专利名称：基于车载pda的陆路口岸移动监管业务系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统。
背景技术：
随着经济全球一体化的发展，口岸通关 已成为现代物流业发展的一个重要环节，事关企业竞争力和对外贸易的发展。陆路口岸是货物贸易和人员自由行的主要通道，运输工具包括货运车辆、客运车辆和跨境往返的小车车辆。以亚洲最大的陆路口岸——皇岗口岸为例，2010年出入境车辆978万辆次，每天过境的车辆都在2万辆以上。如此巨大的车流量要求口岸管理单位不断采用先进技术，在有效监管的前提下实现快验快放，申报方式也从纸面申报到电子申报，从停车验放到分类自动验放和抽查停车验放相结合的模式。自90年代以来，我国各口岸管理单位就在不断研究新技术的应用，并根据各自在口岸的业务和查验设施要求建立了自动验放系统。目前业界较流行的是基于RFID技术的电子闸口系统[1_2]，它是在传统独立闸口通道的基础上改进而来的，在车辆必经的闸口通道内安装超高频的射频读写器，用以识别安装在车辆上的电子标签，同时将识别结果和物理闸口相关联，依靠物理闸口的关闭来强制读写器进行重复通信来弥补通信的失效，当识别成功时才开闸放行。这类系统的设计与实现相对简单，当前国内各大口岸的闸口通道已有应用，但受传统物理闸口的限制，车辆需等到闸口打开才能正常通过。由于检验检疫在口岸区域内没有独立的闸口通道，因而无法在物理闸口通道安装RFID识别设备，要实现“通道式管理”必须进行创新，采用新的技术手段。为此，文献[3]通过构建一种口岸虚拟闸口系统(或称电子通道)，以提高检验检疫监管的全面和独立性，使得口岸检验检疫脱离传统物理闸口的限制成为可能。本文在此研究成果基础上，研究开发一种新的车载PDA，通过提出一种改进的自动报检通关模式，从而建立一种基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，并以深圳某口岸为例对系统的稳定性和运行效果进行了现场测试和说明。
实用新型内容本实用新型解决上述问题提供一种基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统。为解决上述问题，本实用新型通过以下方案来实现基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，该系统包括全申报平台数据中心、基站监控系统、无线基站、车载PDA，该系统采用模块化结构设计，所述车载PDA与无线基站之间采用DATA+ACK的通讯模式连接，所述无线基站连接至车载PDA，所述车载PDA通过过境车辆随时随地的网络在线申报，同时实时传输电子报检号连接至全申报平台数据中心。进一步地，所述车载PDA主要由数据处理模块、射频通讯模块、移动互联网模块、屏幕I/O模块、存储模块、振动传感器、功放管理模块以及天线集成，所述数据处理模块与射频通讯模块之间通过串行通讯接口连接，所述数据处理模块与所述射频通讯模块独立连接供电电池为其供电，所述数据处理模块分别连接移动互联网模块、屏幕I/o模块以及存储模块，所述射频通讯模块分别连接振动传感器、功放管理模块以及天线，所述射频通讯模块采用半双工方式与无线基站进行双向高速数据交换，将车辆的报检数据及时传输至基站监控系统处理，同时实时接收系统的处理信息和电子导引信息。进一步地，所述车载PDA通过与全申报平台数据中心进行数据交换，实现报检信息的实时分析、处理并电子导引车辆通关。进一步地，所述基站监控系统主要由基站监控中心工作站、声光告警设备、网络传输设备模块组成，该基站监控系统整合了移动电子全申报系统、健康证体检系统、中国电信短信平台、海关数据交换系统，用于多个不同架构、不同操作系统、不同软硬件之间的跨平台交互。进一步地，所述全申报平台数据中心包括应用服务器集群、数据库服务器以及应用服务器集群，所述全申报平台数据中心采用了分布式数据库与集中式数据库相结合的连接方式，有效地实现了服务器、基站数据、业务数据的有机分离与结合连接起来，以及不同 数据之间的共享和统一管理。 进一步地，所述无线基站与基站监控系统连接，所述无线基站采集车载PDA所发出的报检信息，传送至基站监控系统。本实用新型的车载PDA具有无线射频通信和信息存储功能，主要作为车辆、集装箱、货物等被识别对象的ID、身份、属性等信息的采集和识别使用；同时具有互联网访问和信息交互功能，可随时随地的完成在线报检，实现高效、快捷通关。选用本实用新型的报检通关方法可平均减少通关时间90% ;将申报企业、货物承载车辆、检验检疫机构紧密的进行了关联，使得企业减少了往返检验检疫机构的时间，并且加大了企业与检验检疫机构的互动交流；明确了监管主体和产品质量首要责任人，使得监管模式由货物监管转为对企业监管，监管局面由被动查验转为主动监管，有效地提高了执法的独立性和全面性。
图I为本实用新型该系统各模块设计连接示意图；图2为本实用新型操作流程图。
具体实施方式
如图I所示，基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统主要由全申报平台数据中心、基站监控系统、无线基站、车载PDA、应用对象集群五大部分构成，如图I所示。基站监控系统主要由基站监控中心工作站、声光告警设备、网络传输设备等模块组成；车载PDA主要由数据处理模块(Atom Z530[4])、射频通讯模块(MSP430F2350 )、移动互联网模块、屏幕I/O模块以及存储模块等集成；应用对象集群包括申报单位、承运车辆和检验检疫口岸执法人员。该系统采用模块化设计方法，具体的工作原理为车载PDA的移动互联网模块(802. llb/g/n和3G)配合屏幕输入模块可实现过境车辆随时随地的网络在线申报，同时实时传输电子报检号至全申报平台数据中心；无线基站同时采用433MHz和920MHz双频段技术以及能量信号自动可调的高性能天线系统，实现在不同环境下准确采集车载PDA发出的报检信息，传送至基站监控系统进行分析处理，并传输系统的电子导引信息至车载PDA;车载PDA与无线基站之间采用DATA+ACK的通讯模式，在车辆进入口岸进行报检通关时，车载PDA的射频通讯模块自动唤醒进入工作模式；射频通讯模块(集成433MHz频段和920MHz频段)采用半双工方式与无线基站进行双向高速数据交换，将车辆的报检数据及时传输至基站监控系统处理，同时实时接收系统的处理信息和电子导引信息；基站监控系统整合了移动电子全申报系统、健康证体检系统、中国电信短信平台、海关数据交换系统等多个独立系统，实现了多个不同架构、不同操作系统、不同软硬件之间的跨平台交互；全申报平台数据中心采用了分布式数据库与集中式数据库相结合的方式，有效地实现了服务器、基站数据、业务数据的有机分离与结合，以及不同数据之间的共享和统一管理。另外，车载PDA的射频通讯模块采用了独立电池供电技术，有效续航时间达18个月，结合系统的低电预警功能，可以保障射频通讯模块的长期有效性。该系统的实施，一方面可实现出入境车辆随时随地的完成网络在线报检工作 ’另一方面是车辆过境时，车载PDA通过与全申报平台数据中心进行数据交换，实现报检信息的实时分析、处理并电子导引车辆通关，从而确保口岸车辆快速、安全、准确地进行。 车载PDA主要分为射频通讯模块和数据处理模块，两者之间通过串行通讯接口(低压TTL电平)互联起来，如图I所示。它具有两个方面的功能一是具有无线射频通信和信息存储功能，主要作为车辆、集装箱、货物等被识别对象的ID、身份、属性等信息的采集和识别使用；二是具有互联网访问和信息交互功能，可随时随地的完成在线报检，实现高效、快捷通关。车载PDA两个功能模块独立供电。射频通讯模块[3]依靠3. 6V的锂电池供电，且需在不更换电池的前提下独立工作18个月，其硬件设计如下(I)处理器选用TI公司功耗极低的MSP430F2350芯片，通讯芯片CC1020是专用于窄带应用领域402-470MHz、804-940MHz范围的单片FSK/ASK CMOS射频收发器，低电流功耗(19. 9mA)，低供应电压(2. 3-3. 6V) ； (2)车辆仅在口岸无线基站信号覆盖范围内时，射频通讯模块才将被唤醒而转为工作状态，平时则处于休眠状态；(3)部分车辆可能在口岸无线基站信号覆盖范围内但长时间停留，因此设计一种振动传感器检测判定车辆运行状态，当车辆熄火以后，射频通讯模块则被强制进入休眠状态。数据处理模块M采用了 Intel公司的Atom Z530处理器及其低功耗同伴芯片US15W，支持多点触控电容屏输入输出，且4500mA的锂电池可支持该模块在Windows 7操作系统下连续工作4小时以上，同时通过内部集成的Wi-Fi或3G模块，非常适合用于在线报检工作。 如图2所示，企业通过车载PDA接入移动互联网进行电子报检工作，初步审核通过后得到电子报检号，企业还可通过车载PDA查询承运单位的相关记录并选择合适的承运单位，再将电子报检号传送至承运车辆车载PDA的存储模块中。此时，系统就自动将申报单位、报检货物、承运车辆等信息在整个系统中关联起来。当车辆进入口岸国检通道准备通关时，车载PDA的射频通讯模块自动被唤醒进入搜索状态，每间隔固定的时间搜索一次，当捕捉到定位信号时进入通信状态，并且在约定时间内发送信号给无线基站。为了确保进入监管区域内的所有车辆都能实时与基站通讯，减少通讯阻塞，同时防止某个或部分基站可能因偶然瘫痪引发的安全不稳定等因素，该系统建立了多个安全保障机制。首先，口岸设立了多个独立无线基站点，并采用自动信道选择管理模式，建立了出错循环控制机制；其次，采用了先进的高性能天线技术，能根据不同的现场环境形成不同频宽的无线电波，并同时建立了完善的防雷安全机制；最后，通过433MHz和920MHz双频段射频技术保证了系统在车流密度高、障碍物遮挡等环境下的正常工作。基站在接收信号后将数据传送至基站监控系统，实时与全申报平台数据中心进行数据的比对、分析、审核、处理并且通过基站发送电子导引信息。车载PDA接收到电子导引信息后通过无线射频模块自动进行电子导引，检查通过的车辆直接通过电子导引进入口岸边检与海关通道，需查验车辆则通过电子导引进入人工查验平台，执法人员现场对货物进行查验，并将查验结果通过手持移动监管系统实时传送给基站监管系统进行处理，基站监管系统实时回传报检结果给执法人员和承运人，做出相应处理。使用本文改进设计的报检通关方法可平均减少通关时间90% ;将申报企业、货物承载车辆、检验检疫机构紧密的进行了关联，使得企业减少了往返检验检疫机构的时间，并且加大了企业与检验检疫机构的互动交流；明确了监管主体和产品质量首要责任人，使得监管模式由货物监管转为对企业监管，监管局面由被动查验转为主动监管，有效地提高了 执法的独立性和全面性。性能分析及应用试验条件工作频段，433MHz频段(430. 00-432. OOMHz 和 433. 00434. 75MHz)、920MHz 频段(920. 00-925. OOMHz);环境温度，-10°C -+55°C ;相对湿度，10% -90% (无凝结)。I平均无故障工作时间(MTBF)分析该系统的无线基站设计均为并行模式，只要其中一个工作正常，则系统就能保证正常有效的运行。具体分析计算如下口岸采用客货车分道管理的模式，该系统分为出境货车电子通道、入境货车电子通道、出境客车电子通道、入境客车电子通道四部分。为保证系统的可靠性，口岸设立了多个并行基站以构建可靠性结构，车辆进入口岸区域后分别经过多个基站控制区，只要其中一个基站正常运行并正确识别车载PDA的数据，则系统可正确进行报检通关监管。分别用C和T表示客车和货车，E和I表示出境和入境，B表示无线基站，\表示系统失效率。则系统失效率计算表达式为入总=入 ET+入 IT+入 EC+入 IC (I)以入境货车为例，假设经过BI、B2、B3、B4等n个基站，则入境货车的系统失效率计算数学表达式为AIT=ABlXABlXAB3XAB4....XABn (2)MTBF是失效率的倒数，则MTBF = I/ X 总 ⑶假设某品牌无线基站的MTBF > IO4小时，入境货车电子通道有nl个基站、出境货车电子通道有n2个基站、入境客车电子通道有n3个基站、出境客车电子通道有n4个基站，则其失效率为A 无线基站=1/104 = 1(T4 (4)A IT = IO^4xnl (5)A ET = KT4xn2 (6)[0038]A IC = IO^4xn3 (7)A EC = l(r4Xn4 (8)系统失效率为入总=l0-4Xnl+ 10-4Xn2 + 10-4Xn3+10-4Xn4= IO^4xnl (1+10^^+10^+10"47"1) (9)即使每个电子通道只安装有2个基站，即nl = n2 = n3 = n4 = 2的情况下，系统失效率 ' 总=31X10_8，MTBF = I/A总一 3.2X106小时。因此，本系统具有非常高的可靠性和稳定性。2系统容错性分析本小节分别从通讯系统的容错性、数据的容错性、硬件设备的容错性三个角度对该系统的容错性进行描述。通讯系统的容错性433MHz和920MHz双频段自动选择模式保障了不同场合下数据传输的准确性和抗干扰能力；采用先进的MMO多径无线信道方式工作，每个基站可分为8-16个信道并行运行，如果某一信道出现故障，车载PDA中的射频通讯模块自动选择其他信道进行通讯，同时信道具有自动监测和恢复机制，保证通讯信息不被丢失；DATA+ACK形式的通讯流程和跳频机制确保了通讯数据在出现故障或强干扰状态下的正确发送与接收；能量信号灵活可调的先进天线技术，能够根据不同的现场环境形成宽窄不同的无线电波波束，实现更长距离、更强穿透能力的信号传输。数据的容错性严格的CRC校验使得数据出现错误时自动丢弃重传，分组独立的传输方式使得部分数据有误时其他数据仍可正常使用。另外，数据的冗余设计和车载PDA的数据记忆功能进一步保证了数据的可靠性。硬件设备容错性在系统设计中，采取了多个基站并行运行的工作机制，从而实现在某部分基站出现故障时不影响整个系统的正常运行。同时，基站的自动监测设备实现了基站故障的预警与故障实时管理。加上对基站设立点、供电系统、馈线系统采用了直击雷防护、侧击雷防护、雷电浪涌入侵防护、雷击电磁脉冲防护、等电位联结和接地等防雷设计，充分保障了该系统硬件设备的安全可靠性。以上分析说明，该系统具有较好的系统容错性。3识别能力分析本小节将该系统应用在深圳某陆路口岸现场并进行了试验测试，测试结果说明了该系统具有方向识别性好，可靠识别范围广，同时识别数多、正确识别率高、识别速度快和反馈响应时间短等特点，具体如表I所示。其中，系统识别率用n表示，则
单位时间内车载PDA正确识别数n = ~单位时间内车载pda总数~ (10)4系统兼容性及扩展性分析本系统的无线基站及基站监控系统均采用模块化设计方法，部分设备的日常维护、故障处理不影响整个系统的正常运行，并且针对车辆密度增加等业务扩展，只需增加基站设置，无需增加其他软硬件的配置；车载PDA采用了国际当前先进的低功耗处理器、射频通讯、跳频通讯、移动互联网等技术，具有使用周期长，硬件易升级等特点，足以满足系统的运行和扩展；系统整合了移动电子全申报系统、健康证体检系统、中国电信短信平台、海关数据交换系统等多个独立系统，实现了多个不同架构、不同操作系统、不同软硬件之间的融合，系统运行环境为Windows系统、BS架构，升级方便，维护开销小，并预留有与其他业务系统的数据交换接口，同时还充分兼顾各个应用系统的融合趋势，具有良好的扩充能力和兼容能力。 表I系统识别能力测试表
权利要求1.基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于该系统包括全申报平台数据中心、基站监控系统、无线基站、车载PDA，该系统采用模块化结构设计，所述车载PDA与无线基站之间采用DA TA+ACK的通讯模式连接，所述无线基站连接至车载PDA，所述车载PDA通过过境车辆随时随地的网络在线申报，同时实时传输电子报检号连接至全申报平台数据中心。
2.根据权利要求I所述的基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于所述车载PDA主要由数据处理模块、射频通讯模块、移动互联网模块、屏幕I/O模块、存储模块、振动传感器、功放管理模块以及天线集成，所述数据处理模块与射频通讯模块之间通过串行通讯接口连接，所述数据处理模块与所述射频通讯模块独立连接供电电池为其供电，所述数据处理模块分别连接移动互联网模块、屏幕I/O模块以及存储模块，所述射频通讯模块分别连接振动传感器、功放管理模块以及天线，所述射频通讯模块采用半双工方式与无线基站进行双向高速数据交换，将车辆的报检数据及时传输至基站监控系统处理，同时实时接收系统的处理信息和电子导引信息。
3.根据权利要求I所述的基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于所述车载PDA通过与全申报平台数据中心进行数据交换，实现报检信息的实时分析、处理并电子导引车辆通关。
4.根据权利要求I所述的基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于所述基站监控系统主要由基站监控中心工作站、声光告警设备、网络传输设备模块组成，该基站监控系统整合了移动电子全申报系统、健康证体检系统、中国电信短信平台、海关数据交换系统，用于多个不同架构、不同操作系统、不同软硬件之间的跨平台交互。
5.根据权利要求I所述的基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于所述全申报平台数据中心包括应用服务器集群、数据库服务器以及应用服务器集群，所述全申报平台数据中心采用了分布式数据库与集中式数据库相结合的连接方式，有效地实现了服务器、基站数据、业务数据的有机分离与结合连接起来，以及不同数据之间的共享和统一管理。
6.根据权利要求I所述的基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，其特征在于所述无线基站与基站监控系统连接，所述无线基站采集车载PDA所发出的报检信息，传送至基站监控系统。
专利摘要本实用新型公开了一种基于车载PDA的陆路口岸移动监管业务系统，该系统包括全申报平台数据中心、基站监控系统、无线基站、车载PDA，该系统采用模块化结构设计，所述车载PDA通过过境车辆随时随地的网络在线申报，同时实时传输电子报检号连接至全申报平台数据中心，报检通关方法可平均减少通关时间90％；将申报企业、货物承载车辆、检验检疫机构紧密的进行了关联，使得企业减少了往返检验检疫机构的时间，并且加大了企业与检验检疫机构的互动交流；明确了监管主体和产品质量首要责任人，使得监管模式由货物监管转为对企业监管，监管局面由被动查验转为主动监管，有效地提高了执法的独立性和全面性。
文档编号G06Q10/08GK202563553SQ201220183819
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者张兵, 包先雨, 李萱, 马莉, 吴绍精 申请人:深圳出入境检验检疫局信息中心, 深圳市检验检疫科学研究院