智能锁技术服务通关便利化的应用与研究-中国口岸科学技术-2025年03期

智能锁技术服务通关便利化的应用与研究

作者：李俊超王卉

李俊超王卉

摘要 本文针对智能锁技术在海关物流监管及通关便利化领域的应用进行研究。智能锁借助 GPS / 北斗定位、5G 通信、SM2 加密、姿态检测、数字孪生等技术，实现对海关监管货物的全程实时监控与数据安全传输。在智能锁基础上研发的自动施封系统，运用人工智能技术达成施封流程的自动化与智能化，提升施封效率和准确性。智能锁技术的应用不仅对优化通关流程起到了积极作用，还增强了货物物流安全性，为海关业务改革提供了重要技术支撑。

关键词 智能锁；物流监管；自动施封；通关便利

Application and Research on Smart Lock Technology of Customs Clearance Facilitation

LI Jun -C hao¹ WANG Hui¹

Abstract This paper focuses on the application of smart lock technology in customs logistics supervision and customs clearance facilitation. By utilizing technologies such as GPS/Beidou positioning, 5G communication, SM2 encryption, attitude detection, and digital twins, smart locks enable real-time, full-process monitoring of goods under customs supervision and secure data transmission. The automatic sealing system, developed based on smart locks, uses AI technology to automate and intelligentize the sealing process, enhancing both the sealing efficiency and accuracy. The application of smart locks not only plays a positive role in optimizing customs clearance procedures but also strengthens the security of goods during logistics, providing key technical support for customs business reform.

Keywords smart lock; logistics supervision; automatic sealing; convenient customs clearance

物流监管作为海关监管职能的重要组成部分，是掌握监管货物、运输工具动态的有效手段，对严密海关监管链条、维护口岸运行秩序、推动区域协调发展和保障国门经济安全具有重要意义。途中监管是海关物流监管业务中的重要一环，主要针对装载未办结海关手续的监管货物的集装箱，通过施加海关封志对其集疏运作业（以公路运输为主）实施监管。

海关对实际货物（集装箱为主）在运输过程中的管控，传统做法是通过施加物理铅封的方式分别在启运地和指运地进行施封、验封。随着全球化进程的加快，贸易货物流通量大幅增加，给海关监管工作带来新的挑战，亟须引入新技术来进一步优化流程，提升监管效能。

1 智能锁关键技术概述

1.1 智能锁主体结构与主要功能

安全智能锁在机械结构上，电机部分采用齿轮传导设计，转动延迟低且可重复使用 10000次以上，外壳防护等级达 IP65，使用耐磨高强度塑胶材料。在功能方面，免钥匙设计并支持无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）开锁[1-2]；4G/5G 通信方式，内置 15000 mAH 可充电锂电池；配备高精度定位导航模块，支持多种定位方式；配套平台具备实时监控等多项功能。

1.2 功能模块及关键技术介绍

（1）安全检测功能：通过光感元件检测外壳是否被拆除；集成 3D 数字加速度计和3D 数字陀螺仪，获取倾斜、旋转和加速度等姿态数据；利用特定检测电路监测钢丝和锁杆状态；借助麦克风等音频检测设备识别异常音频；采用吸附装置和线性霍尔传感器检测吸附状态。这些技术全方位保障货物运输安全，及时发现各类安全隐患。

（2）定位功能：内置高精度定位导航模块，支持 L1+L5双频定位[³-4]，融合了 GPS、北斗、GLONASS 等多种卫星导航定位系统，并结合基站定位技术，定位精度小于 1 m，实现快速、精准的资产位置追踪。

（3）数据传输功能：支持4G/5G通信[⁵-6]，支持双 SIM 卡，确保在不同环境下都能与平台稳定连接，实现数据的可靠传输。

（4）功耗管理功能：采用低功耗设计理念，内置可充电锂电池，同时配备电加热功能，能在低温环境下正常工作，有效延长续航时间，满足长时间的使用需求。

（5）多频段RFID 功能：集成了 433M、915M、13.56M 不同频段的 RFID 功能。通过不同频段的 RFID 技术，智能锁与不同设备进行近距离无线数据交互，实现对智能锁信息的快速采集、识别和管理，提升物流管理的效率和准确性。

（6）安全加密模块：集成国密SM2/SM3等加密算法[7]，对设备与平台间传输的所有数据，包括位置信息、锁状态信息、预警信息等进行加密处理，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。在设备内部，对存储的关键数据，如用户开锁密码、设备配置参数等，利用对称加密与非对称加密相结合的方式进行加密存储，确保数据安全性。通过数字证书认证技术，在设备接入网络和平台时，对设备身份进行严格验证，防止非法设备接入系统，保障整个监控管理系统的安全性与可靠性。

1.3 智能锁的应用

自动施封系统是智能锁在海关物流监管中的重要应用之一。该系统通过对传统施封通道实施5G智能化改造，应用通道前端摄像头的对象识别、数据读取、影像传输功能和系统后台人工智能对真假锁、挂锁规范性的自动分析判断，重塑海关施封作业流程，打造一个高效、准确、标准化的施封流程，实现物流作业自动化和监管智能化。

2 智能锁在海关途中监管的应用

智能锁的应用为海关途中监管带来新的可能性。一是智能锁能实现货物的全程实时跟踪，大幅提高监管的透明度和效率。二是智能锁的防篡改和自动报警功能显著提升货物的安全性，有效遏制走私和违规行为。三是智能锁收集的数据可用于风险分析和决策支持，帮助海关实现精准监管。随着物联网、人工智能和5G技术的发展，智能锁的功能将更加强大，其在海关物流监管中的应用前景十分广阔。

以“杭甬跨关区转关业务”途中监管为例，宁波海关推进以物联网技术为核心的智能锁业务应用，并在关区全面应用基础上，与杭州海关协作，顺利拓展至义乌、金华小商品出口转关业务上进行实际应用，探索出了途中运输物联网监控新模式。

第一代智能锁探索应用锁体自检功能，主要致力于监管车辆联网监控，自2008年起在宁波海关关区内转场业务初步试点应用第一代智能锁。

第二代智能锁融合卫星定位技术和自检技术，并将相关物联网信息与海关监管要求结合，初步实现途中运输的系统监控。例如，如果货物长时间偏离预定路线或在非指定地点停留，系统会自动发出警报，海关可以及时介入调查。2012年，宁波海关在关区内转场业务全面应用第二代智能锁，杭甬跨关区转关业务试点应用。

第三代智能锁在安全性能和兼容性能方面进行了提升，同时智能锁施验封作业与业务申报管理系统、卡口作业系统无缝对接，以地理信息为载体，实现可视化监控和全过程预警控制，在安全基础上提供监管便利。

第四代智能锁结合海关监管需求，增加水平陀螺仪从而获取运行过程中的锁体姿态，增强磁吸感应设备从而获取运行中锁体与吸附集装箱磁力的感应变化情况^[8]。例如，如果检测到剧烈的震动或倾斜，可能表明有人正在尝试破坏集装箱或非法开启箱门。第四代智能锁于2024年量产投放，应用范围已覆盖宁波海关关区内转场和杭甬转关业务。

通过综合分析车辆轨迹、定位和智能锁状态等信息，海关可以建立更加智能和动态的风险评估模型。例如，可以根据历史数据识别出高风险的运输路线、时间段或特定类型的货物，从而实施更有针对性的监管。自2018年杭甬跨关区转关业务全面应用智能锁以来，宁波海关监控发现多起逃避海关监管非法走私情事，其中，2023年12月连续发现4个集装箱通过“道具箱”方式非法出口烟花爆竹、仿真枪、侵权鞋。

智能锁技术与海关业务系统的深度融合为优化通关流程、提升跨境贸易便利性提供了强大支持。在杭甬跨关区转关业务中，当集装箱在义乌港完成施封后，智能锁系统会立即将施封时间和地点、集装箱号、集卡车车牌号、智能锁编号等相关信息上传至海关业务系统，与企业预先提交的申报数据进行匹配和验证。

在货物运输过程中，智能锁实时监测并上传集装箱的位置、路线和状态信息。海关通过数据分析，判断货物是否按照预定路线和时间进行运输，是否存在途中串换货物等风险。

当集卡车抵达目的地码头，系统会自动比对智能锁采集的运输数据与申报信息，如果途中监控没有异常，且所有数据都与申报信息相符，系统就会自动授权解封。这意味着车辆可以直接进场落箱，无需等待人工作业。自动验封触发转关自动核销，企业还可以通过互联网办理码头装船手续，真正实现“一次都不用跑”。

3 自动施封系统应用

在应用智能锁的基础上，自行研发的自动施封系统的流程充分展示了人工智能技术与海关业务流程的深度融合，大幅提升了关员的工作效率和监管精度。主要业务流程如图1所示。

集卡车司机可自行将智能锁悬挂在待施封集装箱规范位置上，当车辆驶入施封通道时，整个自动化流程随即启动，具体如下。

（1）安装在通道前端的高清识别摄像机迅速捕捉并识别车牌号、集装箱号等信息，这个过程不仅快速，而且准确度极高，系统能够识别各种字体和状态下的箱号，大大减少人工辨识可能带来的误差。

（2）安装在通道龙门架上的球形摄像机开始工作，它利用智能识别算法快速定位集装箱箱门上智能锁的悬挂位置。这一步骤是自动化替代人工寻找合适锁位的过程，不仅节省了时间，还确保锁具安装位置的一致性和规范性。系统随即启动超高频[9]阅读器，精确读取智能锁内部的RFID标签，获取锁具的唯一编码值，整个过程只需几秒钟。自动化的标签读取不仅快速，还能够降低人工记录出现错误的概率，同时有效地防范假锁与道具锁风险。球形摄像机对智能锁施挂的位置进行智能对焦，将注意力集中在智能锁的安装位置。通过高清图像采集和AI图像分析，系统能够检测锁杆的完整性，并验证锁杆是否正确穿过锁孔。这一步骤的自动化将极大地提高施封的安全性和可靠性，能够发现人眼可能忽视的微小问题^[10]。

（3）系统通过固定式阅读器向智能锁发送施封指令，整个过程自动完成，无需人工干预。施封完成后，系统自动将车牌号、集装箱箱号、智能锁锁号等关键信息实时传送至海关业务系统，完成数据同步。

通过以上自动化流程，整个施封过程可以在几十秒内完成，比传统人工操作快速数倍，在提高工作效率的同时，优化人力资源配置。人工智能（Artificial Intelligence，AI）驱动的识别和验证过程大大减少人为错误，提高数据的准确性。通过实时数据同步，将关键信息即时传输到海关途中监控系统，支持实时监控和快速决策。

2022年以来，宁波海关积极推广自动施封系统。目前，该系统已在宁波港的5个集装箱码头成功运行，并结合企业意愿，在拼箱仓库试点应用。自动施封系统的应用能有效缩短施封时间，减缓现场人力压力，大大提高口岸通关效率。

在准确率方面，通过AI图像识别和RFID技术的结合，系统的施封准确率达到了95%以上，极大提高现场物流效率。自动施封还将施封作业从线下转至线上，实现进系统、留痕迹，以及施验封全流程闭环管控。

对企业而言，自动施封系统带来可观的成本优化。以宁波某大型集装箱码头为例，“随到随施、随到随验”可保障港口24小时物流畅通，打造高效运转的口岸集疏运体系。以拼箱仓库为例，据企业测算，自动施封有效节省了物流作业时间，降低了企业仓储和物流成本，同时增加了小微货物的流转效率。

4 挑战与对策

在智能锁技术实施过程中，可能会面临新的挑战。例如，根据海关执法实践和相关案例研究，不法分子可能尝试通过更换箱门、破坏锁孔或制作假箱体等手段，绕过智能锁的监控，掩盖对原箱体的非法操作。这些行为对智能锁技术的安全性和可靠性提出了更高要求。

目前的智能锁研发方向是数字孪生技术结合 6D陀螺姿态检测功能，能够实时反映集装箱的物理状态变化，包括位置、方向、加速度等多维信息，为集装箱监管提供更加全面和精确的解决方案。同时，通过AI学习识别正常的箱门特征变化（如正常磨损）和异常变化（如更换或篡改），在几秒钟内完成全面的特征比对，大大提高检查效率和准确性。

5 结语

本文探讨了智能锁技术在提升海关物流监管效率与通关便利性方面的关键作用。通过整合自动施封系统、实时监控以及异常行为智能识别等技术创新，海关监管的精确度与效率得到了显著提升，实现了对物流全流程的高效管控。同时，对应的自动施封系统通过优化通关流程、缩短处理时间，为企业营造了更加高效、透明和可预测的贸易环境，为促进贸易便利化和优化口岸营商环境提供了有力支持。

参考文献

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[10]肖宇,乐会,姜允旦,等.数字孪生在智慧海关物流监管中的应用探索[J].中国口岸科学技术, 2023, 5(10): 71-78.

第一作者：李俊超（1984—），男，汉族，浙江嘉兴人，博士，主要从事国门安全信息技术研究、项目管理、软件开发、系统运维等工作，E-mail: 259846575@qq.com