機載無線射頻識別技術(shù)在航標(biāo)巡檢中的應(yīng)用研究

侯局　任怡明

摘 要：航標(biāo)巡檢中會遇到各種各樣的問題：例如北方冬季海冰嚴重期間，船舶無法出海巡檢；核實失常航標(biāo)時，有時存在信息誤報現(xiàn)象；夜間巡視時，船舶安全風(fēng)險增加，巡視效果不理想。為解決這些問題，本文提出機載無線射頻識別技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)航標(biāo)的遠距離監(jiān)控，有助于提高航標(biāo)巡檢效率，節(jié)約經(jīng)費開支。

關(guān)鍵詞：機載；無線射頻識別；航標(biāo)巡檢

中圖分類號：U698 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）6-0021-01

航標(biāo)巡檢，是對海上浮動標(biāo)志進行全面細致的檢查，保證航標(biāo)位置準(zhǔn)確、燈質(zhì)正常、涂色鮮明、結(jié)構(gòu)良好，確保其擁有良好的助航效能。目前航標(biāo)巡檢主要有兩種方式：人工巡檢和電子巡檢。人工巡檢是指航標(biāo)工跟隨航標(biāo)作業(yè)船出海巡檢，它能夠直接有效的達到航標(biāo)巡檢與維護的目的，但是巡檢成本比較高，單次巡檢耗時長，而且受海況影響較大。電子巡檢，是利用航標(biāo)遙測遙控技術(shù)實現(xiàn)航標(biāo)的遠程監(jiān)控，然而電子巡檢也有其自身局限性，比如航標(biāo)標(biāo)體遭受撞擊發(fā)生變形，航標(biāo)標(biāo)體顏色褪色，電子巡檢無法監(jiān)測以上情況，而且某些專用航標(biāo)和偏遠海域未能實現(xiàn)遙測遙控全覆蓋。為了有效補充現(xiàn)有巡檢方式，我們提出利用機載無線射頻識別技術(shù)來不斷完善航標(biāo)巡檢。

1 機載無線射頻識別技術(shù)組成

（1）讀寫器和電子標(biāo)簽。讀寫器向外發(fā)射一定頻率的射頻信號，電子標(biāo)簽接收到這些信號時，會將自身信息發(fā)射給讀寫器。本研究采用有源、高頻、主動、遠距離傳輸方式，傳輸距離達到300米，能夠滿足巡檢需求。

（2）固定翼無人機。固定翼無人機能夠搭載不同的機載設(shè)備，實現(xiàn)多種作業(yè)任務(wù)需求，以小型固定翼無人機為例，它的飛行半徑為100公里，能夠滿足巡檢需求。

（3）高清攝像機。高清攝像機用于拍攝巡檢畫面并對航標(biāo)巡檢全過程進行錄像。將讀寫器安裝在無人機上，將電子標(biāo)簽安裝在航標(biāo)上，通過航標(biāo)燈器電路板進行改造，電子標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崟r讀取航標(biāo)標(biāo)號、燈質(zhì)等靜態(tài)信息以及電壓、電流、經(jīng)緯度等動態(tài)信息。當(dāng)無人機飛過航標(biāo)上空時，讀寫器會自動接收電子標(biāo)簽的信息，讀取航標(biāo)各項數(shù)據(jù)。

2 社會和經(jīng)濟效益

（1）完善巡檢方式，提高巡檢效率。①冬季海冰監(jiān)測。在北方冬季港口海冰嚴重期間，巡檢船舶無法出海，該技術(shù)不受海冰影響，可以高效執(zhí)行巡視任務(wù)，解決北方冬季海冰期間航標(biāo)監(jiān)測難的困擾。②航標(biāo)效能評估。傳統(tǒng)航標(biāo)效能評估方式是評估人員隨船出海進行效能評估，評估效果主要以在船人員的感官認識為依據(jù)。利用該技術(shù)，可以節(jié)省巡航時間，提升評估效率，后期通過數(shù)據(jù)處理，為更多無法上船的專家學(xué)者提供直觀呈現(xiàn)方式。③核實失常航標(biāo)。接到航標(biāo)失常信息時，目前普遍做法是派船舶出海核實，但有時存在信息誤報，造成資源浪費。引入該技術(shù)對失常航標(biāo)進行核實，能夠有效減少巡查時間，針對遙測遙控技術(shù)沒有覆蓋到的專用航標(biāo)及偏遠海域，該技術(shù)優(yōu)勢更加突顯。④夜間巡查。受能見度和其他因素影響，夜航對船舶航行影響較大，夜間航行較為危險，該技術(shù)不受能見度影響，在夜間也能正常工作，是對傳統(tǒng)巡檢方式的有效補充。

（2）提升港口服務(wù)能力。通過科技的力量使航標(biāo)巡檢的限制因素越來越少，對港口發(fā)展的服務(wù)能力越來越強，有助于提高港口的科技信息化建設(shè)水平。未來還能對更多海上資源，如風(fēng)能，潮汐能，波浪能等進行監(jiān)測，為相關(guān)科研提供寶貴的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)航海保障服務(wù)綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展。

（3）降低船舶運行費用，節(jié)約經(jīng)費開支。以天津港主航道為例，全程往返約100公里，小型航標(biāo)船每小時油耗0.2-0.3噸，執(zhí)行巡航任務(wù)需要5-6個小時，在不考慮人員成本和船舶損耗的前提下，船舶油耗花費約1萬元。而無人機百公里油耗8-10升汽油，執(zhí)行同樣的任務(wù)，耗時1小時，成本僅為50元左右。此外，如果加上該航標(biāo)處所管轄區(qū)的其他航道。據(jù)初步估算，僅使用無人機實現(xiàn)傳統(tǒng)航標(biāo)日常巡視這一項，每年可以節(jié)省數(shù)十萬元船舶運行費，未來如果實現(xiàn)航標(biāo)巡檢常態(tài)化，那么無人機的優(yōu)勢將會更加突顯。

3 存在的限制和挑戰(zhàn)

（1）風(fēng)力：無人機可以在風(fēng)力小于5級的條件下飛行，超過警戒線會對飛行安全造成安全隱患；

（2）空中管制：使用空域要向當(dāng)?shù)仫w行管制部門提出申請，目前空中管制較為嚴格，申請工作較為繁瑣。

盡管如此，機載無線射頻技術(shù)應(yīng)用在航標(biāo)巡檢中，是對傳統(tǒng)巡檢方式的一種有效擴寬和補充，對航標(biāo)巡檢的未來發(fā)展提供新思路。

參考文獻：

[1] 姜曉強， 張鵬高， 王成發(fā).射頻技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 信息通信， 2012（3）：206-206.

[2] 程勝利，顧淼.民用無人機在航標(biāo)助航領(lǐng)域的調(diào)研報告[R].天津.2014.