臺北港導入RFID建置門禁管理系統完成貨櫃通關全程自動化

物聯網應用案例｜臺北港

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具備物聯網雛形的應用很多，像不少企業都有門禁系統就是一種，員工持有的員工證本身就記載了簡單識別資訊，在進出口感應時，系統就能即時記錄出入的人員、時間。不過，這麼常見的設備，大部分的企業多半用來記錄人員出入的身分與時間。事實上，門禁系統只要花一點力氣與其他系統作結合，就可藉由物與物的連接，做到更嚴謹的門禁管理，降低人工作業帶來的漏洞，而透過感測器所收集到的資料，未來還能延伸出更多應用，邁向更智慧化的物聯網的應用。

臺北港在今年導入RFID人證識別卡，是一種門禁卡的概念，但也因此做到物與物連結的概念，自動化門哨系統加上過去導入的自動化碼頭作業系統，兩個區域型的應用串連起來，就是一個很典型的物聯網應用。

臺北港是臺灣最年輕的國際港口，但也是首座藉由無線感測技術打造無人貨櫃碼頭的國際港口。在2010年初正式營運時，就利用ZigBee技術的報到卡，以及每個儲區設置的ZigBee掃描器，比對後端的櫃場管理系統（TOS），感應與調度裝載貨物的貨櫃車，完成貨櫃碼頭區的全自動化無人作業。

不過，當時的自動化作業仍僅貨櫃碼頭區而已，離開碼頭區後，所有的流程還是回到人工作業，也就是當貨車從碼頭區載完貨要離開港區進入市區時，駕駛就以手持三聯單的方式通過門哨。同樣的，進入港區也是如此。

今年1月，隸屬於基隆港的臺北港務分局導入了RFID貨車駕駛人證卡，結合光學字元辨識系統OCR辨識車號與貨櫃號碼，打造自動化門哨系統，並且將感應通過的人車櫃三種資料傳送給碼頭區，讓貨車從進入臺北港，全程不再需要人工作業，也等於正式完成了臺北港全港自動化作業的最後一哩。

先藉由ZigBee技術報到卡，完成碼頭區的貨櫃車自動化感應與調度

臺北港是2010年才正式營運的年輕港口，由三家海運公司組成的臺北港貨櫃碼頭公司取得50年特許經營權。為了降低貨輪靠港時間以爭取更多航運公司將航線拉到臺北港，臺北港貨櫃碼頭公司在每個貨櫃存放的櫃場儲區，建置設有ZigBee掃描器的儲區報到點，來感應貨車的所在位置，調度作業的自動化程度，讓裝卸貨物更快速，節省貨輪靠港時間。

能夠讓貨櫃碼頭區完全自動化的關鍵，是一張內建ZigBee晶片的儲位報到卡。當貨櫃車進入臺北港後，經由攝影機辨識貨櫃車的車牌號碼，TOS系統就會開始比對，確認無誤後，貨櫃車司機可從自動櫃員機取得這張ZigBee儲位報到卡。

在這張報到卡上面的電子螢幕會顯示出駕駛員將貨櫃車停放的儲位，以及裝卸貨的位置。當貨櫃車開到指定地點後，透過ZigBee掃描機掃描貨櫃車資料，讓後端的TOS系統比對，確認無誤後，系統會啟動吊起貨櫃車中貨櫃的吊臂開始執行裝卸貨的工作。

透過這樣的感測技術，碼頭區還能讓貨櫃車的調度更有效率。比如說，過去無論貨櫃車要裝貨還是卸貨，貨櫃車在來回之間總一定會有一趟是空車，但是藉由掃描器確認貨車所在位置後，TOS系統就能自動化調度，讓去港邊卸貨的貨櫃車，再去另一個指定位置裝貨櫃回儲區。

不過，過去的自動化作業只集中在碼頭區，離開碼頭區以後，貨車駕駛還是得手持一張三聯單，三聯單上有條碼，在通關時，由港區的管理人員感應條碼來對應後端的資料庫系統是否符合，到了最後門哨關卡時，再將單子交給港警核對。

這樣人工作業有幾項缺失，第一是耗費時間，駕駛上下車都需要時間，到了貨櫃車進出的尖峰時間，就會出現排隊的情況。第二，駕駛在貨車頻繁進出的車道上奔跑交件，也有交通安全的疑慮。第三是管理上的疏失，因為每日進入港區貨車眾多，港警只能針對每一臺貨車核對車號與貨櫃號碼，貨車駕駛也只能採抽檢的方式，才不會讓作業時間拖延太久，導致貨車排隊車潮湧現。

基隆港務局資訊室主任高傳凱表示，門哨系統一直無法自動化的關鍵是在人證的部分。

港口的門禁管理所要管理進出的標的包括貨櫃、貨車、還有貨車的駕駛員，必須要這三者同時符合航商所給予的資料，港口的門哨才能放行，讓貨櫃離開港區進入市區。

早在6年前，高雄港一年就有近1,000萬個20尺貨櫃的吞吐量，為了解決門哨大排長龍的問題，高雄港開發了一套OCR辨識系統，可以辨識貨櫃跟車號，但是這套系統並沒有辦法辨識貨車駕駛的身分，所以高雄港採用就像現在高速公路ETC一樣的方式，藉由OBU（On Board Unit）的電力將一般晶片上的資料上傳到讀取器上，辨識貨車駕駛的身分。不過，高傳凱表示，當時由於一臺OBU價格就要700多元，所以高雄港口僅有不到1%的的貨櫃有導入。這也使得其他的國際港口並沒有馬上跟進導入同樣的設施。

從抽查到滴水不漏的查驗，讓門禁管理更加嚴謹

一直到今年初，臺北港決定藉由RFID人證辨識駕駛身分，就一起導入了OCR系統，一次解決人車櫃資料的感應、傳送與比對，建立可快速通關的全自動化門哨管理系統。

臺北港在4個車道上設置了RFID讀取器，讀取車上駕駛人的RFID通行證資料，結合光學字元辨識系統OCR辨識車號與貨櫃號碼，這些資料經過即時比對查驗站的資料庫後，確認無誤後，系統會將可放行的訊號傳回到前端的紅綠燈號誌，啟動綠燈號誌，讓貨車駕駛不需要停車就能通關。

除此之外，臺北港也將RFID用於轉口押運貨櫃時，監控、定位貨櫃在轉口的過程，沒有被開啟、掉包或是破壞的情形發生。高傳凱表示，過去轉口貨物進到港口後，都需要有政府機關的人員隨行押貨，確保貨櫃在轉口的過程中，沒有其他的外力去改變貨櫃的內容物。現在藉由內建RFID的電子封條，只要貨櫃有任何異常時，就會顯示在系統上，因此，省去人工押貨的必要。

臺北港總共在四個車道上建置了取像設備，包含兩個進入的車道和兩個離開的車道。貨車進入約200公尺長的通關車道時，第一道通過的是辨識車牌，藉由兩臺攝影機記錄下貨車車號，第二道會通過貨櫃偵測器，分別從貨櫃的側身、頂部、後部進行前照、頂照跟後照，最後就是確認貨車駕駛的身分，由於臺北港採用的是低頻的被動式RFID，感應距離為5公尺，因此，臺北港在每個車道建置4個RFID讀取器同時感應貨車前檔玻璃的RFID識別證，確認無誤後，放行指示燈就會顯示綠燈，貨車不需再停車受檢或是遞送單據，就能直接離開港區。

這麼一來，每一臺人車櫃資料都會被清楚詳細的紀錄下來，高傳凱表示，從抽檢進步到逐一查核，為得就是減少人工疏失，並且讓貨物的移送更加安全。現在自動化的門哨系統甚至還可以將過去記錄不良，如走私的駕駛，提前通知港警，讓港警針對這些駕駛做更詳細的盤查。

在價格方面，航商可向臺北港申請貨車駕駛的RFID識別卡，一張新申辦識別卡的價格為120元，目前在臺北港申辦的數量有2,301張，導入的比例是71%，而貨車通關的時間也從55秒，變為20秒，節省了超過一倍的時間。

建立小型機房接收影像與RFID訊號，減少訊號處理時間

當初臺北港在興建的時候，就已經布建了光纖網路，所有攝影機、RFID所收集到的訊號，都可經由光纖網路傳送到臺北港行政大樓的機房處理。不過，貨車在通關時的距離就短短200公尺，為了確保當貨車數量密集通關時，訊號不會有所延遲，臺北港在進出港的查驗登記站二樓搭建了一個小型機房，讓攝影機、與RFID收集到的資料，藉由一般的網路線傳送到小型機房，進行查驗比對的工作，並同步抄寫到行政大樓的機房。基隆港務局臺北港分局資訊小組主任郭森桂表示，雖然光纖網路傳遞的秒差很小，但建立一個最靠近感測器的機房，可以確保比對資料更即時。

臺北港的門禁管理，也不是僅單靠興建感測器而已，實際執行管理工作的，其實是後端系統。高傳凱表示，所有的感測裝置，最重要還是要依賴後端系統，否則就算是導入RFID也只是感測裝置而已。

因此，一個整合性的平臺對於物聯網的應用可說是非常重要的。以臺北港來說，後端系統是一個整合多個機關的人車櫃管理系統，這個系統整合了港警局的MTNet人車通行證系統、關貿局的櫃動車系統、臺北貨櫃碼頭公司的航商CN單系統的資料，另外也連接了港口的港區通行管理系統、自由貿易港區管理系統。

這些系統是早在導入自動化門哨系統之前就已經建立完成，只是過去前端是由條碼記錄資訊，如今換成了RFID與攝影機所收集到的資訊流，導入新的感測裝置對後端系統架構沒有影響。

郭森桂表示，透過RFID收集的資訊未來還可以做更多延伸應用。最直接的用途就是臺北港務局可將在門哨收集到的人車櫃資料，匯入臺北港貨櫃碼頭公司的TOS系統進行比對，讓門哨系統與碼頭區作業有效整合。

未來，這些資料還有更多運用，例如統計進港與出港的感測記錄後就能統計港區內的人數、從流量計算尖峰時段進入貨櫃的數量，能分析出，臺北港在尖峰與離峰時間的貨車數目，找出航商貨櫃的最佳調度方式。

但若是要進行更多分析以及延伸應用，就勢必要收集更多的數據，才能讓分析結果更精準，因此，郭森桂表示，未來臺北港會針對散雜貨的部分也導入RFID，也就是非貨櫃裝卸的貨物，持續擴大RFID的運用範圍。

臺北港用RFID解決通關問題人工通關問題

人工通關問題

（圖左）駕駛必須親自下車將具有條碼的三聯單，交給查驗站的港警查核，過程耗時，容易造成排隊車潮。

（圖右）駕駛冒險通過車道，不僅危險，而且也花時間。

RFID自動通關優點

（圖左）貨車駕駛的RFID人證置放在前檔玻璃，有利於RFID資料遠距感應讀取。

（圖右）藉由人車櫃自動化系統通關，駕駛無須下車，直接根據燈號指示通關。

RFID在港口應用的限制

限制1. RFID受到干擾而感測不良：目前貨車駕駛將RFID識別證放置在前檔玻璃處，不過，由於低頻的RFID會受到金屬以及水的干擾，而感應不良。因此，像是前檔玻璃的隔熱紙、或是駕駛本身都是干擾源。

現行作法：在每個車道4個RFID讀取器同時運作，從不同方向感測，提高感應能力。

限制2. 沒有統一標準，難有整合效益：基隆港務局資訊室主任高傳凱表示，未來若是貨櫃也能導入RFID，除了對港區的管理有所幫助之外，甚至可以讓貨櫃在全世界被精確記錄，通行時也能更快速。不過，各國開放RFID可使用的頻段並不一樣，臺灣開放的頻段為922-928MHz，日本開放的頻段為950-956MHz，美國是902-928MHz，歐盟是866-868MHz，讓跨國運用不易。

現行作法：為了提高整合效益，一張RFID識別卡可同時在臺灣四大港口通行，航商只需要為一個駕駛申請一張卡，就能通行臺北港、臺中港、高雄港、花蓮港。

臺北港用RFID打造自動化港區門哨管理

臺北港導入RFID人證卡來辨識貨櫃車駕駛身分，讓貨櫃車通過港區門哨時，可同時記錄人車櫃三種資料，由後端系統蒐集的通關資訊進行確認後，直接以燈號顯示放行，完全不需人工作業。