冯 强，杨 维
（中电信数智科技有限公司，北京 100035）
为全面贯彻落实党的十九大精神以及十八大以来党中央、国务院关于行业信息化工作的决策部署，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，依据《国家信息化发展战略纲要》《“十三五”国家信息化规划》《应急管理信息化发展战略规划框架（2018—2022年）》等文件精神，结合防灾减灾救灾业务信息化建设的需求和现状，充分聚焦应急管理部成立后面临的问题和机遇，改革和创新应急管理信息化发展理念、方式和途径，有效解决各级应急部门信息化建设分散化、应用条块化、信息割裂化、服务碎片化等问题。减灾救灾业务系统作为“金民工程”一期项目的重要内容，同时也是应急管理部信息化建设的重要组成部分，聚焦灾害数据管理、灾害评估、综合减灾和应急物资管理等关键问题，将在提高工作效率、优化工作机制、精准提供服务方面加强建设，为快速、全面、精准地开展灾害救助业务提供信息化支撑[1-7]。
1.1 总体需求
根据物资储备库实际情况和救灾物资管理特点[8-10]，搭建救灾物资储备库管理系统，精简、规范作业流程，采用先进先出方法，保障救灾物资最佳储备期，利用RFID技术，提高装卸作业的精准性，为全国救灾物资储备与调运提供保障。软件部署在各物资储备库，实现硬件信息管理功能，并同应急物资管理系统进行信息共享，实现业务协同工作。救灾物资储备库管理系统包含硬件资源信息管理、储备库物资管理系统和硬件系统。
在对应急物资库进行库区的合理划分和硬件设备安装完成的基础上，通过RFID电子标签与库区（位）的绑定、库位与设备的绑定，实现RFID电子标签在应急物资库的信息化和高效入库、出库。按规定的电子标签的常用事件上报来完成物资信息化从硬件到软件平台的流转。
1.2 业务需求
入库和出库流程如图1所示。业务需求见表1所列。
表1 业务需求汇总
图1 入库与出库流程
2.1 架构设计
救灾物资储备库管理系统总体架构如图2所示。
图2 救灾物资储备库管理系统总体架构
（1）基础设施层
基础设施主要包括RFID系统、无线网络、视频监控系统、智能广播系统、信号指示灯、有线网络、服务器、安全监管系统等。
（2）数据分析与服务层
数据分析与服务层由数据接入层、数据资源层、分析与计算平台和数据服务平台组成。系统建成后，将与应急管理部数据治理平台、应急管理大数据应用平台进行信息交互。具体为：①数据接入层主要负责第三方数据和系统的接入，支持复杂多变数据源，能够灵活高效处理各种格式的数据；
②数据资源层采用业务数据库、索引库来存储、整合及管理数据，为上层提供支撑；
③计算与分析平台主要提供分布式计算引擎服务组件，为其他层提供分布式计算与分析引擎，实现大规模分布式并行处理数据的功能，在数据计算引擎方面提供批量离线计算框架和流式计算框架，并提供分析挖掘、多维统计分析、全文检索等能力；
④平台应用通过数据服务层的数据服务、服务接口等进行统一调配。
（3）应用支撑层
在微服务框架下，业务系统基于业务域进行了服务化拆分，应用支撑层作为物资管理系统支撑平台，提供统一机构用户、统一认证、统一权限、统一日志等应用支撑功能。同时应急管理部的EGIS平台也为上层应用提供支撑服务。微服务是一种云原生架构方法，其中单个应用程序由许多松散耦合且可独立部署的较小组件或服务组成。
（4）业务应用层
业务应用层主要基于微服务框架，构建了应急资源信息管理模块、应急事件管理模块、物资采购需求评估模块、采购全流程管理模块、需求接入管理模块、物资调运方案生成模块、物资调运管理模块、物资分发管理模块、仓储管理模块、运输管理模块、终端配送模块、物资回收管理模块、数据展示模块、辅助支撑模块、系统接口、硬件资源协同模块等。
（5）服务层
通过APP、Web页面、大屏和其他终端等多种展现方式，全方位提供不同场景下的系统应用服务。
（6）用户层
用户层主要包括应急管理部门（救灾和物资保障司、地震和地质灾害救援司等7个业务司局和地方应急部门）、物资管理单位（各级救灾物资储备库）、粮食和储备单位、财政部门和社会力量等用户。采用分权分域机制，实现用户分级管理。
2.2 RFID系统概述
RFID（无线射频识别，Radio Frequency Identification）技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可适应于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，具有非接触、精度高、抗干扰、速度快以及适应环境能力强等显著优点。RFID技术经过多年发展，目前已被广泛应用于诸如生产管理、仓库管理、物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、资产管理以及国防军事等领域。
出库入库盘库信息录入的自动化管理，能够提高调拨效率。数据交换可以采用两种方式进行实施：（1）在线数据交换，通过固定式读写器将现场数据实时传回后台信息系统进行处理分析；
（2）离线数据交换，通过手持设备在现场采集完数据后，导入至后台管理系统进行处理分析。根据成本要求选择离线数据交换。
在物资仓储业务管理中（即物资调拨入库、盘点、出库、调运等环节），实现多个PC机终端同时完成相应仓储业务，并实现固定读写器与手持机同时使用，通过RFID或二维码方式采集物资信息，完成物资入库、盘点、出库、调运等仓储管理。在出入库环节，可以实现与车辆信息、IC卡内司机信息的绑定。通过建立网络专用通道，基于互联网或电子政务外网实现储备库物资存储、调拨信息与减灾救灾业务系统平台之间的数据交互。
在救灾物资仓库管理领域，RFID系统以RFID标签为载体，作为所对应管理物资的唯一身份ID，从入库时安装RFID标签，在应急救灾场景下物资调拨指令按业务需求在线上快速流转，救灾物资信息通过RFID设备进行自动记录，实现快速、准确、高效地按需出库、调拨，提升救灾物资调拨效率，有效保障救灾物资第一时间送达灾区现场。
利用RFID实现仓储信息实时管理，其工作原理是在托盘、货架、物资上安装电子标签，在标签中写入货物的具体资料、存放位置等信息，并使货架和托盘的标签信息一一对应，通过出入库门禁或手持机在仓储能快速准确地寻找到货物。
RFID在仓储物资管理中的应用：（1）非接触式的信息采集可实现自动识别和自动化管理；
（2）提供仓储物资管理中物流和信息流的双向通信；
（3）可以任意书写，满足信息量不断增大和信息处理速度不断提高的需求；
（4）大大提高物资出入库管理中信息采集的自动化程度；
（5）解决了在运动过程中对货物的相关信息进行管理的问题；
（6）具有拣货速度快、错误率低等优点。
2.3 系统组成
物资储备库物资RFID管理系统由基础设施支撑平台和前端支撑设备组成。RFID系统组成如图3所示。
图3 RFID系统组成
物资储备库RFID系统配置由RFID固定式、RFID手持式读写器、RFID管理系统和RFID标签组成。利用RFID系统实现物资出库入库信息录入的自动化管理，实现物资自动出入库。
每个救灾物资储备库配置RFID管理系统、RFID固定式读写器、RFID手持式读写器以及超高频白卡和超高频ABS抗金属RFID标签。
物资储备库物资RFID管理系统网络结构如图4所示。
图4 物资储备库物资RFID管理系统网络结构
各类设备具体参数如下：
（1）RFID固定式读写器—超高频RFID读写集成一体化设备（固定式）
执行标准要求：产品应符合ISO/IEC 14443、ISO/IEC15693、ISO/IEC 18000系列标准。
功能要求：工作频率可调，支持高频/超高频两种工作方式；
具备二维码阅读功能；
具备电子标签阅读功能；
具备IC卡阅读功能；
支持摄像功能；
支持无线通信功能。
技术参数要求：处理器主频为400 MHz；
内存容量为64 MB；
存储器扩展2 GB；
工作温度为-20～55 ℃；
储存温度为-30～70 ℃；
提供一个外置232标准串口，提供一个USB2.0接口；
内置200万像素摄像头；
支持GPRS/WiFi无线通信；
识别距离≥1.5 m。
（2）RFID手持式读写器—超高频手持终端
执行标准要求：产品应符合ISO/IEC 14443、ISO/IEC15693、ISO/IEC 18000系列标准。
功能要求：工作频率可调，支持高频/超高频两种工作方式；
具备二维码阅读功能；
具备电子标签阅读功能；
具备IC卡阅读功能；
支持摄像功能；
支持无线通信功能。
技术参数要求：处理器主频为400 MHz；
内存容量为64 MB；
存储器扩展2 GB；
显示屏2.8英寸，分辨率不低于240×320像素；
工作温度为-20～55℃；
储存温度为-30～70℃；
提供一个外置232标准串口，提供一个USB2.0接口；
内置200万像素摄像头；
通信功能支持GPRS/WiFi无线通信；
识别距离≥1.5 m。
（3）RFID管理软件
针对传统救灾物资配送管理系统存在的数据采集非自动化、物资运送流程无法实时监控、物资实时调度性差等缺点，本系统采用物联网技术构建了一种结合硬件和软件的应用系统，硬件主要是用来采集系统需要的核心数据，包括存储在RFID电子标签中的救灾物资基本属性数据、各种传感器感知的救灾物资环境数据以及救灾物资位置信息，这些信息通过网络传送到数据处理中心服务器，服务器中的救灾物资管理软件系统对这些信息进行展示、分析和评估；
利用这些实时监控数据的分析和判断结果，能够对整个物资配送运输过程进行全面的辅助决策，同时对一些突发情况进行事先预警。该软件提供标准化的应用服务接口，支持多种RFID设备接入与信息交互；
支持批量数据导入导出；
支持多种通信方式，满足各种灾害现场应用需求。
（4）超高频白卡
芯片储存区：EPC，96 bit，可读可写10万次；
适用载波频率：860～960 MHz。
（5）超高频ABS抗金属标签
读写距离：金属表面0～2 m；
芯片储存区：EPC，96 bit，可读可写10万次；
适用载波频率：860～960 MHz。
通过RFID、指示灯、视频、智能广播等物联网软硬件设备支撑以及硬件资源协同模块的开发建设和系统集成，提高救灾物资管理工作的信息化保障能力。
（1）提升救灾物资调拨效率。通过物联网、互联网、移动互联等信息技术的运用，实现在应急救灾场景下物资调拨指令按业务需求在线上快速流转，救灾物资快速、准确、高效地按需出库、调拨、运输、送达，从而提升救灾物资调拨效率，有效保障救灾物资第一时间送达灾区现场。
（2）提升救灾物资管理精细化和便利化水平。通过RFID、指示灯、视频、智能广播等物联网设备和应急物资管理系统建设，实现对救灾物资全流程、全生命周期的信息化管理；
针对灾害事件，从灾区物资需求和救灾物资供应保障两个维度进行精细化动态管理；
利用移动互联和智能终端，提升救灾物资管理的便利性。