基于RFID技术的智能机场应用模型分析

邰俊飞 刘婕 薛建良 徐于松

【摘要】RFID技术作为物联网的核心技术之一，成为当前研究的热点。本文从主要仓储管理、行李处理、电子机票和机务维修四个方面入手，结合现有技术设备手段与人员调查研究，详细分析了现阶段机场运行与管理体系的不足，以及应用RFID技术实现机场全面信息化、智能化为企业、旅客双方带来的效益和对整个航空运输业服务质量的提升，进而论证了新技术应用的必要性。

【关键词】RFID技术 仓储管理 电子机票 机务维修 机场智能化

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0000-00

1.引言

射頻识别（Radio Frequency Identification ，RFID）技术，是利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。兼具寿命长、读取距离大、标签数据可加密、信息更改自如等优点。与互联网等技术结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享，应用于物流等行业可大幅提高管理运作效率，降低成本。国家相关部门纷纷出台政策，推进RFID产业发展，以期尽快实现我国在RFID技术应用领域的全面起飞。

随航空运输日益发展，以下问题越发凸显：

①民用航空飞速发展，机场仓储紧张的问题日益严重。目前国内广泛采用的“以人工通过阅读器读取货物条码信息”的工作方式，极耗人力和时间，且存在标签易污损、读取效率低等缺陷。

②难以避免的航班延误与旅客滞留问题日趋严重。

③机务维修中，“用牺牲时间来保障安全”的工作模式导致长时间等待与繁琐的操作降低了维修人员的效率。

由此得出，将RFID技术应用于仓储管理等四个环节，实现机场运行与管理体系的全面智能化，可提高工作效率和安全性能，给机场和旅客带来极大收益。

2.项目技术背景

2.1系统工作原理

本文所述的智能机场的主体设备选型主要考虑超高频段的RFID设备，该频段的设备系统通过电场来传输能量。超高频段读取距离比较远，无源可达10m 左右，主要是通过电容耦合的方式进行实现[1]。通常，最典型的RFID系统由电子标签、阅读器、RFID中间件和数据管理系统（应用系统软件）四个主要部分组成[2]。

RFID系统的工作原理如下图所示：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频查询信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流[3]，标签获得能量被激活并自动将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去[4]；系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行调解和解码[5]，然后通过电脑主机送到后台管理系统进行相应处理和控制，最终发出指令信号控制阅读器完成不同的读写操作[6]。

图2.1 RFID系统的工作原理简图

2.2技术优势对比

与传统条形码技术相比，RFID标签具有以下优势[7]：

表2.2 RFID标签与传统条形码对比

功能特性 传统条形码 RFID标签

读取速度 一次一个 一次多个

外形特征 固定于纸张 可嵌入、可贴附

抗污能力 抗污性差，易损坏 抗污性好，不易损坏

读写距离 近 根据功率可近可远

读写能力 只读 可读可写

信息存储量 小 大

安全性 以篡改、仿制 不易仿制、篡改

识别率 较高 高

识别方便度 人工识别 自动识别，可穿透识别

利用率 一次性使用 可重复读写十万次

2.3技术应用的必要性

本文研究结合了问卷调查与机场工作人员调研等辅助手段。

2.3.1问卷调查

问卷调查的目的是对基于RFID技术的智能机场进行可行性、必要性研究。主要从旅客的角度，调查现阶段民众对机场服务的满意度和需求度的状况，从而分析建立智能化RFID管理系统的必要性。问卷内容涉及机场服务中的行李处理、登机流程等，采取形式为网上问卷。

对最终收回的167份有效问卷进行数据分析可以得到，超过70%民众希望机场接受更多自助式服务使登机流程更为便捷；近90%的人认为现行行李处理系统效率有待提高。而将RFID技术应用到行李处理系统和电子机票，可有效提高机场行李处理系统的效率，缩短登机时间，尤其是当发生航班延误等特殊情况时，自助式服务可减少旅客等待时间；而通过对电子机票的管理，旅客能够得到及时有效的提醒，减少误机等情况的发生。

2.3.2机场工作人员调研

在对机务维修工作人员进行的采访中了解到，在实施“工具责任到人”的管控过程中，大部分时间被工具的借还和等待占据。在绝对不影响安全的前提下，引进智能化管理运行方式十分必要。

3.应用模块设计

3.1仓储数字化管理

3.1.1应用模型

基于超高频RFID的仓储管理系统有仓储管理数据库和RFID系统组成，包含RFID阅读器对入库|出库物品信息采集和同步数据库两个过程[8]。阅读器通过读取标签的EPC存储数据，建立标签与物品信息的关联，使便携式服务终端获得物品信息，实现对物品存储动态的随时记录和与数据库同步更新。物流完成后可通过解除标签与物品的绑定实现对标签的回收。

仓储数字化管理的设备逻辑结构如下图所示：

图3.1.1设备逻辑结构图

3.1.2应用优势

在仓储管理中，将系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与RFID技术相结合，能够高效地完成各种业务操作[9]，增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时减少了整个物流中由于货物误置、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗[10]。同时，通过商品登记自动化，在库存盘点时降低人力成本和物品丢失风险，由此实现物流提速，从而最大限度的减少储存成本，保证空运的快速性和安全性。

3.2行李智能管理

3.2.1应用模型

主要由行李物品识别模块、信息处理及行李跟踪监控模块、本地数据库存储模块以及用户模块组成[11]。

旅客办理托运时，行李将被贴上内含EPC代码的电子标签，存有行李类别、旅客联系方式等详细信息。安检入口装有可识别EPC码的探测器，出口装可将安检状态数据写入标签得阅读器。后经数据采集接口，将行李物品的EPC码分别输入相应模块，实现行李分拣传送和数据实时更新。设备逻辑图如下：

图3.2.1 行李处理设备逻辑图

3.2.2应用优势

與传统的条形码相比，RFID标签具有数据的远距离读写、数据存储量大、耐环境性、可回收等明显优势[12]。将之应用于行李处理系统，对机场而言，可节约人力成本，避免人为失误，加速行李分拣效率并提高准确性。同时可实现对行李的位置状态的实时监控跟踪，有效降低行李丢失率。对旅客而言，可方便快捷的通过手机登便携终端设备，及时查找自己的行李避免错拿或丢失。

3.3电子机票

3.3.1应用模型

本项目中拟实现一种用户实名制的智能卡牌作为电子机票的方案。旅客购票后，信息将存储于网络数据库中，机场各入口及人流必经点位置装有RFID读取器对信息进行读取。应用中心将处理旅客信息，并将必要信息写入旅客所持电子机票中，同时通过通讯服务器发送至旅客手机上，从而通过安检完成登机流程。

图3.3.1 电子标签功能逻辑图

3.3.2应用优势

电子机票是不易污损的制式卡片，使用寿命大于十年，符合环保要求，可避免纸质机票的纸张浪费。对旅客而言，使用电子机票可减少持有众多纸票的麻烦，在航班延误时自助、快速、准确的办理相应手续，节省宝贵时间。对机场而言，可以节约人工成本，提高工作的效率和准确率，提高安全性，便于进行统一管理。同时还可以简化退票、改签等业务流程，缓解旅客焦虑情绪、减少冲突，便于维护机场安全秩序。

3.4机务维修与零部件管理

3.4.1应用模型

因为工作的复杂性、工作量大而维护时间有限，机务人员往往要面对众多工作却没有时间完成的局面，以致出现情绪焦躁而易于出现差错。将RFID技术应用于机务维修工作，首先应实现飞机零部件的数字化管理。需要建立两个系统，一是包含信息收集、数据库服务器和指挥的任务管理系统；二是维修工具的借用管理系统[12]。工具贴上电子标签，工具房装阅读器，以便随时记录详细借用信息并与数据库同步。任务指挥系统是一种记录了各种飞机部件维护规范过程，可根据动态信息选择最佳方案维护，辅助机务人员完成任务的算法。具体关系如图所示：

图3.5.2 维修过程逻辑关系图

在整个维护过程中，RFID系统采集航材和维系工具的储藏和使用信息并反馈到任务指挥系统进行综合，辅助机务工作人员动态维护，提高工作效率和操作准确性。

3.4.2应用前景

机务维修是人为差错的重灾区，而减少人为差错的举措就是引入自动化，电子化。飞机类型、型号众多导致了查找所需零件的困难低效。引入数字化后，有助于维修人员快速准确找到零件，减轻工作负担，缓解工作压力；且便于对维修过程的动态监控，规范维护过程。从而提高维修的安全性和可靠性。

4.总结与展望

4.1未来发展前景

将RFID技术应用于机场的运行与管理体系建设当中，实现机场的全面智能化，预期会达到以下几点：

①实现物流信息自动化，降低劳动成本，提高库存空间利用率；

②提高安检速度，通过实时安全监控有效遏制恶性事件的发生，及时发现并消除安全隐患；

③发生航班延误或取消等情况时，有效缓解旅客焦虑情绪，有利于维护机场秩序；

④有效提高飞机过站检查、故障排除工作的效率，对维护工作进行实时监测。

4.2结束语

将RFID技术应用于仓储管理、行李处理、电子机票和机务维修，将提高各项工作的安全性和可靠性，简化处理流程，使之更为智能化、人性化，从而保证空运的便捷高效，提升民用航空业的整体实力和工作效率，实现效益最大化。虽然RFID技术在机场各方面的应用前景被普遍看好，但大规模应用将可能面临基本验证机制存在缺陷、系统建立的初期成本高、技术标准不统一、运行初期人员不适应等问题。

参考文献

[1] 孙晔，王艳秋.RFID射频识别技术及应用 [J].电大理工，2009（01）

[2] 罗风.RFID在供应链物流管理中的应用研究 [D].西南交通大学，2009年

[3] 孔祥斌.基于车载射频识别技术的研究 [D].武汉理工大学，2006年

[4] 刘志飞.基于非空气环境下RFID系统的设计与实现 [D].湖南大学，2007年

[5] 徐雪慧.射频识别技术中防冲突算法研究 [D].华中师范大学，2006年

[6] 郭俐虹.基于RFID技术的电子标签读写系统的设计与实现 [J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2008 （4）

[7] 王伯秋，黄辉，张明华.RFID在图书馆自动化管理中的应用 [J].中华医学图书情报杂志，2007（06）

[8] 曾炼成，傅卓军，沈岳.超高频RFID标签可重用仓储管理系统的设计 [J]. 计算机技术与发展，2011（09）

[9] 刘新宇.运用RFID技术变革陶瓷物流 [J].科教文汇，2007（09）

[10] 曾娟子，周海英，杨晓红.RFID在现代物流中的应用 [J].科学与财富，2010（09）

[11] 张峰，张晓鹏，吴高成.基于物联网的机场集成行李处理系统及其应用研究[J].计算机应用研究，2010（10）

[12] 朱建山.基于S1000D规范的IETM数据管理系统研究 [D].南京航空航天大学，2010