基于無(wú)線射頻技術(shù)的內(nèi)河船舶管理系統(tǒng)研究

摘 要：利用RFID 技術(shù)進(jìn)行船舶自動(dòng)無(wú)線識(shí)別可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的信息采集功能、隊(duì)船舶的檢查以及船舶信息采集。對(duì)提高內(nèi)河航道船舶管理的工作效率，提升內(nèi)河航運(yùn)行業(yè)管理水平和交通運(yùn)輸效率有重大作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線射頻 內(nèi)河航運(yùn) 船舶管理

我國(guó)內(nèi)河河道分布比較廣泛，特別是在珠三角地區(qū)。對(duì)從事內(nèi)河運(yùn)輸?shù)拇肮芾硪恢笔窍嚓P(guān)管理部門非常重要的工作。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，管理部門的管理手段也在不斷提高，管理成本也在不斷降低。近幾年來(lái)，隨著運(yùn)輸船只數(shù)量的不斷增加，船舶監(jiān)管工作越顯重要，急需一種能夠?qū)Υ贿M(jìn)行精細(xì)化管理的技術(shù)手段。RFID 技術(shù)的出現(xiàn)和不斷趨于成熟，為精細(xì)化管理提供了可靠的技術(shù)手段。

無(wú)線射頻技術(shù)概述

射頻識(shí)別技術(shù)RFID是從上世紀(jì)八十年代起走向成熟的一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。美國(guó)政府是RFID應(yīng)用的積極推動(dòng)者，在其推動(dòng)下美國(guó)在RFID標(biāo)準(zhǔn)的建立、相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域均走在世界前列。目前，射頻技術(shù)在我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)業(yè)務(wù)中開始得到初步應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)浙江嘉興和湖州等某些內(nèi)河水域開始采用RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，建立了“港航監(jiān)管系統(tǒng)”，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在港航管理中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討。

系統(tǒng)整體方案模型結(jié)構(gòu)

1、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

基于RFID技術(shù)過(guò)閘船舶身份自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，根據(jù)內(nèi)河流域廣西長(zhǎng)洲航段的具體情況，建立航道中船舶主動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)布局如圖1所示。

基于無(wú)線射頻技術(shù)的船舶主動(dòng)偵測(cè)技術(shù)系統(tǒng)包含：監(jiān)控中心系統(tǒng)部分（運(yùn)行在PC機(jī)上）和船舶安全檢查部分（運(yùn)行在PAD上）。

2、系統(tǒng)軟件構(gòu)成

船舶過(guò)境實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件集成船舶航行監(jiān)控、船舶航向識(shí)別、船舶過(guò)境檢查、船舶航行身份偵測(cè)以及身份卡發(fā)放等功能，具體如下：

船舶身份卡發(fā)放部分：由讀卡器讀取RFID卡的卡號(hào)，然后在計(jì)算機(jī)上顯示出卡號(hào)，后由人工輸入本卡將要發(fā)給對(duì)應(yīng)船舶的信息，如船主、船型等參數(shù)，再通過(guò)寫卡器寫入RFID卡中。之后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將本卡對(duì)應(yīng)的傳播信息傳入監(jiān)控中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，有兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：其一，網(wǎng)絡(luò)中心采用SQL Server 2005的數(shù)據(jù)庫(kù)，而發(fā)卡部門的軟件數(shù)據(jù)庫(kù)則配置成遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)即可；其二，發(fā)卡部分采用TCP/IP的方式，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包傳送給監(jiān)控中心服務(wù)器后再由服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行解析后填寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。

船舶航行身份偵測(cè)部分：通過(guò)兩個(gè)讀卡器來(lái)識(shí)別船舶的上下行，并采集有關(guān)信息通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控中心服務(wù)器。

船舶航行監(jiān)控：監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)接收船舶發(fā)卡信息（注冊(cè)信息）；接收船舶過(guò)橋、過(guò)航道信息；或提供船舶注冊(cè)信息；對(duì)是否允許通過(guò)做出正確的判斷和報(bào)警；客戶機(jī)實(shí)時(shí)顯示本監(jiān)控點(diǎn)附近過(guò)橋或過(guò)航道船舶信息；客戶機(jī)和服務(wù)器可用同一套軟件，客戶機(jī)不做數(shù)據(jù)接收只做顯示，顯示本監(jiān)測(cè)點(diǎn)的有關(guān)信息。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

對(duì)于船舶過(guò)航道的檢測(cè)，即考慮船舶在特定情況下能否通過(guò)指定的航道。船舶的特定情況包含以下幾個(gè)方面：①船舶本身的固有信息，如：船長(zhǎng)、船寬、船舶型深、抗風(fēng)等級(jí)、適航區(qū)等；②船舶航行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息，如：出發(fā)港、目的港、貨物種類、貨重、吃水、實(shí)時(shí)船舶位置等；而對(duì)于RFID采集器，系統(tǒng)中需要知道其安裝位置的水域情況，以及設(shè)備的維護(hù)和附近執(zhí)法權(quán)的歸屬（便于出現(xiàn)設(shè)備故障或者需要出警時(shí)方便通知有關(guān)人員）。

鑒于以上原因，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了如下的表及各個(gè)表中有關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)：

適航條件檢測(cè)與報(bào)警

內(nèi)河航道針對(duì)船舶通航安全主要考慮以下因素：船舶吃水與航道水深；船舶凈高、船寬與橋梁凈高、凈寬的關(guān)系。判斷決策流程圖如圖2所示。

其中有兩個(gè)主要的判斷：

通過(guò)航道時(shí)，查詢船舶當(dāng)前的吃水和航道的最大水深。如果當(dāng)前吃水沒(méi)有超過(guò)最大水深，則提示可以放行。否則，不能放行。例如：Water_Depth>=1.2*Fore_Drat且Water_Depth>=1.2* Aft_Draft（其中Water_Depth為航道最大水深，F(xiàn)ore_Draft、Aft_Draft分別為船舶首吃水和尾吃水），這是能夠安全通行的判斷條件。

通過(guò)橋梁時(shí)，查詢船舶凈高、船寬與橋梁凈高、凈寬，對(duì)應(yīng)進(jìn)行比較以判斷能否通行。

監(jiān)控中心有地圖顯示船舶的位置，如果判斷為不能通行，監(jiān)控中心會(huì)馬上報(bào)警，提示進(jìn)行進(jìn)一步的處理，保證橋梁和船舶的安全。

基于線射頻技術(shù)的船舶主動(dòng)偵測(cè)系統(tǒng)主要功能

1、通行船舶的可靠定向識(shí)別與有效監(jiān)控

船舶每次經(jīng)過(guò)監(jiān)控點(diǎn)（讀寫器），都會(huì)自動(dòng)地被記錄到中心數(shù)據(jù)庫(kù)中。船舶在通航過(guò)程中，會(huì)依次經(jīng)過(guò)多個(gè)RFID 讀寫器，根據(jù)RFID 讀寫器采集到船舶信息的時(shí)間先后和RFID 讀寫器自身的安裝位置，可以判斷出船舶通航軌跡和航向。同時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)需要可以由監(jiān)控點(diǎn)的讀寫器將船舶軌跡寫入主動(dòng)標(biāo)簽，為船舶的安全航行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、定義RFID電子數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，采用信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全航道的實(shí)時(shí)監(jiān)控和不停船檢查。

通過(guò)主動(dòng)式RFID設(shè)備獲取的ID信息后，便可知曉船舶的航行方向和相關(guān)信息，巡邏艇可利用便攜式讀寫器實(shí)現(xiàn)對(duì)航行船舶的跟蹤和不停船檢查。該類檢查以金屬標(biāo)簽和便攜式讀寫器為主。

3、建立管理信息系統(tǒng)的模型和實(shí)時(shí)信息交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題船舶的黑名單管理。

讀寫器接收到船舶信息，可以由控制計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)向中心數(shù)據(jù)庫(kù)查詢船舶資料。如違章船舶、年檢過(guò)期、證書過(guò)期等問(wèn)題船舶將無(wú)所遁形。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)主動(dòng)式RFID 識(shí)別出問(wèn)題船舶時(shí)，會(huì)通知監(jiān)控中心，此時(shí)巡檢人員可以攜帶手持被動(dòng)式讀寫器跟蹤船只進(jìn)行近距離確認(rèn)檢查。

4、采用多種類數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)量情況下的信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)轄區(qū)流量和運(yùn)量統(tǒng)計(jì)?？删_統(tǒng)計(jì)出過(guò)往船舶的流量以及貨運(yùn)量。

結(jié)語(yǔ)

鑒于RFID 技術(shù)在內(nèi)河航道管理的廣闊應(yīng)用空間，可以在內(nèi)河航道及重要碼頭上部署RFID 讀寫器，并連接Internet構(gòu)成一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)河船舶監(jiān)控、船舶通航信息共享，有效解決通航中的“信息孤島”。主動(dòng)式RFID技術(shù)將在內(nèi)河船舶監(jiān)控、流量控制、簽證繳費(fèi)等業(yè)務(wù)處理等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)有效的應(yīng)用，特別是在重要航道、重要碼頭，通過(guò)部署RFID讀寫器實(shí)現(xiàn)通航信息的采集、簽證繳費(fèi)等業(yè)務(wù)處理、加強(qiáng)航運(yùn)管理、提高海事管理水平?？傊?，將主動(dòng)式RFID技術(shù)與金屬標(biāo)簽的結(jié)合是我國(guó)內(nèi)河航道信息化工作未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字海事”的有效途徑。（作者單位：廣西海事局）