射頻識別技術(shù)在船舶交通流量統(tǒng)計中的應(yīng)用探討

李子強,杜利娥

(浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 舟山 316021)

0 引 言

2009年12月國務(wù)院副總理張德江在視察長江黃金水道并參加在武漢召開的內(nèi)河航運發(fā)展座談會時指出,“當(dāng)前和今后一個時期,要把內(nèi)河航運發(fā)展擺在經(jīng)濟社會發(fā)展的重要位置,納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃,努力實現(xiàn)內(nèi)河航運暢通、高效、平安、綠色”。為了長江通航 “保安全”、“保暢通”,有必要采取一定的措施,對長江流域的交通流量進行統(tǒng)計分析,為標準船型的制定,為航道尺度的設(shè)計,為水道的發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐。

1 船舶交通流量

船舶交通流量又稱為交通量[1],它是表征一個水域 (特別是水道)交通實況最基本的量。是指單位時間內(nèi)通過水域中某一地點的所有船舶的數(shù)量。它的大小直接反映一個水域船舶交通的規(guī)模和繁忙程度,并在一定程度上反映一個水域船舶交通的擁擠和危險程度。對于一個航道而言,它的最大交通流量必須滿足港口最繁忙時的需要,否則港口的發(fā)展。港口的吞吐量就受到制約,港口就不能發(fā)揮最大潛能。最大交通流量也是衡量港口規(guī)模的一個重要參數(shù)。

2 射頻識別技術(shù) (RFID)

射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification)是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù),又稱電子標簽、無線射頻技術(shù)。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成:一是電子標簽,也就是射頻卡,含有內(nèi)置天線,用于與射頻天線間的通信;二是讀寫器:讀取或?qū)懭霕撕炐畔?三是天線,在射頻卡與讀寫器間傳遞射頻信號。

RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸,以達到目標識別和數(shù)據(jù)交換的目的。讀寫器通過發(fā)射查詢天線發(fā)送一定頻率的射頻信號,當(dāng)射頻卡進入磁場后,如果接收到閱寫器發(fā)出的特殊射頻信號就會電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流被激活,并憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的船舶信息或者主動發(fā)送某一頻率的信號。閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理,即可獲得所需要的船舶噸位,尺度等信息。射頻識別系統(tǒng)工作流程如圖 1所示。

圖1 射頻識別系統(tǒng)工作流程

3 黃金水道進行交通流量統(tǒng)計的必要性

長江橫貫我國東、中、西部,全長6 403公里,其干流有3 000多公里通航水域,占全國內(nèi)河通航總里程的 70%,貨運量占全國內(nèi)河運量的80%以上。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,2010年長江干線完成貨物通過量達15.02億噸,為美國密西西比河的3倍、歐洲萊茵河的5倍,穩(wěn)居世界第一,為我國的經(jīng)濟、社會發(fā)展做出了重要的貢獻,素有 “黃金水道”之譽。但另一方面,上世紀九十年代末,受公路、鐵路和航空運輸迅猛發(fā)展的沖擊,長江航運業(yè)全面萎縮,國有骨干航運企業(yè)不同程度地陷入困境,營運能力銳減。在此背景下,一大批個體和私營性質(zhì)的木質(zhì)船、水泥質(zhì)船、滾裝船卻異軍突起,大行其道。這些船舶技術(shù)狀況差,噸位小,船型雜亂,不僅安全隱患突出,而且嚴重影響了長江航道、船閘等通航設(shè)施通過能力的發(fā)揮[2],制約了長江黃金水道的進一步發(fā)揮。據(jù)統(tǒng)計,長江干線共有各類運輸船舶7萬多艘,船型達300多種,機型140多種。特別是長江南京以下航段地處我國經(jīng)濟總量規(guī)模最大、實力最強和最具發(fā)展活力的長江三角洲經(jīng)濟區(qū),重點河段斷面船舶流量達三、四千艘次。船舶交通流量急劇增加、船型雜亂、管理混亂、水上交通事故頻發(fā),已成為困擾長江航運發(fā)展的一大突出問題。因此,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,我們有必要采取一些科學(xué)、現(xiàn)代的方法對船舶交通流量進行統(tǒng)計分析,為打造安全快捷的內(nèi)河航運奠定基礎(chǔ)。

4 射頻識別技術(shù)運用于船舶流量統(tǒng)計的優(yōu)勢

此前,航道船舶流量都是通過人工目測或利用VTS。利用人工目測的方法,不僅浪費人力物力,且效率低,特別是夜間,人的視力范圍有限,獲取的資料準確性較差。對船舶類型、尺度基本上是憑目測得來,準確性低。目前海事部門應(yīng)用的VTS設(shè)備可提供船舶流量的采集,但由于應(yīng)用的VTS設(shè)備功能不盡相同,部分老設(shè)備只能監(jiān)控到500總噸以上的船舶,新設(shè)備可以監(jiān)控到300總噸以上的船舶。長江23個干線港口全部下放,15個一類水運口岸相繼開放,實現(xiàn)了長江江海直達、干支直達,這樣就有可能造成部分噸位比較小、未裝載AIS的船舶仍然行駛在主航道上,增加了航道內(nèi)船舶密度,但使用VTS進行統(tǒng)計往往會遺漏此部分船舶。

使用射頻識別技術(shù),可自動對船舶流量進行統(tǒng)計,節(jié)省了人力物力,降低了管理成本。同時也提高了數(shù)據(jù)的準確性,可精確統(tǒng)計過往船舶的數(shù)量、貨運量,還可以獲得船舶尺度的精準信息。并且該技術(shù)具有應(yīng)用便利、防水、防磁、耐高溫、壽命長、無需可見光源、穿透性好、適合于惡劣環(huán)境、具有防沖突功能、能同時采集多艘船舶信息等優(yōu)點。

內(nèi)河船舶使用了射頻技術(shù)后經(jīng)濟效益顯著。根據(jù) 《船舶RFID技術(shù)在長三角水路交通信息互通中的應(yīng)用研究》 (浙江交通)介紹, “基于主動式RFID船舶監(jiān)控系統(tǒng)在嘉興的應(yīng)用,節(jié)省了港航監(jiān)控的人工成本,提高了工作的精確度,規(guī)范了港航系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理流程。僅在嘉興市港航巡邏船燃油消耗上每年就節(jié)省300萬元,取得的經(jīng)濟效益十分顯著”。

5 射頻識別技術(shù)在船舶交通流采集中的應(yīng)用[3]

采用射頻識別技術(shù)來統(tǒng)計船舶交通流量時,只要在航道統(tǒng)計交通流的斷面上安裝上讀寫器,在船舶上安裝一個小小的標簽卡,就可對一定范圍內(nèi)船舶的船名、類型、違章信息等相關(guān)數(shù)據(jù)進行讀取、糾正和修改。既提高了海事人員的工作效率,也提高了數(shù)據(jù)的準確性,為航道安全暢通提供了有力的保障。

射頻識別系統(tǒng)的主要性能指標是作用距離,也就是閱讀距離,表示在最遠為多遠的距離上,閱讀器能夠可靠地與電子標簽交換信息,即閱讀器能讀取標簽中的數(shù)據(jù)。當(dāng)在高頻UHF頻段,無源標簽的作用距離可達到10 m。更高頻段的系統(tǒng)一般均采用有源標簽,最大作用距離可達100 m左右。讀寫器的安裝位置直接影響到系統(tǒng)是否能準確地識別。讀寫器射頻天線可以安裝在交通流量統(tǒng)計點,如航道兩側(cè),以及航道上有跨河橋梁的下端或橋墩上,還有架空電纜,根據(jù)距離和高度確定采用有源標簽或是無源標簽,確保船舶能夠在本天線的輻射范圍內(nèi)。當(dāng)航道比較寬時,可以連續(xù)安裝幾臺天線,使通過此斷面的所有船舶均在覆蓋范圍內(nèi)。當(dāng)船舶通過該橋梁下側(cè)或裝有天線的航道斷面時,射頻天線將獲得的船舶信息轉(zhuǎn)送給讀寫器。

政府主管機關(guān)應(yīng)做好無線射頻技術(shù)在船上的推廣,讓船主理解該技術(shù)的用途、使用方法,對他們的影響以及經(jīng)濟性等問題。從船主切身利益出發(fā),采用無源射頻卡較為合適,不僅成本低,也完全能滿足需要。對于外港籍船舶,可以在進出港簽證時發(fā)放射頻卡,以確保本航區(qū)內(nèi)所有船舶都能通過射頻識別技術(shù)實現(xiàn)船舶交通流數(shù)據(jù)的采集。射頻卡的安裝位置要求在船員不能觸及且干擾少的區(qū)域。根據(jù)長江沿線橋梁的凈空高度,一般橋梁下端距船舶駕駛臺的上側(cè)距離在10m以內(nèi),安裝在船舶上層建筑高處能夠滿足閱讀距離的要求。

6 結(jié) 語

長江航運發(fā)展的總體目標是:到2020年實現(xiàn)長江航運現(xiàn)代化,形成擁有世界先進水平的航運基礎(chǔ)設(shè)施、裝備和服務(wù)體系,實現(xiàn) “數(shù)字長江”建設(shè),實現(xiàn)長江航運數(shù)字化,信息化。射頻識別技術(shù)憑借自身在信息采集等方面的眾多優(yōu)勢,將會在內(nèi)河航運中發(fā)揮更大的作用,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動進行交通流量的統(tǒng)計,還可以實現(xiàn)不停船檢查、問題船舶管理、船舶動態(tài)監(jiān)管等功能,從而為早日實現(xiàn)“數(shù)字長江”做出貢獻。

[1]吳兆麟,朱軍.海上交通工程(第二版)[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,2004.

[2]中國三峽總公司.三峽工程對長江運輸船舶船型提出嚴峻挑戰(zhàn)[EB/OL].(2003-08-14)[2011-04-25].http://www.ctgpc.com.cn/news/view-info.php?mNewsId=7287.

[3]顧永林.射頻識別技術(shù)在港航管理中的應(yīng)用[J].中國水運,2005,(5):48-49.