فناوریهای شناسایی و ردیابی

بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسور

فناوریهای شناسایی و ردیابی

مقاله بکارگیری مرکب از فناوری‌های RFID و GPS جهت‌ ردیابی کانتینر

بکارگیری سیستم مرکب از فناوری‌های RFID و GPS جهت‌ ردیابی کانتینرها در زنجیره حمل و نقل ترکیبی

محمد پوررضا، کارشناس ارشد راه و ترابری (دانشگاه صنعتی شریف)، شرکت مهندسین مشاور مترا

چکیده

در سال‌های اخیر حمل و نقل، بعنوان بستر توسعه پایدار، در ایران مورد توجه خاصی قرارگرفته است. داشتن بسترهای مناسب جهت توسعه شبکه و قرار گرفتن در مسیر کریدورهای ترانزیتی از یک سو و رشد رقبای منطقه‌ای از سوی دیگر موجب شتاب گرفتن روند توسعه این صنعت در کشور گردیده است. یکی از محورهای این توسعه، رشد حمل و نقل کانتینری می‌باشد که بعنوان پایه و اساس حمل و نقل ترکیبی مطرح می‌باشد.

توسعه حمل و نقل کانتینری در قالب حمل و نقل ترکیبی، ضرورت برنامه‌ریزی و اجرای دقیق امور تخصیص بهینه ناوگان به کانتینر و استفاده حداکثر از ظرفیت‌های موجود و اطلاع‌رسانی پیوسته به صاحبان کالا را بیش از پیش آشکار ساخته است. برای انجام این مهم، اطلاعات بروز و جامعی از وضعیت کانتینرها (محل قرارگیری، پر و یا خالی بودن، اطلاع از نوع و مقدار بار و ...) در اختیار باشد. در حال حاضر اطلاعات مربوط به کانتینرها بصورت پراکنده و ناقص موجود است و امکان ردگیری کانتینر از مبدأ تا مقصد وجود ندارد. در این مطالعه با تمرکز بر بندر کانتینری شهید رجایی و پروسه حمل کانتینر از این بندر تا مقاصد، سیستمی ترکیبی با استفاده از فناوری RFID و GPS جهت ردیابی کانتینرها در پروسه حمل و نقل ترکیبی پیشنهاد شده است.

در این تحقیق پس از بررسی فناور‌ی‌های مختلف قابل استفاده در ردیابی کانتینر و شناسایی پارامترهای ارزیابی و مقایسه، و با بهره‌گیری از تجربیات داخلی و خارجی، نقاط ضعف و قوت این فناوری‌ها شناسایی شدند و در انتها چارچوب سیستم مرکب ردیابی در زنجیره حمل و نقل ترکیبی کانتینر با بهره‌گیری از دو فناوری برتر GPS و RFID بمنظور بالا بردن کارآیی سیستم و کاهش هزینه‌های نصب، بهره‌برداری و تعمیر و نگهداری، ارائه گردیده است.

کلید واژه‌ها:‌ شناسایی با امواج رادیوییRFID، سیستم موقعیت ‌یاب جهانیGPS، حمل و نقل ترکیبی،‌ حمل و نقل کانتینری

1- مقدمه

استفاده وسیع از کانتینر از اواخر دهه 1960 آغاز گردید. بازده جهانی بنادر کانتینری از 36 میلیون TEU[1] در سال 1980 به 266 میلیون TEU در سال 2002 افزایش یافت. پیش‌بینی‌های انجام شده جابجایی 432 تا 468 میلیون TEU را در سال 2010 نشان می‌دهد. در حالی که حاشیه آتلانتیک مهد حمل و نقل کانتینری است؛ شرق آسیا نیز تبدیل به منطقه اصلی کانتینری جهان شده است. در حال حاضر سهم آسیا در بازده جهانی بنادر کانتینری از 25% در سال 1980 به حدود 46% افزایش یافته است. در حالی که سهم اروپا در همین بازه زمانی از 32% به 23% کاهش یافت]1[.

در ایران نیز کسب رشد 9 درصدی عملیات کانتینری در سال 1385، افزایش تعداد سرویس‌های خطوط لاینر کانتینری به هجده سرویس و جذب خطوط معتبر و بزرگ کشتیرانی کانتینری دنیا مانند ‌MSC،WANHAI ،CMACGM و ورود کشتی‌های کانتینری نسل هفتم با ظرفیت بیش از 6 هزار و750TEU ، نشان دهنده روند رو به رشد این صنعت در کشور می‌باشد.

بندر شهید رجایی به عنوان مهمترین بندر در ورود و خروج کانتینر در ایران مطرح می‌باشد. این مجتمع عظیم در20کیلومتری غرب شهرستان بندرعباس و حدوداً در طول جغرافیایی 56 درجه و 4 دقیقه شرقی وعرض جغرافیایی 27 درجه و 7 دقیقه شمالی قرار گرفته است . از نظر موقعیت دریایی دردهانه ورودی خلیج فارس، ابتدای تنگه هرمز و شمال جزیره قشم واقع شده است . فاصله این بندر تا تهران 1563 کیلومتر و تا فرودگاه بندرعباس 40 کیلومتر می باشد . بندر شهید رجایی با جاده، راه آهن و خطوط هوایی به تهران و سایر نقاط ایران و جهان مرتبط می شود .

عملکرد بندر شهید رجایی که هم اکنون در رتبه 69 جهان از لحاظ عملیات کانتینری قرار دارد و پیش بینی می شود که این رتبه باتوجه به افزایش عملیات کانتینری در سال‌های اخیر، ارتقاء یابد، طی سال‌های 76 تا 85 نیز از رشد فزاینده عملکرد کانتینری حکایت دارد. عملکرد کانتینری این بندر در سال 76 بالغ بر 293 هزار TEU بوده و به استثنای اندکی کاهش در سال 77، رشد صعودی خود را طی سال‌های 78 تا 85 ادامه داده است. علت ارتقای رتبه بندر شهید رجایی در میان بنادر جهان از لحاظ عمیات کانتینری، شفاف‌سازی تعرفه‌ها و رقابتی کردن بنادر ایران در منطقه عنوان شده است.

آمار و ارقام رسمی نیز نشان می‌دهد که رشد عملکرد کانتینری بندر شهید رجایی از حدود 759 هزار TEU در سال 81 به حدود یک میلیون TEU در سال 82 رسید که 35 درصد رشد داشت. این رشد طی سال 83 نیز همچنان ادامه و به یک میلیون و 17 هزارTEU افزایش یافت. در سال 84 نیز عملکرد کانتینری این بندر با 7 درصد رشد به یک میلیون و 25 هزار TEU بالغ شد.

فعالیت‌های توسعه این بندر استراتژیک ایران ادامه دارد. توسعه حوضچه دوم و سوم بندر شهید رجایی با اعتباری بالغ بر 800 میلیون دلار امکان پهلو‌دهی به بزرگترین کشتی‌های کانتینری جهان دراین بندر را داده است.

البته شورای اقتصاد نیز با توجه به درخواست وزارت راه و ترابری، با اجرای طرح توسعه حوضچه سوم بندر شهید رجایی با استفاده از تسهیلات مالی خارجی موافقت کرده است. این طرح را که شرکت خاتم الانبیاء به همراه یک شرکت خارجی اجرا می‌کند، اسکله‌های با ظرفیت سالانه تخلیه و بارگیری کانتینری به میزان 5/5 میلیون TEU و قابلیت پهلوگیری کشتی‌های بالای 100 هزار تن احداث خواهد شد. مدت زمان احداث این پروژه ، سه ساله است و هم اکنون کارهای بانکی این پروژه در حالی پیگیری است.

هم‌اکنون ظرفیت سالانه تخلیه و بارگیری کانتینری بندر شهید رجایی حدود 5/1 میلیون TEU است که با اجرایی شدن پروژه فاینانسی فوق، کشتی‌های کانتینری بزرگ از مبدا جابه‌جایی کالا می توانند آنرا به طور مستقیم به این بندر منتقل کنند و دیگر در آن شرایط نیاز به صادرات مجدد از بنادر دوبی نیست.

درحال حاضر 30 درصد از کانتینرهای ایران مستقیما به بنادر موجود در منطقه نظیر جبل علی امارات رفته و پس از بارگیری مجدد وارد بنادر کشور می‌شوند. برنامه‌ها و سیاست‌های مقامات دریایی و بندری ایران ظرف دو ساله اخیر نیز موجب شده تا 70 درصد کانتینرهای ایران را که قبلا مستقیما به بنادر موجود درمنطقه نظیر جبل علی می رفتند، به سمت بنادر کشور سوق یابد.

براساس برخی گزارش‌های رسمی، 17 خط کشتیرانی بین‌المللی در خطوط کشتیرانی لاینر حاضر در بندر شهید رجایی فعال بوده‌اند که برخی از این خطوط Nedelloyd"،"NykT"،"ٍEvergreen"، "Ymi"،"Pil"،"Misc"،"ina"،"Messina"،"Rcl"،"Cosco"،"Msc"،"Hanjin"و "Simtech" نام دارند. در جدیدترین گزارشات نیز آمده است که دومین شرکت بزرگ کشتیرانی دنیا مجتمع بندری شهید رجایی را برای انجام عملیات تخلیه و بارگیری کانتینر انتخاب کرده است. شرکت کشتیرانی ام اس سی سوئیس با اعزام یکی از بزرگترین کشتی های کانتینربر خود به ظرفیت 6750 TEU کانتینر، فعالیت خود را بین بنادر مهم اروپا با ایران آغاز می‌کند. این شرکت که دومین شرکت بزرگ کشتیرانی جهان است با بهره‌مندی از تخفیف 10 درصدی تعرفه‌های مختلف نسبت به بنادر منطقه و ایجاد ظرفیت پذیرش و قابلیت تخلیه و جابجایی سریع کالا در بندر شهید رجایی 4 اردیبهشت ماه امسال نخستین کشتی بزرگ کانتینربر خود را از یکی از بنادر مهم اروپا به ایران اعزام ‌کرد.

یکی از عوامل مهم در گسترش هر صنعتی و بخصوص صنعت حمل و نقل دریای و کانتینری، کسب رضایت مشتریان است. در این راستا یکی از فاکتورهای مهم نحوه اطلاع‌رسانی به مشتری و تسهیل و تسریع در روند انجام امور بندری و حمل و نقلی می‌باشد. بهره‌گیری از فناوری اطلاعات، با توجه به نقش آن در شتاب بخشیدن به فعالیت‌ها در امور کشتیرانی و بندری و جابجایی کانتینرها، امری اجتناب ناپذیر می‌باشد.

تبادل الکترونیکی اطلاعات در تجارت جهانی و به ‌طورخاص در زنجیره حمل‌ونقل بین‌المللی، بحث نوینی نیست، کشورهای پیشرفته سال‌هاست از مزایای این روش مؤثر بهره‌مند می‌شوند و مؤسسات معتبر بین‌المللی نظیرسازمان ملل با تدوین استانداردها و قوانین بین‌المللی به‌طور مستمر نسبت به بهبود آن فعالیت می‌کنند.

ترمینال کانتینری بندر شهیدرجایی نیز برای اولین بار در سال 1380 اقدام به پیاده‌سازی پیغام “COPARN” برای دریافت مانیفست‌های ورودی کرد. این اقدام با درنظرگرفتن شرایط آن زمان بندر و امکانات موجود در آن سال‌ها حرکتی بسیار بزرگ بود]2[. پیغام COPARN تنها یکی از مجموعه پیغام‌های مورد تبادل در حمل و نقل کانتینری است. به دلیل نبود یک سیستم یکپارچه جهت مدیریت عملیات و خدمات اسنادی ترمینال، مزایای این پیغام منافع متقابل شرکت‌های کشتیرانی و خطوط کانتینری را تأمین نمی‌کرد.

همچنین بکارگیری سیستم‌های دستی و نیمه خودکار در ردیابی کانتینرها در بنادر و بکارگیری نرم‌افزار ACIS در بنادر کشور گام‌های مهمی است که در این راستا برداشته شده است. از سوی دیگر بسترهای مناسبی جهت انتقال اطلاعات، همانند مجهز کردن بنادر شمالی و جنوبی کشور به فیبرنوری، ایجاد شده است. اما آنچه که در این تحقیق مورد نظر است، پیشنهاد سیستم ردیابی کاملاً خودکاری است که بدون دخالت نیروی انسانی امکان برآوردن کلیه نیازهای مطرح از سوی صاحبان کالا را داشته باشد.

2- زنجیره تأمین در حمل و نقل کانتینر

در شکل(1) زنجیره تأمین در جابجایی کانتینر از مبدأ به مقصد نشان داده شده است. این زنجیره نشان دهنده بهره‌گیری از مدهای مختلف حمل و نقل همانند دریایی و جاده‌ای و همچنین ریلی می‌باشد. با توجه به این چرخه طولانی و پیچیده، اهمیت ردیابی کانتینر بخوبی مشخص و روشن می‌باشد. زنجیره حمل و نقل کانتینری بین بندر شهید رجایی و مراکز داخلی جذب و تولید بار بخصوص استان تهران، مطابق شکل(2) می‌باشد.

مقصد نهایی

حمل و نقل جاده‌ای یا ریلی

حامل جاده‌ای

محل توزیع کانتینری

محل تجمیع کانتینری

بنادر بین‌المللی

بندر محلی

مبدأ

شکل 1: زنجیره حمل و نقل کانتینری

همانطور که در شکل(2) ملاحظه می‌شود، کانتینرها پس از تخلیه در بندر، یا در محل‌های دپوی کانتینر در بندر قرار‌می‌گیرند و یا بصورت مستقیم از کشتی به کامیون‌ها و یا واگن‌های باری انتقال می‌یابند. این نکته لازم بذکر است که خطوط ریلی تا محل تخلیه کشتی‌ها ادامه دارد. بعد از بارگیری کانتینرها توسط مد جاده‌ای معمولاً بطور مستقیم به مقاصد انتهایی انتقال می‌یابند و در صورت بارگیری بوسیله مد ریلی، ابتدا به محل‌های دپو در نزدیکی تهران (همانند ایستگاه آپرین که بدین منظور طراحی شده است) منتقل شده و سپس توسط کامیون به مقاصد نهایی رسانده می‌شوند. این نکته قابل توجه است که برای بخش جاده‌ای نیز پایانه‌هایی همانند اکبرآباد وجود دارد که امکان دپوی کانتینر را دارد و می‌تواند به صاحبان کالا جهت کاهش هزینه‌های بندری کمک نموده و از سوی دیگر به افزایش ظرفیت بندر کمک می‌نماید.

شکل 2: زنجیره حمل و نقل کانتینری از بندر شهید رجایی به تهران

2- ضرورت‌های ردیابی در حمل و نقل کانتینری

نیازهای ردیابی صنعت حمل و نقل کانتینری را می‌توان در سه دسته فعالیت مختلف تقسیم‌بندی نمود:

· کشتیرانی[2]

· فعالیت‌های بندری[3]

· لجستیک زمینی[4]

در ادامه به نقش ردیابی در هرکدام از این فعالیت‌ها پرداخته می شود.

کشتیرانی

انواع متفاوتی از کشتی‌های وجود دارد که عمده آنها عبارتند از cargo vessles، tankers، passenger vessels، leisure crafts، fishing vessels، scientific and research ships، offshore services vessels and warships.

امروزه با افزایش ظرفیت کشتی‌های کانتینربر و توقف این کشتی‌ها در بنادر مختلف و اهمیت اطلاع‌رسانی بروز به صاحبان کالا، ردیابی این کانتینرها و مدیریت بارگیری و تخلیه آنها اهمیت فراوانی پیدا نموده است. با ثبت مکان کشتی‌ها و کانتینرهای داخل آن، امکان اطلاع رسانی به مشتریان و همچنین هماهنگی با بنادر و فورواردرها و کریرها وجود خواهد داشت.

یکی از مهمترین مزایای ردیابی کانتینری علاوه بر اطلاع‌رسانی به مشتریان و برقراری مسایل امنیتی در جایجایی کالا، برنامه‌ریزی مناسب‌تر فورواردرها و کریرهای ریلی و جاده‌ای جهت ارسال حامل‌ها و انتقال سریع و بهینه کالاها می‌باشد و از دپو شدن کانتینرها در بندر جلوگیری می‌نمایند.

فعالیت‌های بندری

بندرها عنصر حیاتی در تجارت بین‌الملل است و شامل تجهیزات و زیرساخت‌هایی بمنظور رفت و آمد کشتی‌ها و بارگیری و تخلیه کالاها می‌باشد. وجود سیستم ردیابی و مکانیابی در یک بندر می‌تواند امتیازی جهت برتری آن نسبت به سایر بندرها رقیب باشد. دو عامل مهم در صحنه رقابت سرعت و کارآیی می‌باشد. بکارگیری فناوری‌های نوین در بهبود این دو معیار نقشی اساسی ایفا می‌کند.

با توجه به دپو کردن کانتینرها در بنادر و بارگیری آنها توسط حمل و نقل جاده‌ای و یا ریلی با فاصله‌ای زمانی نسبت به زمان تخلیه از کشتی، نیاز به مکانیابی آنها در بندر و هدایت وسایل حمل کننده زمینی به محل کانتینر دارای نقش مهمی می‌باشد.

لجستیک زمینی

افزایش اهمیت و ضرورت بکارگیری فناوری اطلاعات در لجستیک و مدیریت زنجیره تأمین موجب گردیده تا علاوه بر کاربرد فناوری‌های نوین در کشتی‌ها و بندرگاه‌ها، بکارگیری این فناوری‌ها بخصوص فناوری ردیابی در بخش لجستیک زمینی نیز با گستردگی فراوانی دنبال گردد. امروزه با گسترش حمل و نقل ترکیبی و همکاری بخش دریایی با سایر مدها و همچنین جابجایی درب به درب کالا، نقش ردیابی برای صاحبان کالا و سرویس‌دهندگان حمل و نقلی، اهمیت دوچندانی پیدا نموده است.

در صورت درگیری هر دو مد زمینی و ریلی و همچنین دپو کردن کانتینرها در پایانه‌های ریلی و جاده‌ای، اهمیت بکارگیری سیستم ردیابی در مسیرهای جابجایی و همچنین پایانه‌های مربوطه دو چندان می‌شود.

با توجه به موارد مورد اشاره لازم است تا اطلاعات زیر برای هر کانتینر مشخص باشد:

- نام صاحب کالا

- نام صاحب کانتینر

- مشخصات کلی بار و علامت تجاری کالاها

- تعداد پکیج‌ها و وزن بار

- مبدأ و مقصد حرکت

- نام کشتی، قطار، کامیون، هواپیما یا حمل کننده دیگر

- پایانه و یا بندر بارگیری شده

- پایانه و یا بندر مورد نظر جهت تخلیه

- ...

با توجه به موارد ذکر شده نیاز به یک بانک اطلاعات گسترده و سیستمی هوشمند و کاملاً خودکار جهت شناسایی و ردیابی کانتینر می‌باشد.

3- سیستم‌های ردیابی

هدف از سیستم ردیابی کانتینری شناخت مکان جاری کانتینرهای حمل بار در هر نقطه و در هر زمان می‌باشد که با شناخت این مکان و زمان امکان گزارشگیری‌های وسیعی همانند موجودی کشتی‌ها و انبارها، زمان حمل و غیره را بوجود می‌آورد و زمینه لازم جهت برنامه‌ریزی و تخصیص بهینه ناوگان و همچنین اطلاع‌رسانی بروز به مشتریان را می‌دهد. در این بخش به معرفی و بررسی سیستم‌های مختلف ردیابی که قابلیت کاربرد در حمل و نقل کانتینری را دارند، پرداخته می‌شود.

3-1. سیستم ردیابی دستی

سیستم‌های دستی امکان دسترسی به مکان فعلی کانتینر را بصورت بروز مهیا نمی‌کند. این فرآیند از ورود داده‌های دستی در فرم‌ها بوسیله افراد در نقاط مختلف بهره‌ می‌گیرد و فرم‌ها برای ورود داده به سیستم کامپیوتری به مرکز فرستاده می‌شود، که برای صدور صورتحساب استفاده می‌شود.

مشکلات موجود در استفاده از این روش به شرح زیر شناخته شده است:

· عدم بروز بودن سیستم

· عدم یکپارچگی سیستم در مدهای مختلف

· ثبت اشتباه داده

· ورود ناقص داده

· ورود اشتباه داده

· گم شدن داده‌ها و فرم‌ها قبل از اینکه داده به سیستم کامپیوتری وارد شود

· ...

مشکلات موجود که در بالا بدان ها اشاره شد ممکن است منجر به اشتباهات زیر شود:

· دادن صورت حساب اشتباه یا عدم دادن صورت حساب به مشتری

· گم کردن مکان کانتینر

· عدم بازگشت کانتینر بعد از تخلیه

· گم شدن تعداد زیادی کانتینر در هر سال

· ...

3-2. سیستم ردیابی نیمه ‌خودکار

در این سیستم با توجه به وجود بستر ارتباطی (بطور مثال بیسیم یا فیبر نوری)، کاربر با استفاده از کامپیوترهای HANDLED ، وضعیت جابجایی‌ها و تغییر مکان‌ها را به مرکز اطلاع می‌دهند. بعبارتی در این سیستم وظیفه وارد کردن اطلاعات برعهده کاربر می‌باشد و پس از وارد کردن، این اطلاعات بصورت مستقیم به پایگاه داده اصلی منتقل شده و تحلیل‌ها و گزارشات مورد نیاز، تهیه می‌گردد. ولیکن این سیستم نیز دارای نقایص ذیل می‌باشد:

· عدم بروز بودن سیستم

· عدم یکپارچگی سیستم در مدهای مختلف

· عدم ثبت داده‌ها در برخی از موارد

· بروز اشتباه در سیستم در صورت جابجایی بدون اطلاع کانتینرها

· دشواری در اصلاح اشتباهات قبلی

· ...

3-3. سیستم بارکد و پردازش تصویر

به علت برداشت چندباره^{^[5]} و محوشدن^{^[6]} یا خراب شدن بارکد در طول عمر کانتینر، این گزینه دارای ضعف می‌باشد ولیکن این گزینه کم هزینه‌ترین گزینه است. هدف از این سیستم خواندن کدهای استاندارد کانتینرهای ورودی و خروجی می‌باشد. این سیستم در حال حاضر به منظور کنترل دسترسی، ایمنی وسایل نقلیه تجاری، تست آلودگی خودرو، اخذ عوارض، دریافت جریمه‌ها و غیره استفاده می‌شود.

عملکرد اصلی این سیستم بدین گونه است که ابتدا تصویر را می‌گیرد و بعد آن را از باند خاصی عبور می‌دهد و اجزای استاندارد مربوط به تصویر شناسایی می‌شود و نتایج به کامپیوتر میزبان یا بانک داده‌ای جهت استفاده در آینده انتقال می‌یابد. دو مسئله بسیار مهم در این سیستم وجود دارد، حداقل کردن زمان شناسایی و حداکثر کردن دقت شناسایی است.

شکل 3 : نمونه‌ای از سیستم بارکد در بخش حمل و نقل جاده‌ای

در این سیستم هنگامی که وسیله نقلیه از باندی عبور می‌کند خط غیرقابل مشاهده بین دو حسگر دو طرف مسیر را می‌شکند. هر باند دو مجموعه حسگر دارد: مجموعه عقبی و مجموعه جلویی. مجموعه عقبی حسگرها اولین مجموعه‌ای می‌باشند که شکسته می‌شوند و دوباره ارتباطشان برقرار می‌شود لحظه‌ای که ارتباط مجموعه حسگر عقبی دوباره برقرار می‌شود مکان وسیله نقلیه کاملا مشخص می‌شود و سیستم شروع به فعالیت کند.

در این سیستم‌ها بر حسب نیاز مشتری حتی می‌توان از در عقب کانتینر و جلو و کناره‌های کانتینر، شماره کد شاسی اتومبیل و پلاک اتومبیل عکس گرفت. در این زمینه نرم افزارهایی نیز موجود می‌باشد که پس از دریافت نتایج پردازش تصویر، می‌توانند آنها را در خدمت استفاده کنندگان قرار دهند.

این سیستم دارای مشکلات ذیل می‌باشد:

· زمان طولانی در خواندن و شناسایی کانتینرها

· عدم امکان شناسایی در تمام مبادی و مقاصد

· تأثیر نوع بارگیر، حامل، آلودگی‌ها و ... بر ثبت داده‌ها

· ...

3-4. سیستم ردیابی با استفاده از فناوری Wi-Fi

این فناوری زیرمجموعه فناوری Bluetooth است و تحت آن ارتباطى با قدرتى بیشتر از خود Bluetooth ایجاد خواهد شد. ارتباط Wi-Fi[7] بیشتر بر پایه ارتباط شبکه اینترنت به صورت بى‌سیم تاکید مى‌کند و همین امر باعث محبوبیت بسیار زیاد آن شده است با استفاده از این تکنولوژى به راحتى در مسافرت، هواپیما و یا هتل مى‌توان از طریق Laptop به اینترنت متصل شد. Wi-Fi که همان استاندارد IEEE802.11 است در مدل هاى 802.11b و802.11a مورد استفاده قرار مى‌گیرد و استاندارد اصلى آن IEEE802.11b است.

در این مدل حداکثر سرعت انتقال اطلاعات Mbps۱۱ است و از فرکانس رادیویى ۴_/۲ گیگاهرتز استفاده مى‌کند. براى سرعت بخشیدن به این استاندارد مدل دیگرى نیز به نام 802.11b+ ایجاد شده که سرعت انتقال را تاmbps ۲۲ افزایش مى‌دهد. در مدل 802.11a سرعت اطلاعات حدود mbps۵۴ است و از فرکانسGHz۵۰ استفاده مى‌شود. به طور حتم این مدل در آینده‌اى نه چندان دور جاى 802.11bرا خواهد گرفت.

بهره‌گیری از این تکنولوژی بسیار پر هزینه می‌باشد و از سوی دیگر امکان بهره‌گیری از آن در تمام مدهای حمل و نقل همانند حمل و نقل دریایی جهت دریافت اطلاعات بروز وجود ندارد.

3-5. سیستم ردیابی ماهواره‌ای

این سیستم ماهواره‌ای از یک صورت فلکی شامل مجموعه‌ای از 32 ماهواره است که با دقت هر چه تمام تر در مدار زمین به گردش در می‌آید. فاصله بین این ماهواره و سرعت آنها به گونه‌ای طراحی شده که هیچگاه تداخلی در کارشان ایجاد نمی‌شود وتمام زمین را تحت پوشش خود قرار می‌دهند. این ماهواره‌ها بطور دائم وشبانه‌روزی، امواج رادیویی را به تمام سطوح زمین ارسال می‌کنند. این امواج دائماً فاصله بین ماهواره‌ها را گزارش می‌دهند؛ به این ترتیب که اگر یک گیرنده GPS بر روی زمین این اطلاعات را دریافت کند، از طریق آن قادر به شناسایی موقعیت خود می‌باشد. لازم به ذکر است که امواج رادیویی در GPS بر روی 2 فرکانس MHz ۱۲۲۸و MHz 1575ارسال می‌شود.

سیستم مکان یابی خودکار وسایل (AVL) که بر اساس تکنولوژی GPS/GSM بنا شده است برای شناسایی موقعیت لحظه به لحظه کانتینر می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد این سیستم به دو گونه است Offline و یا Online. در شیوه Offline اطلاعات بر روی حافظه جانبی دستگاه GPS ذخیره گردیده و با رسیدن به نقاط کنترل حافظه تخلیه و اطلاعات به پایگاه داده منتقل می‌گردد. در حالت Online، مکان کانتینر با توجه به برقراری مداوم ارتباط بین GPS و مرکز، امکان ردیابی لحظه به لحظه کانتینر موجود است. البته در این روش نیاز به تجهیزات برقراری ارتباط با مرکز و همچنین نیروی برق در هر کانتینر می‌باشد.

از مهمترین نواقص این سیستم در حالت offline، عدم اطلاع بروز از وضعیت کانتینرها می باشد و در حالت online نیز، مهمترین نقص سیستم هزینه بالای آن می‌باشد.

3-6. سیستم ردیابی با استفاده از امواج رادیویی (^{^[8]}RFID)

این تکنولوژی به عنوان راه حلی مناسب در زمینه ردیابی کانتینری می‌باشد. کانتینرهایی که دارای tag می‌باشند می‌توانند درهر نقطه‌ای مورد شناسایی قرار گیرند و مشکلات موجود در روش بالا حذف می‌شود.

RFID یک فناوری است که امکان برچسب‌گذاری الکترونیکی و تعیین هویت اشیاء را بوسیله ارتباطات رادیویی از راه دور ممکن می‌سازد. RFID همچنین بخش وسیعی از فناوری‌های تشخیص خودکار و گرد‌آوری داده (AIDC[9]) را نیز شامل می‌شود که این فناوری‌ها عمدتاً عبارتند از تشخیص علائم میله‌ای (بارکد)، تشخیص نوری حروف (OCR) و تشخیص مادون قرمز.

از جنبه عملی، یک سامانه RFID شامل سه قسمت است: برچسب، قرائت‌گر و آنتن که در ادامه به بررسی هر یک از این بخش‌ها پرداخته می‌شود.

برچسب

برچسب[10] که در آن داده‌های شناسایی قرار می‌گیرند، موجب شناسایی اشیایی می‌شوند که برروی آنها نصب هستند. برچسب‌های RFID را همچنین فرستنده/ گیرنده[11] یا بطور کلی حامل داده غیر تماسی[12] می‌گویند.

برچسب‌های RFID بسته به نحوه تغذیه مدار الکترونیک آنها به انواع فعال[13] و غیر فعال[14] تقسیم می‌شوند. برچسب‌های فعال توان مصرفی قرائت‌گر را کاهش داده و می‌توانند اطلاعات را تا فاصله دورتری انتقال دهند این برچسب‌ها دارای باتری‌هایی هستند که از دو تا ده سال عمر می‌کنند. برچسب‌های RFID توابع بیشتری را نیز می‌توانند اجرا کنند ( مثلاً اینکه امکان گزارش دمای محیط را داشته باشند) که در اینصورت بر پیچیدگی آنها افزوده شده و در نتیجه اندازه و قیمت آنها افزایش خواهد یافت.

برچسب‌های غیر فعال نسبت به برچسب‌های فعال از پیچیدگی کمتری برخوردار هستند. چرا که قرائت‌گر توان اجرایی آنها را ایجاد می‌کند. این برچسب‌ها کوچک، سبک و ارزان بوده و تا حدود 20 سال قابل استفاده هستند. محدوده انتقال داده توسط این برچسب‌ها نسبتاً کوتاه است و سامانه‌های RFID مجهز به برچسب‌های غیرفعال به قرائت‌گرهایی با توان بالاتر احتیاج دارند.

برچسب‌های RFID غالباً بعنوان نسل بعدی بارکدها در نظر گرفته می‌شوند. قرائت آنها به یک دید مستقیم یا تماس نیاز ندارد. بعلت قابلیت‌های مدار مجتمع، برچسب‌ RFID می‌تواند حجم بیشتری از اطلاعات را نسبت به بارکدهای متداول ذخیره کند.

قرائت‌گر

قرائت‌گر[15] ارتباط بدون سیم را با برچسب برقرار می‌کند. یک قرائت‌گر RFID دو کار اصلی را انجام می‌دهد :

· دریافت فرامین از نرم‌افزار کاربردی

· ارتباط با برچسب‌ها

یک قرائت‌گر RFID عملاً بصورت یک پل ارتباطی بین نرم‌افزار کاربردی و آنتن، که وظیفه انتشار امواج رادیویی به سمت برچسب‌ها را بعهده دارد، عمل می‌کند. امواج رادیویی که بوسیله آنتن انتشار می‌یابد در فضای اطراف پخش می‌گردد. در نتیجه داده‌ها بطریق بی‌سیم به سمت برچسب‌ها که در نزدیکی آنتن قرار دارند انتقال پیدا می‌کنند.

آنتن

وظیفه آنتن دریافت و ارسال امواج در سامانه RFID است. براساس نوع کاربرد، انواع آنتن‌ها می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. در چنین سامانه‌هایی، آنتن‌ها براساس مشخصاتی از قبیل پلاریزاسیون، زاویه دید (یا زوایه رأس^{^[16]}) و بهره^{^[17]}طبقه‌بندی می‌شوند. از آنجائیکه آنتن‌ها از اجزاء غیر فعال (Passive) سامانه‌های RFID هستند، هیچ‌گونه تنظیمی نیاز ندارند و تعمیر و نگهداری آنها نیز به راحتی قابل انجام است.

4- ارزیابی و مقایسه سیستم‌های ردیابی کانتینری

برای انتخاب سیستم مناسب می‌بایستی محصولات مختلف در این خصوص مورد ارزیابی و مقایسه قرار گیرند لذا جهت بررسی انطباق تجهیزات خریداری شده با نیازهای عملیاتی راه‌آهن شش محور در دستور کار قرار داده شد و مورد وزن‌دهی قرار گرفت تا تصمیم‌گیری نهایی انجام پذیرد. این شش محور عبارتند از:

نتایج بررسی‌های انجام شده بطورخلاصه در جدول ذیل گزارش شده است. همانطور که مشاهده می‌شود فناوری GPS و RFID کارآترین سیستم‌های ردیابی می‌باشند که در بخش بعد به نحوه استفاده ترکیبی از این فناوری‌ها و استفاده از قابلیت‌های آنها پرداخته خواهد شد.

جدول 1: ارزیابی فناوری‌های مختلف در ردیابی کانتینری

			سیستم
معیار	دستی	نیمه خودکار	بارکد و پردازش تصویر	WI-FI	GPS	RFID
کارایی	اولویت 6	اولویت 5	اولویت 4	اولویت 3	اولویت 1	اولویت 2
قابلیت ردیابی بروز	1	2	3	4	5	4
قابلیت بهره‌گیری در مدهای مختلف	2	2	2	3	5	4
قابلیت یکپارچه‌سازی سیستم در زنجیره حمل و نقل ترکیبی	1	2	3	4	5	5
نوع و حجم اطلاعات قابل حصول	1	3	2	5	4	5
قابلیت گسترش در آینده	1	2	3	5	5	5
قابلیت بکارگیری با سایر سیستم‌ها	1	1	3	4	5	5
پایداری و کارآیی در شرایط مختلف محیطی	1	1	1	4	4	4
عملکرد ارتباطی و مخابراتی	1	1	3	3	4	3
مالی	اولویت 1	اولویت 2	اولویت 4	اولویت 5	اولویت 6	اولویت 3
هزینه خرید تجهیزات	5	3	1	2	1	2
هزینه‌ نصب	5	3	2	2	1	2
هزینه‌ بهره‌برداری	3	3	2	2	1	3
هزینه‌ تعمیر و نگهداری	5	4	2	2	1	3
هزینه‌ها ارتباطی	5	3	2	2	1	2

5- مشخصات سیستم ردیابی مرکب

در سیستم ردیابی مرکب از دو فناوری GPS و RFID بهره‌گفته می‌شود. در این سیستم تمام کانتینرها بصورت مستقیم با مرکز در ارتباط نیستند لذا منجر به کاهش هزینه‌های ارتباطی می‌شوند و از سوی دیگر قرائت‌گرهای سیستم RFID در نقاط محدودی نصب می‌شوند که منجر به هزینه‌های نصب، تجهیز و ... می‌شوند.

در این سیستم تگ‌ها بوسیله ارتباط با GPS های نصب شده بر حامل‌ها، بصورت آنلاین با مرکز در ارتباط هستند. از سوی دیگر قرائت‌گرها هم بعنوان پشتیبان سیستم ردیابی و هم سیستم انبارداری با ارتباط مستقیم با مرکز، سیستم ردیابی را کامل می‌نماید.

6- کاربرد سیستم مرکب در زنجیره حمل و نقل کانتینری از بندر شهید رجائی

در شکل(4) ساختار سیستم مرکب در ردیابی کانتینرها از بندر شهید رجایی تا تهران و مراکز جذب و تولید بار نشان داده شده است. در این سیستم کشتی‌ها، قطارها و کامیون‌ها مجهز به سیستم GPS و از سوی دیگر بر روی کانتینرهای در حال جابجایی برچسب (تگ) نصب می‌باشد. در این برچسب‌ها اطلاعات مورد نیاز که قبلاً بدان اشاره شده است، درج گردیده و با عبور این تگ‌ها از محل قرائت‌گرها که در در 5 نقطه ورودی و یا خروجی، جهت کنترل سیستم‌های ماهواره‌ای و انبارداری نصب می‌شود. از مزایای این سیستم پایین آوردن هزینه‌های مربوط به بکارگیری فناوری GPS می‌باشد و از سوی دیگر سیستم قادر به گزارش‌دهی بروز بوده و دارای مزیت کنترل و گزارش دهی دقیق انبارداری است.

شکل 4 : نمونه‌ای از سیستم بارکد در بخش حمل و نقل جاده‌ای

7- نتیجه ‌گیری

نتایج مطالعه انجام شده منجر به رسیدن به سیستمی ترکیبی می‌باشد که از یک سو منجر به کاهش هزینه‌های نصب، بهره‌برداری، تعمیر و نگهداری، ارتباطات و ... خواهد شد و از سوی دیگر باعث بالا رفتن کارایی سیستم ردیابی می‌گردد. در این سیستم در حدود 5 دروازه مجهز به قرائت‌گرها، کانتینرهای مجهز به تگ‌های RFID را کنترل نموده و حامل‌های ریلی، دریایی و زمینی مجهز به سیستم GPS استفاده می‌گردند. با ایجاد ارتباط بین تگ‌های RFID کانتینرها و GPS حامل‌ها، اطلاعات مکانی کانتینرها بصورت آنلاین به مرکز انتقال می‌یابد و از سوی دیگر ارتباط مستقیم قرائت‌گرها با مرکز اطلاعات منجر به پشتیبانی از سیستم‌ اطلاعاتی ماهواره‌ای و سیستم‌های انبارداری خواهد شد.