基于超遠(yuǎn)程RFID的中小漁船進(jìn)出港管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

(1.福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 福建 福州 350108;2.福建航天星聯(lián)信息科技有限公司 福建 福州 350001)

引言

在我國(guó)漫長(zhǎng)的海岸線上，平均每230公里就有一座一級(jí)以上漁港，一級(jí)以下漁港數(shù)量更是巨大。與此同時(shí)，我國(guó)登記在冊(cè)的海洋漁船總數(shù)達(dá)31.61萬(wàn)艘，中小型漁船的數(shù)量更是數(shù)不勝數(shù) 而相關(guān)的船舶管理一直存在漏洞，尤其是中小型船舶和船員的進(jìn)出港管理是世界性難題[1-2]。

一、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

由于我國(guó)近海漁業(yè)資源的嚴(yán)重衰退，水產(chǎn)品市場(chǎng)需求和資源不足之間的矛盾日益突出。一些不法漁船受利益的驅(qū)使，利用套牌、假牌等手段進(jìn)行違法作業(yè)逃避漁業(yè)管理部門(mén)的監(jiān)管，惡劣的天氣和違法船只的抵制檢查行為也會(huì)加大漁政船海上執(zhí)法難度，此外我國(guó)沿海城市漁船較多，缺乏相對(duì)有效的統(tǒng)一管理。上述原因促使我國(guó)漁業(yè)管理部門(mén)開(kāi)始重視將RFID技術(shù)應(yīng)用于漁船的識(shí)別，多地根據(jù)自身漁船的情況開(kāi)始安裝RFID識(shí)別標(biāo)簽[3]。

浙江省寧波市建設(shè)漁船進(jìn)出港簽證管理系統(tǒng)，為3000余條漁船安裝RFID標(biāo)簽，建立漁港讀頭23個(gè)，形成覆蓋石浦、桐照2個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)漁港和其他主要漁業(yè)碼頭的寧波市漁船進(jìn)出港管理網(wǎng)絡(luò)[4]。

除了利用RFID技術(shù)，近些年來(lái)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)洋漁業(yè)。2014年，福建省為進(jìn)一步提升漁業(yè)船舶安全生產(chǎn)科技管理水平，配合打擊非法采捕紅珊瑚的專項(xiàng)行動(dòng)，落實(shí)好惠民工程項(xiàng)目，自當(dāng)年12月起，啟動(dòng)針對(duì)一萬(wàn)艘60馬力以上漁船，安裝使用國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)福建省自行研發(fā)的集成北斗與海事衛(wèi)星電話于一體的終端產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)事前預(yù)防、事中過(guò)程監(jiān)管、事后追索的全過(guò)程監(jiān)管，在臺(tái)風(fēng)災(zāi)害、應(yīng)急救援和重大活動(dòng)保障任務(wù)中發(fā)揮了重大作用。

2015年，遼寧省大連市為2100艘漁船安裝了北斗終端設(shè)備，浙江省蒼南縣的714艘漁船完成了北斗終端設(shè)備的安裝與升級(jí)，這些都標(biāo)志著漁業(yè)主管部門(mén)開(kāi)始重視北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在漁船上的應(yīng)用推廣。

二、研究目標(biāo)

由此可以看出，除大型漁船或遠(yuǎn)洋船只外，中小船只及“三無(wú)”船舶由于數(shù)量多、種類雜、涉及范圍廣、靈活性強(qiáng)，且存在安全監(jiān)管難度大、管理職責(zé)不清等問(wèn)題，光靠一兩個(gè)部門(mén)或執(zhí)法人員的單打獨(dú)斗無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。

同時(shí)，其主要作業(yè)范圍僅在近海區(qū)域，若采用大型船舶的相關(guān)管理設(shè)備，一方面會(huì)加重管理成本、漁民也不會(huì)很情愿的接受管理，另一方面由于船只體積受限，后上船的設(shè)備也很難找到適合安裝的位置。

目前，一般的信息技術(shù)和單一的技術(shù)手段已經(jīng)無(wú)法滿足管理需求。而實(shí)現(xiàn)漁船進(jìn)出港自動(dòng)監(jiān)管的關(guān)鍵問(wèn)題在于如何實(shí)現(xiàn)漁船身份的自動(dòng)識(shí)別、如何解決漁船位置的判定以及以何種方式對(duì)漁船進(jìn)出港進(jìn)行空間表達(dá)。

若運(yùn)用北斗定位系統(tǒng)和RFID技術(shù)相結(jié)合來(lái)優(yōu)化漁船的進(jìn)出港管理方案，可拓展傳統(tǒng)RFID讀寫(xiě)感應(yīng)距離，覆蓋常見(jiàn)港口及近海范圍；實(shí)現(xiàn)漁船進(jìn)出港自動(dòng)簽到、反饋相關(guān)信息；增加進(jìn)出港、避險(xiǎn)救助等方案和提高調(diào)度工作的效率。

三、解決思路

本方案主要圍繞著RFID與北斗導(dǎo)航的漁船管理系統(tǒng)的RFID傳輸范圍、北斗通信、身份識(shí)別、終端訪問(wèn)5方面定制需求進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)滿足現(xiàn)代漁業(yè)環(huán)境需求的低功耗、遠(yuǎn)距離、智能化的管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)架構(gòu)如上圖所示，船舶進(jìn)出港管理信息服務(wù)系統(tǒng)主要功能模塊包括：監(jiān)控服務(wù)中心、船載終端、岸載讀卡器。

船載終端：主要包括北斗終端和岸上架設(shè)UC-Node集中器。

岸載基站：岸上架設(shè)UC-base基站，負(fù)責(zé)感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的UC-Node集中器上的數(shù)據(jù)。

中心管理平臺(tái)：中心管理平臺(tái)記錄漁船船舶RFID設(shè)備標(biāo)識(shí)、BDS系統(tǒng)位置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將其對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)。以GIS地圖為基礎(chǔ)，支持批量設(shè)備同時(shí)在線，建立船舶實(shí)時(shí)進(jìn)出港管理平臺(tái)。平臺(tái)可自動(dòng)處理進(jìn)出港簽到信息，同時(shí)可登記船船號(hào)、進(jìn)出港時(shí)間、船員數(shù)量和相信人員信息。

通過(guò)融合RFID技術(shù)和北斗定位技術(shù)，當(dāng)船舶RFID設(shè)備與岸基基站間的距離在RFID傳輸距離范圍內(nèi)時(shí)，兩者通過(guò)RFID信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)兩者距離在RFID可靠傳輸距離以外時(shí)，通過(guò)北斗通信網(wǎng)絡(luò)將RFID數(shù)據(jù)和北斗定位數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓芾砥脚_(tái)。

四、總結(jié)

本方案與現(xiàn)有方案相比，實(shí)現(xiàn)了RFID技術(shù)和北斗技術(shù)的復(fù)用，優(yōu)化了單一RFID設(shè)備長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，解決了漁民單獨(dú)購(gòu)買海事產(chǎn)品和北斗衛(wèi)星產(chǎn)品成本過(guò)高等弊端，提高方案在港口綜合利用的可實(shí)施性。將船舶身份識(shí)別、船舶進(jìn)出港管理等功能集中起來(lái)，同時(shí)中心管理平臺(tái)可根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，分析出多項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)提高漁政管理執(zhí)法水平，加速海洋漁業(yè)的信息化建設(shè)具有著重要意義，為后期智慧海洋的布局與整體建設(shè)提供依據(jù)。