海關鎖控背景
傳統的海關關鎖在使用時都是人工操作，而且關鎖的鑰匙一般也是由從業人員保管，在進出口貨物過程中，如果貨物丢失，或者忘記了鑰匙的所在位置，就無法及時報警，為了解決這些問題，在電子關鎖系統中引入了 RFID技術，應用 RFID電子關鎖實作對海關電子關鎖的自動控制和遠端監管。
傳統海關機械鎖控管理難度大，效率低
系統組成
RFID電子鎖是利用感應、無線電波或微波能量進行非接觸雙向通信，實作以識别和交換資料為目的的自動識别技術，它通過射頻信号自動識别目标對象并擷取相關資料，識别工作無需人工幹預。
系統架構及運作方式
本系統由監控中心伺服器、道口監控機、射頻讀寫器(道口讀寫器、手持讀寫器)、RFID電子關鎖四部分組成。監控中心伺服器負責背景資料存儲和管理；道口監控機通過序列槽控制道口讀寫器同關鎖進行射頻通信；RFID電子關鎖作為無線終端，主要實作資訊存儲、無線通訊、機構控制、狀态監測等功能。
系統底層硬體結構與設計
電子關鎖系統底層部分由RFID手持終端和RFID電子關鎖組成，基本組成單元為MCU和射頻收發電路，差別在于道口讀寫器增加了RS-485($14.5000)通信接口，手持讀寫器增加了人機互動接口，包括4×4薄膜鍵盤和128×64點陣式液晶顯示子產品，RFID電子關鎖則擴充了異常狀态監測電路和電機驅動電路，電機驅動電路用來驅動電機，實作對關鎖的電子施封和解封。
廣東航連科技海關專用RFID電子關鎖
軟體設計
本系統的軟體設計分為三個層次：監控中心伺服器為頂層，道口監控機為中間層，讀寫器及電子關鎖為底層，限于篇幅，這裡主要說明底層系統的軟體設計。
2401通信方式分析
2401存在兩種通信方式，分别為直接傳輸模式(Dire Mode)和突發傳輸模式(Shock BurST)，本設計采用後者。
本設計中設定位址段為2個位元組，資料段為28個位元組，校驗碼為2個位元組，位址段為2401晶片配置的接收位址，在系統中設定電子關鎖為被呼叫方，它們的接收位址相同;相應地，主叫方即所有的讀寫器設定的接收位址也相同。2401為半雙工方式，要通過配置狀态字來進行資料收發方式的切換。
通信協定研究
設計定義的RF資料包裝載于資料段(PAYLOAD)中，該資料包為定長28個位元組。
分析系統的應用需求，由于現場存在多個讀寫器和多個關鎖分别通信的情況，是以制訂的無線通信協定必須是針對多點對多點的，在每次通信開始時，主叫方需要同應答方建立連接配接，下面是連接配接的建立過程：
1、讀寫器發出廣播呼叫(簡稱全呼)指令，這是一個單包指令，需在應答方辨別填0xFFFFFF，指令碼為‘S’。此時，有效通信距離内的電子鎖都會被喚醒，它們會在應答方辨別中填入自己的ID并傳回給讀寫器。
2、讀寫器會從傳回的關鎖辨別中選擇一個目标鎖對其發出單點呼叫指令(簡稱點呼)，對于道口讀寫器，采用定向天線保證每次全呼僅呼叫到一把鎖，則直接點呼該鎖;對于RFID手持終端，有可能得到多把鎖應答，可通過鍵盤進行選擇後點呼，點呼時需在應答方辨別中填入目标鎖的ID。
3、電子鎖在收到該指令後會解析資料包，在認證主機身份并确認應答方辨別為己方ID後，向主機傳回應答确認指令，主機收到确認指令後認為該連接配接已确立。
RFID電子關鎖主程式設計
一般情況下，RFID電子關鎖處于休眠監聽狀态，2401收到RF資料幀後，産生DR1中斷喚醒MCU，MCU根據RF協定資料包格式進行資料解析和身份認證後，根據指令碼進行處理，最後對應答資料進行打包發送，電子施封後的異常狀态檢測采用定時中斷處理。
系統特點
低功耗設計
RFID電子關鎖采用電池供電，是以低功耗是設計重點，軟體設計中合理設定工作方式可以大大降低功耗，RFID電子關鎖在大部分時間裡是無需進行通信的，但是它必須保持無線監聽狀态，以保證随時應答主機的呼叫，2401處于接收模式時的消耗電流為18mA，這種消耗相對較大，不滿足系統需求。設計中采用時間窗監聽方式，電子關鎖每秒鐘僅開啟2401無線監聽1ms，在接收到喚醒指令後，才進入長時間監聽模式。實際測試時間窗監聽狀态時的功耗僅為0.68mA，功耗顯著降低。對于主機即讀寫器，每次連接配接關鎖前需要增加一個喚醒過程，在1秒鐘内持續發送喚醒指令，保證其時長覆寫關鎖監聽時間窗。
避免鄰道幹擾
在海關卡口一般存在多條車道，相鄰幾條車道可能存在同頻幹擾，在系統設計中結合兩種方式避免此幹擾：一種是道口讀寫器采用定向天線，這樣讀寫器發射的射頻信号定向于單一車道，可避免讀寫器射頻信号對相鄰車道的影響。但是RFID電子關鎖不可能采用定向天線，是以再附加一種跳頻通信工作方式，各車道工作基頻設定相同，但是，一旦讀寫器與電子關鎖建立通信連接配接後，雙友善跳到由主機即讀寫器指定的固定頻率上工作，這樣，不同車道由于跳頻設定不同，可有效避免鄰道幹擾，對2401進行跳頻設定十分友善，隻需在配置模式下對頻道狀态字進行設定即可。
分時應答
RFID手持終端的應用環境同道口讀寫器不同，它采用廣向天線，有效通信範圍内可能存在多把關鎖。由于頻率相同，廣播呼叫時電子關鎖同步應答會造成信号沖突。為避免沖突，在軟體設計中采用分時應答，關鎖在收到廣播呼叫指令後，先随機延時一段時間再傳回應答指令，需要注意的是随機延時不是任意的，而是分段的，以保證主機在時間間隙内處理不同的應答信号。
這裡對分時應答設計進行分析，設讀寫器發送廣播指令後的通信時間為Tc，将Tc分為n個時間間隙，每個間隙足夠完成對某一把關鎖的辨別讀取和存儲。關鎖收到廣播呼叫後随機配置設定應答時間點至某個時間間隙内，并傳回應答指令。設有x個關鎖在通信範圍内，則當n>>x時，傳回信号的沖突機率會非常低。實際應用中，現場關鎖數量一般不會超過10個，通常情況為3~4個，是以，n設定為100時就可保證較低的沖突機率。同時，由于應答時間非常短(大批量資料互動在連接配接确認以後發生)，n設定的較大也不會明顯降低響應時間。
RFID智能電子關鎖系統應用效益
RFID智能電子關鎖系統可廣泛應用于各種海關卡口，同時，由于該系統采用了較高的安全性措施，使該系統具有良好的可擴充性，在整個系統中，當需要增加新的關鎖時，隻需增加相應的硬體裝置就可實作。
為了提高整個系統的安全性，系統中采用了多種防攻擊措施，如硬體防毒和軟體防病毒。硬體防病毒是指對作業系統進行病毒掃描，防止病毒入侵作業系統；軟體防病毒是指在作業系統被入侵之前進行系統檔案修複。兩種措施結合起來，確定了整個系統的安全性。
實際測試表明，該RFID電子關鎖系統可靠性高，抗幹擾能力強，可擴充性好，本系統是主動式RFID技術在物流監控領域的一個新應用，它顯著提高了海關轉關業務的運作效率。