险集装箱快速通关。 4）    集装箱的自动识别，实现堆场和码头等的自动化管理，避免人工抄录的错误和低效等。 5）    集装箱装载货物信息的自动识别，实现集装箱非商业机密的载货及相关物流信息在供应链下的可视。 6）    此外就是对于一些特殊的集装箱，如冷箱需要监控内部货物的温度和冷机运行状态等，如液体箱需要监控内部物质的温度和压力等。       那么总的来说就是：自动识别、定位跟踪、货运安全监管、以及状态监控(包括箱本身和内部货物)。集中到技术方面就是：传感、通讯、与信息系统。目前RFID技术解决的只是自动识别问题，以及基本的对集装箱门开关情况的监管。还远没有解决行业更迫切需要的定位与跟踪问题，以及集装箱状态的远程实时监控问题。       特别是随着技术的发展，包括3G网络的普及以及未来的更新一代的无线通讯技术，包括物联网的架构的出现，以及模块向低功耗发展，电源向大容量长寿命发展，甚至是太阳能电池的应用。未来每一集装箱上带一集成身份识别、传感监测和远程通讯功能，能实现状态监测、定位跟踪、和远程通讯功能的黑匣子，或者我们叫集装箱智能终端(Container Intelligent Box)是完全有可能的。       目前RFID应用在集装箱行业最大的困难和障碍是读写设备(阅读器)的布置，因为无论如何，RFID应用是几米到几百米的范围，是一种短距离的通讯，必须要通过布置阅读器才可以形成数据采集的网络和完整信息系统。如果要实现集装箱在全供应链下的可视，必须在全供应链下布置阅读器，这是极为巨大的工作，也是巨大的投资，投资回报是个比较大的问题，是不能回避的。       一旦我们在技术上跳出RFID，站在物联网的架构下来思考，抛弃阅读器的概念，通过集装箱智能终端(Container Intelligent Box)直接实现与后台的远程通讯，集装箱智能终端(Container Intelligent Box)实现对集装箱的状态监测、定位跟踪、和远程通讯，这样避开了浩大的基础网络的实施工作，可以快速实现集装箱在供应链下的可视。而目前的EPC Class 3，以及3G/4G技术和网络的普及，以及将来长时间电源供应技术的成熟，都是有可能支撑此抛弃阅读器模式的集装箱物联网模式，即实现集装箱与后台系统的直接互联互通。       所以，真正对于集装箱行业来说，智能安全集装箱(Smart and Secure Container)的研究，智能集装箱中集装箱智能终端(Container Intelligent Box)，基于智能集装箱的集装箱物联网系统的研究和实现才是解决行业需求的最终解决之道。 作者简介： 周受钦：博士、教授级高级工程师，ISO TC104/SC4委员会注册中国专家、欧盟第七研究框架计划（7th Framework Programme of Research of the EU）SMART-CM项目顾问、全国集装箱标准化技术委员会委员、享受政府特殊津贴专家，国际标准和国家标准的牵头制订者。 作者：中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 周受钦

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