1、引言

加入世貿組織以來，我國對外貿易的增長速度是世界經濟發(fā)展史上罕見的，2005年我國進出口總值達到1.42萬億美元，居世界第三位。海關監(jiān)管的進出口貨運量達到21.21億噸，相當于2005年全國港口完成吞吐量49.1億噸的43%。這么大的外貿貨運量，如果沒有口岸物流的快速發(fā)展，是難以達到的。

尤其是“9.11”恐怖襲擊后，出于防范恐怖襲擊的需要，政府部門對運輸過程中的安全監(jiān)管的需求也越來越迫切。

海關是國家對進出境貨物的監(jiān)管機關，擔負著為國把關的神圣職責，同時也要為國家對外經濟貿易提供的服務，創(chuàng)造優(yōu)良的投資環(huán)境。這就要求海關監(jiān)管既要通得快，又要管得住。如何解決這個問題，成為海關物流監(jiān)管的新課題。

近些年海關在管理理念、管理制度、管理手段三方面進行了創(chuàng)新，建立了快速通關的作業(yè)模式（包括口岸快速驗放、跨關區(qū)快速通關等），推進了珠三角、長三角等區(qū)域通關一體化改革，實現(xiàn)了“屬地申報、口岸放行”的運行機制，正在積極推進以保稅區(qū)區(qū)港聯(lián)動為龍頭，保稅物流中心為樞紐、各類保稅倉庫為網點的全國范圍內的保稅物流網絡。

海關的通關改革，所以能夠取得重大進展和成效，很重要的是運用了高科技裝備。要實現(xiàn)口岸快速驗放，快關區(qū)快速通關等作業(yè)模式，需要建立兩點一線的監(jiān)管模式。即在卡口建立自動化的標準卡口采集比對放行系統(tǒng)，同時要在路途中實現(xiàn)GPS和電子關鎖聯(lián)合監(jiān)管，實現(xiàn)在路途中對車輛行車路線和集裝箱箱門的安全鎖閉狀態(tài)的監(jiān)測。電子關鎖就是一種安裝在集裝箱或廂式貨車門上用于檢測箱門是否被非法開啟，以及什么時候開啟的安全檢測設備。

目前海關使用的路途中監(jiān)管手段是一次性使用的機械關封，此關封的鎖定方式為卡扣式，開啟方式是用專業(yè)工具剪斷的方式。一次性關封作為保護貨物安全的手段已經使用了很長時間了。它們的主要的目的是保證貨物運輸的完整性。但是現(xiàn)在一次性關封存在以下缺陷：

關鎖易仿制，防偽性差

關鎖易開啟，安全性差

關鎖不能記錄，無法取證

關鎖不能實時報警，無法及時稽查。

針對機械關封的缺陷，以及海關的具體情況，形成了產品的設計原則，即：

防偽性好，不易偽造；

安全性好，不易開啟；

實時記錄，便于舉證；

實時報警，便于及時稽查；

應盡量利用、兼容海關現(xiàn)有的卡口監(jiān)管設備和軟硬件資源，操作簡單、使用方便；

不增加企業(yè)負擔，收費不高于原有機械關封標準。

2.電子關鎖系統(tǒng)

2.1電子關鎖系統(tǒng)介紹

在集裝箱或廂式貨車等物流運輸工具的箱門上安裝電子關鎖。當安裝有電子關鎖的運輸車輛通過海關監(jiān)管的集裝箱通道時，系統(tǒng)通過RFID技術可定位電子關鎖位置，然后對電子關鎖進行無線信號控制電子鎖鎖定或電子鎖開啟功能，保障貨物在途安全的一種監(jiān)控系統(tǒng)。并且可通過定位確保電子關鎖和其安裝的集裝箱自動形成一一對應關系。

電子關鎖系統(tǒng)由電子關鎖、自動檢測裝置、車載GPS、固定關鎖讀寫器等設備及軟件組成。

安裝在集裝箱門或者廂式貨車門上的電子關鎖與車載GPS、固定關鎖讀寫器之間采用短程無線通訊技術（DSRC）進行數據交換，電子關鎖的識別通過無線射頻識別技術（RFID）實現(xiàn)，運輸車輛在途的定位通過車載GPS定位技術實現(xiàn)，電子關鎖在出現(xiàn)強行開啟報警信號時會及時通過無線通訊模塊和車載GPS通訊，GPS車載臺向監(jiān)控中心進行實時報警。

在集裝箱車輛或廂式貨車通過海關檢查卡口出發(fā)時，固定讀寫器自動地采集電子關鎖的id號，并發(fā)送帶密鑰的數據對電子關鎖進行電子鎖定，并將關鎖狀態(tài)信息、密鑰信息、車輛信息以及集裝箱等信息發(fā)送到后臺服務器，提供給目的地卡口系統(tǒng)使用。

在集裝箱車輛或廂式貨車到達海關目的地檢查卡口時，固定讀寫器自動地采集電子關鎖的id號，并發(fā)送帶解封密鑰的數據對電子關鎖進行電子開啟，并將關鎖狀態(tài)信息及其他綁定信息發(fā)送到后臺服務器，進行處理、比對和查證，zui后系統(tǒng)發(fā)送可以自動放行或需要查驗信息，結束整個運輸路程中的監(jiān)管。

2.2系統(tǒng)組成框圖

2.3系統(tǒng)工作原理

電子關鎖產品RFID射頻識別技術和DSRC專用短程無線數據通訊相結合的通訊方式。

卡口工作原理：

當掛有電子關鎖產品的集裝箱車輛到達自動采集控制的海關監(jiān)管卡口時，自動檢測裝置檢測到車輛的到來，啟動RFID識讀器開始采集電子關鎖id號。

識讀器首先通過天線發(fā)送加密數據載波信號到關鎖，關鎖鎖號發(fā)射天線工作區(qū)域被激活，同時將加密的載有關鎖id識別碼的高頻加密載波信號通過反射波發(fā)送回識讀器。接收天線接收到關鎖發(fā)來的載波信號，經識讀器接收處理后，提取出關鎖識別碼送至計算機，

計算機確定可以對此關鎖進行施封或解封操作時，發(fā)送攜帶密鑰的加密施解封信息給關鎖，喚醒信號將關鎖喚醒，接受到計算機施解封信息，即對關鎖進行電子鎖定或電子開啟，同時將是否正確完成指令采用某種調制方式經關鎖內高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去，接收天線接收到關鎖發(fā)來的載波信號，經識讀器接收處理后，確認是此關鎖發(fā)送的完成信號，則將此信號發(fā)送給計算機，完成此次對關鎖的操作。

途中監(jiān)管工作原理：

在運輸途中如果電子關鎖被強行開啟時，電子關鎖檢測機構一旦檢測到有開啟動作，會立即發(fā)送相應的信號給電子關鎖MCU，MCU判斷是哪種報警類型后將關鎖id和報警類型通過無線數據交互方式發(fā)送給車載GPS，車載GPS啟動報警操作過程，將此時的位置信息和時間信息以及關鎖報警信息通過GPRS模塊發(fā)送給報警中心，中心接警后即可迅速派人到相應地點進行實時處理。

3.電子關鎖

3.1電子關鎖介紹

電子關鎖是一個集電子鎖定和機械鎖定于一身的電子鎖，此鎖采用合金鑄造，結構采用鎖桿內嵌式，使用方便，安裝簡潔，一目了然，具有以下功能和性能：

電子鎖定和機械鎖定雙重鎖閉；

電子檢測功能，在對其進行施封（電子鎖定）后，如果出現(xiàn)強行開啟，檢測機構會立即檢測到，通知關鎖MCU，關鎖MCU將報警時間和報警種類存儲在存儲單元中。

此鎖擁有無線數傳單元，可以與控制器進行無線通訊，接受施封（電子鎖閉）解封（電子開啟）指令。

此鎖采用RFID和DSRC技術相結合，可以通過RFID進行定位，通過DSRC進行數據交互。

此鎖可充電，反復使用；

鎖有存儲單元，可存儲2Kbyte的數據；

鎖有計算功能，實現(xiàn)施解封一次一密。

電子關鎖主要應用于室外，滿足防水、防塵、高低溫、電磁兼容等要求。

3.2電子關鎖簡要電路圖

3.3電子關鎖工作原理

1、當電子關鎖翻下蓋的同時機械結構產生扭力，將機械鎖鎖定，關鎖內部的位置檢測器檢測到位置變化，即啟動關鎖電子電路，關鎖進入正常工作狀態(tài)，此時可以對電子關鎖進行無線數據通訊和交互。

2、當電子關鎖接收到讀寫器天線發(fā)送的要id號的指令時，電子關鎖啟動RFID通訊機制，將id號的反射波發(fā)送回讀寫器天線，讀寫器進行數據處理后即可發(fā)送對此關鎖的施封（電子鎖定）指令。

3、電子關鎖通過無線數據模塊接收到讀寫器天線發(fā)送的帶密鑰的施封指令時，電子關鎖將密鑰進行信息存儲，然后發(fā)出控制電子鎖定的電機動作，進行電子施封。

4、電子關鎖在施封后檢測傳感器一直工作，檢測傳感器包括鎖芯位置檢測器、通斷檢測器、鎖體開啟檢測器等，在解封前對關鎖進行任何非正常的操作，傳感器都會發(fā)出報警信息，并且將此信息發(fā)送給電子關鎖MCU。

5、電子關鎖MCU在接受到檢測傳感器的報警信號時，對其進行分類處理，并且提取實時時鐘芯片的時間信息，同時將此時間信息、報警種類和次數存儲在電子關鎖EEPROM內。同時MCU啟動電子關鎖報警無線數據傳輸模塊，將報警信息發(fā)送給車載GPS。

6、電子關鎖通過無線數傳模塊接收到讀寫器天線發(fā)送的帶密鑰的解封指令時，電子關鎖將此密鑰和自己計算出的解封密鑰進行比對，如果正確則啟動電機進行電子鎖開啟動作，同時返回解封成功指令給讀寫器，如果解封密鑰不正確，則發(fā)送密鑰比對不正確的指令返回讀寫器。

7、電子關鎖還可以通過無線數據通訊，進行數據傳輸和信息存儲功能。

8、電子關鎖的指示燈可以指示是否關鎖處于低電量，是否需要充電。

4.同類產品比較

先進性：

1、定位的RFID技術（自主創(chuàng)新）

2、鎖定方式一目了然（自主創(chuàng)新）

3、到位檢測（自主創(chuàng)新）

4、施封解封一次一密

適用性

1、適應海關卡口設備兼容性需求。

2、適用涵蓋商業(yè)封制、各種鎖扣形式等各種狀態(tài)需求

3、適用于電子關鎖與集裝箱號碼等信息的主動關聯(lián)或被動關聯(lián)模式。

成熟性

試運行情況使用16個電子關鎖，共計安裝了955鎖次，

產品及系統(tǒng)先后兩期共試運行了78天，累計955次，據現(xiàn)場統(tǒng)計，ECL-3010A電子關鎖自動鎖閉和開啟成功率為99.9%，張家港電子關鎖卡口監(jiān)控系統(tǒng)自動施解封成功率為96.11%，總體運行情況良好，產品趨于成熟，適宜推廣使用。

規(guī)范性

1、國際認可的全球*的ID號

2、適合于海關A/B類卡口融合的規(guī)范性

3、與GPS聯(lián)合使用

批量生產及維護能力

5.結束語

電子關鎖系統(tǒng)在經過了將近兩年的開發(fā)、設計、改進、完善的過程中不斷成熟，形成了今天的電子關鎖系統(tǒng)。此系統(tǒng)在試運行過程中得到用戶的一致好評，評語如下：

一、該電子關鎖產品設計理念、使用技術先進、實用，創(chuàng)造性地集成了多種技術，科技含量高，產品結構合理、功能強大、安全可靠、使用方便。主要特點有：

1、采用全球*的ID碼，防衛(wèi)功能強，采用機械鎖定和電子鎖定雙重鎖閉，并且采用隱蔽鎖扣式機械結構，安全可靠，施解封過程一次一密，安全性高，鎖定后被強行開啟時，可以自動記錄、報警，便于取證。

2、采用RFID定向技術，保證了電子關鎖閱讀設備可以準確識別、定位電子關鎖，有效防范使用中的各種造假行為和誤讀、誤判。

3、針對不同類型集裝箱、廂式貨車的特點，提供相應的鎖閉方式，并實現(xiàn)了電子施封的自動化，使用方便、操作、適應性好。

來源：智能制造網