艦船人員智能管理系統(tǒng)探討

顧玲玲 周秀麗 郁敏

摘 要：針對(duì)目前艦船人員管理存在的問(wèn)題，提出了艦船人員智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，通過(guò)攜帶RIFD電子標(biāo)簽卡、在指定部位安裝RFID讀卡器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等設(shè)備，以太網(wǎng)雙向通信及GIS分析技術(shù)，建立三維模型，實(shí)現(xiàn)艦船信息化管理，強(qiáng)化技防手段，實(shí)現(xiàn)管理準(zhǔn)確性、及時(shí)性和高效性，提高艦船管理水平。

關(guān)鍵詞：RFID讀卡器；RIFD電子標(biāo)簽卡攝像機(jī)；GIS技術(shù)電子地圖

1 概述

目前，海軍裝備建設(shè)高速發(fā)展，與此同時(shí)現(xiàn)行艦船生命力巡邏、人員及裝備安全管理，卻基本依賴于人工進(jìn)行，信息化程度低，在具體落實(shí)管理要求和進(jìn)行監(jiān)管時(shí)，效果取決于人員素質(zhì)高低，管理漏洞不同程度存在，管理方法捉襟見(jiàn)肘且浪費(fèi)人力物力，艦船人員智能管理系統(tǒng)的提出可以解決上述問(wèn)題。該系統(tǒng)基于無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，為艦船人員智能管理系統(tǒng)提供可行性，將各個(gè)管理環(huán)節(jié)科學(xué)而高效地連為一體，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地掌握艦船裝備及人員情況，合理分配資源，推動(dòng)艦船管理工作向制度化、規(guī)范化、實(shí)時(shí)化發(fā)展，提高管理效率，增強(qiáng)艦船生命力。

2 艦船目前管理問(wèn)題及需求

（1）人員身份記錄、管理、裝備更新依靠人工錄入，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低且出錯(cuò)率高，無(wú)法做到一鍵更新，信息系統(tǒng)與人員、裝備沒(méi)有真正關(guān)聯(lián)起來(lái)。（2）人員工作安排依靠人工進(jìn)行，而艦船崗位眾多，容易出現(xiàn)遺漏且人員對(duì)自身職責(zé)不清楚。（3）對(duì)艦船而言，許多部位需授權(quán)才能進(jìn)入，傳統(tǒng)管理模式下對(duì)此管理不嚴(yán)，非授權(quán)人員經(jīng)常會(huì)有意無(wú)意進(jìn)入需授權(quán)部位，各類檢查登記無(wú)信息記錄或記錄信息不詳細(xì)、不準(zhǔn)確。（4）指揮官無(wú)法及時(shí)知悉艦船管理情況，對(duì)艦船巡檢，人員權(quán)限，艙室及裝備狀況無(wú)法及時(shí)掌控。（5）傳統(tǒng)管理記錄簡(jiǎn)易，無(wú)法實(shí)時(shí)反映人員，設(shè)備狀況，且易遺漏，事后調(diào)閱困難且不直觀。

針對(duì)上述所提問(wèn)題，艦船人員智能管理系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)以下需求：

（1）檔案信息化。在艦人員身份檔案、權(quán)責(zé)范圍及裝備狀態(tài)均進(jìn)入艦船人員智能管理系統(tǒng)，并互相關(guān)聯(lián)，在智能管理系統(tǒng)中，選中任一選項(xiàng)（例如人名），同時(shí)會(huì)出現(xiàn)相關(guān)聯(lián)項(xiàng)，信息如有更改，只需更改其中一項(xiàng)，相關(guān)聯(lián)項(xiàng)自動(dòng)更新。

（2）方案優(yōu)化。管理人員將工作計(jì)劃輸入艦船人員智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)能將輸入的工作計(jì)劃數(shù)據(jù)（人員、工作職責(zé)及所對(duì)應(yīng)崗位）導(dǎo)入至艦船三維地理圖形，方便管理人員瀏覽、操作和分析，對(duì)遺漏的人員和崗位，系統(tǒng)發(fā)出提醒以便管理人員修改、優(yōu)化。

（3）智能識(shí)別。在艦船重點(diǎn)要害部位自動(dòng)識(shí)別裝置，人員進(jìn)入該部位巡查或工作時(shí)，識(shí)別裝置自動(dòng)感應(yīng)人員信息進(jìn)行記錄并回傳主機(jī)，以供查閱、調(diào)閱、匯總記錄，智能化反映人員登離艦、進(jìn)出艙及干部檢查等情況。

（4）內(nèi)部監(jiān)控。在重點(diǎn)要害部位的視頻信息可傳輸并存儲(chǔ)一定時(shí)期，同時(shí)指揮官等管理人員可在顯示終端實(shí)時(shí)調(diào)閱監(jiān)控人員執(zhí)勤及活動(dòng)情況。

3 艦船人員智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 艦船人員智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)艦船人員智能管理系統(tǒng)的功能需求，該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方向?yàn)椋?/p>

（1）人員個(gè)性區(qū)分；（2）人員工作計(jì)劃；（3）人員位置追蹤。

艦船人員智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)可參考物聯(lián)網(wǎng)部分設(shè)計(jì)概念。物聯(lián)網(wǎng)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)物品跟蹤與信息共享，采用無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）等技術(shù)自動(dòng)識(shí)別物品并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，是物聯(lián)網(wǎng)基石，同時(shí)運(yùn)用GPS技術(shù)定位物品，通過(guò)地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)建立三維地理模型，按照約定協(xié)議，通過(guò)以太網(wǎng)傳輸物品屬性和定位相關(guān)數(shù)據(jù)并在三維地理模型中立體顯示，供相關(guān)授權(quán)人員瀏覽、操作和分析，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。艦船智能管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別在于物聯(lián)網(wǎng)主要對(duì)象為物品，而艦船智能管理系統(tǒng)對(duì)象為人員。

因此，艦船人員智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：人員身份與對(duì)應(yīng)裝備相關(guān)聯(lián)，采用無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)自動(dòng)識(shí)別人員身份，輔以全船重點(diǎn)部位布置的攝像頭，主動(dòng)實(shí)時(shí)采集并輸出人員動(dòng)態(tài)信息，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)建立全船三維模型，形成電子地圖，實(shí)時(shí)對(duì)人員進(jìn)行定位追蹤。

3.2 艦船人員智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成及性能

艦船人員智能管理系統(tǒng)主要由前端子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、顯示與控制子系統(tǒng)組成。（圖1）。

（1）前端子系統(tǒng)包括分布在艦上各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的RFID自動(dòng)感應(yīng)讀卡器、RFID電子標(biāo)簽卡、聲光報(bào)警裝置、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。

RFID技術(shù)是一種無(wú)線自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)中的待識(shí)別物品的自動(dòng)機(jī)器識(shí)別。RFID自動(dòng)感應(yīng)讀卡器根據(jù)需要安裝在各巡查點(diǎn)及重點(diǎn)要害部位，RFID電子標(biāo)簽卡內(nèi)根據(jù)需要寫(xiě)入人員信息（身份、基本資料、限制通過(guò)信息等），人員攜帶各自RFID電子標(biāo)簽卡，當(dāng)艦員進(jìn)入RFID讀卡器的覆蓋范圍，無(wú)需任何操作，讀卡器自動(dòng)將約定的識(shí)別信息接收或?qū)⑻囟ǖ男畔?xiě)入并回傳主機(jī)，在無(wú)卡人員或卡內(nèi)信息有限制人員（更勤、禁假）通過(guò)時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)將信息傳回主機(jī)在頁(yè)面相應(yīng)位置示警，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。所有讀卡器具備獨(dú)立開(kāi)關(guān)功能，即當(dāng)該讀卡器不需要使用時(shí)，可以斷開(kāi)該讀卡器與主機(jī)的信息交換，當(dāng)需要時(shí)打開(kāi)。

同時(shí)配備高速、高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，安裝在全艦重要艙室及主要通道，及時(shí)錄入人員出入圖像；同時(shí)確保能夠?qū)θ藛T進(jìn)行面部識(shí)別，并傳視頻信息回主機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存。

通過(guò)以上配置可達(dá)到對(duì)人員識(shí)別、定位和追蹤目的。當(dāng)然，該前端子系統(tǒng)的配置效果取決于全艦RFID自動(dòng)感應(yīng)讀卡器及數(shù)字?jǐn)z像機(jī)數(shù)量。

（2）傳輸子系統(tǒng)為采用TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)，在安裝RFID讀卡器和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的甲板層安裝1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。讀卡器、攝像機(jī)所識(shí)別的信息通過(guò)該系統(tǒng)傳回主機(jī)，主機(jī)通過(guò)該系統(tǒng)發(fā)出控制命令（例如調(diào)整某攝像頭角度）。

傳輸子系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、視頻服務(wù)器、定位管理服務(wù)器等，記錄、存儲(chǔ)和處理各類數(shù)據(jù)。

（3）顯示與控制子系統(tǒng)。顯示與控制子系統(tǒng)主要為安裝在指定房間的各個(gè)客戶端及內(nèi)部管理控制軟件。a.客戶端?？蛻舳丝晒┲付ü芾砣藛T在艦船智能管理系統(tǒng)內(nèi)編輯、保存、修改全艦檔案信息；指揮官可在客戶端調(diào)閱管理軟件的各種分類統(tǒng)計(jì)信息；實(shí)時(shí)查看全艦人員位置、活動(dòng)軌跡，并可調(diào)閱實(shí)時(shí)視頻圖像，隨時(shí)掌握艦上人員工作狀態(tài)，并下達(dá)相關(guān)指令。b.GIS管理軟件。GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)是以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，基本功能是將各類數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示。運(yùn)用GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)艦船智能管理系統(tǒng)軟件分類建立在艦人員實(shí)時(shí)信息、實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面、全體人員路徑記錄、硬件運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)頁(yè)面及數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)信息進(jìn)行分類、匯總、存儲(chǔ)、調(diào)閱、導(dǎo)出、或刪除。

同時(shí)建立全艦三維地理模型，能將各分類信息納入全艦三維地理模型，形成電子地圖，在電子海圖上實(shí)時(shí)顯示電子標(biāo)簽卡，讀取標(biāo)簽卡所含詳細(xì)信息，包括電子標(biāo)簽卡對(duì)應(yīng)的人物等對(duì)象的當(dāng)前位置，定位過(guò)程中能在電子地圖中實(shí)時(shí)看到標(biāo)簽卡平滑移動(dòng)；可以手動(dòng)切換地圖，查看指定地圖上所有標(biāo)簽的活動(dòng)情況；當(dāng)發(fā)生異常情況（如非授權(quán)人員進(jìn)入需授權(quán)區(qū)域），電子地圖會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒管理人員采取措施。

此外，該管理軟件還需實(shí)現(xiàn)軌跡回放功能，可以鎖定某個(gè)電子標(biāo)簽卡，按指定時(shí)間段播放，顯示該時(shí)間段內(nèi)其狀況；也可以鎖定一張地圖，按時(shí)間段播放，顯示不同電子標(biāo)簽卡在該時(shí)間區(qū)域內(nèi)情況，有錄像機(jī)的區(qū)域可播放錄像視頻，方便管理人員查閱。

4 艦船人員智能管理系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 管理信息化程度高

在艦船人員智能管理系統(tǒng)下，各類檔案、管理信息在客戶端一目了然，提高全艦統(tǒng)一管理水平，優(yōu)化管理方案，減少重復(fù)性工作。

4.2 效率高，準(zhǔn)確性高

電子標(biāo)簽卡作為目前最先進(jìn)的標(biāo)識(shí)碼，將其安裝在受控目標(biāo)上，作為目標(biāo)的唯一標(biāo)識(shí)進(jìn)行追蹤和定位，識(shí)別準(zhǔn)確性高。電子標(biāo)簽卡和讀卡器之間采用無(wú)線方式進(jìn)行通信，最遠(yuǎn)識(shí)別距離可以達(dá)到50米（根據(jù)實(shí)際情況而定），無(wú)線信號(hào)可以穿透衣服等障礙物，人員只需要攜帶標(biāo)簽卡（即使標(biāo)簽卡不在讀卡器的可見(jiàn)范圍內(nèi)）從讀卡器附近經(jīng)過(guò)，讀卡器就能以極快的速度識(shí)別電子標(biāo)簽卡，對(duì)于移動(dòng)速度快或者同時(shí)有多人經(jīng)過(guò)的情況，識(shí)別效率高。管理員還可以指定條件來(lái)獲取各種各樣的完善資料，顯示并打印，為指揮官的查詢與決策提供依據(jù)，相比以往靠人工登記、統(tǒng)計(jì)的方式準(zhǔn)確性、可靠性和效率都有顯著提高。

4.3 信息實(shí)時(shí)

艦船特定區(qū)域非授權(quán)人員不得入內(nèi)，傳統(tǒng)管理方式下存在進(jìn)出記錄不詳，非授權(quán)人員進(jìn)入授權(quán)區(qū)域往往事后發(fā)現(xiàn)或該進(jìn)出記錄被遺漏，權(quán)限混亂，而在艦船智能管理系統(tǒng)下，電子標(biāo)簽卡能自動(dòng)識(shí)別人員身份，對(duì)于非授權(quán)人員，聲光報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警并同時(shí)把報(bào)警傳回主機(jī)，通過(guò)艦船智能管理系統(tǒng)，管理人員可立即發(fā)現(xiàn)異常情況并可立即查看視頻圖像。

4.4 可觀性強(qiáng)

艦船人員智能管理系統(tǒng)使用電子地圖，在電子地圖中顯示電子標(biāo)簽、標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的人物等對(duì)象的當(dāng)前位置；定位過(guò)程中能在電子地圖中實(shí)時(shí)看到圖標(biāo)平滑移動(dòng)；系統(tǒng)高度集成、界面直觀、操作簡(jiǎn)便、使用方便。

4.5 追溯性強(qiáng)

艦船人員智能管理系統(tǒng)可存儲(chǔ)各類信息，管理人員可調(diào)閱任何時(shí)段全艦信息，包括視頻圖像、計(jì)劃安排、人員活動(dòng)情況等，方便管理人員對(duì)突發(fā)事件的事后調(diào)查。

4.6 后續(xù)升級(jí)方便

系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展方便，兼容性好，參數(shù)可以靈活設(shè)置和修改，留有規(guī)范的數(shù)據(jù)及控制接口，系統(tǒng)升級(jí)可根據(jù)需要通過(guò)軟件下載、設(shè)置來(lái)改變。

5 前景

艦船人員智能管理系統(tǒng)使管理高度自動(dòng)化、逐步實(shí)現(xiàn)艦區(qū)人員全方位智能定位，提高管理效率，強(qiáng)化技防手段，真正意義上實(shí)現(xiàn)艦船人員管理信息化，是艦船人員管理發(fā)展趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：顧玲玲（1984-），女，漢族，江蘇人，工程師，本科，研究方向?yàn)樘胤N設(shè)備弱電。