基于RFID/3G/WiFi技術的港航管理艇網絡智能接入設備研究

摘 要：從內河航運管理的現狀出發，著眼于港航管理艇現場移動辦公、港航管理艇狀態實時監控、艇載設備數據實時傳輸等實際需求，研究基于RFID、3G、WiFi等技術的內河港航管理艇船載網絡智能接入設備。試驗表明，該設備實現了內河港航管理艇的網絡智能接入以及對船舶身份自動識別的功能，提高了港航管理艇的“信息化”辦公水平。

關鍵詞：內河航運 管理艇 RFID 3G WiFi 網絡智能接入設備

水路運輸是綜合運輸體系的重要組成部分，隨著國家加快轉變經濟發展方式，水運運能大、占地少、能耗低、污染小的獨特優勢更加凸顯，但目前內河航運信息管理和服務仍處于較低水平，致使內河航運效率相對偏低，船舶信息采集成本過高，這都對行業發展造成了不利影響。針對這一現狀，本文以內河港航管理艇為研究對象，研究基于RFID、3G、WiFi技術的內河港航管理艇船載網絡智能接入設備，解決港航管理艇現場移動辦公、遠程視頻監控、港航管理艇狀態實時監控、艇載設備數據實時傳輸等實際應用難題，提升其信息化水平。

?藎功能需求分析

目前，港航管理艇在港航相關業務中擔當重要角色，執行著許多重要的日常港航業務工作，如內河水域安全監督管理、海事執法以及搜索救助等，同時也是港航業務中重要的水運信息來源，如水上搜救、事故調查、航道管制、水上突發事件處理、內河船舶監管等等。這些重要的信息往往需要實時與局端服務平臺進行交互，同時這些信息存在著多樣化、復雜化的特點，包括了語音、視頻、設備數據、業務數據等多種類型，有的信息需要實時在線傳輸，而有的信息又需要在登岸時候進行同步，特別是在港航管理艇出勤現場在線辦公，同樣也需要保持港航管理艇同局端服務平臺的實時通信。

目前各種港航管理艇可供配備的信息化設備主要包括了：GPS/GRPS(CDMA)終端、船舶自動識別系統（AIS）、船載雷達以及應急遠程無線視頻傳輸系統等。由于成本和應用方式所限制，當前在內河港航管理艇上主要安裝的信息化設備是GPS/GPRS(CDMA)終端，用于實現指揮中心統一對港航管理艇進行實時監控以及雙向呼叫聯系。但是GPS/GPRS(CDMA)終端卻無法完成在港航管理艇現場在線辦公、實時設備數據傳輸、視頻遠程監控等復雜的功能，港航管理艇的“信息化”水平較為薄弱。此外，由于目前在我國部分內河水域，相關管理部門都給運營船舶安裝了RFID有源電子標簽，作為水上日常執法和管理的交通工具，港航管理艇也需要一部具有能識別這些船載電子標簽的信息化設備。

?藎設備的設計

1、設備的整體框架

針對上述船載網絡接入智能設備的功能要求，設備內部硬件結構，其主要包括：電源電路、控制器、網絡通信模塊（3G功能模塊和WiFi功能模塊）、GPS功能模塊、RFID功能模塊、以及數據存儲單元和外部接口電路等，如圖1所示。

該設備電源電路由兩個部分組成，一部分負責電壓轉換，將220V外接電源轉換為適合各電路的工作電壓，并確保電源穩定；另一部分為備用可充電電池，確保設備掉電時應急使用。控制器電路采用基于嵌入式X86平臺作為硬件核心平臺，各種外部設備通過系列標準接口接入到核心硬件上。四個功能模塊，采用模塊化的電路設計，即可以根據實際需求選配功能模塊。其中3G功能模塊負責設備與3G網絡的鏈路連接與數據交換；WiFi功能模塊負責在港航管理艇上建立無線局域網絡，滿足港航管理艇上在線辦公和船載網絡設備的與公網的數據交換的要求；GPS功能模塊提供實時的定位信息，可以將采集到的定位信息通過3G模塊實時傳輸到局端服務器，并在港航管理艇上通過電腦查詢；RFID功能模塊負責實時對附近水域的船舶實施有效身份識別，識別結果可以通過在線辦公電腦顯示或查詢，這樣加大了艇上辦公執法力度，提高了工作效率。數據存儲單元采用移動硬盤式存儲設備，負責用戶儲存數據，可根據管理部門實際需求選配。

2、設備的工作流程設計

智能船載終端運用在內河船舶動態監管系統中的港航管理艇上，需要把兩種信息傳送給基站服務器。一種是采集到的附近水域船舶的標簽信息，一種是管理艇上的辦公信息。

電子標簽信息數據流。由于目前在內河水域，用于船舶監控的RFID產品主要為有源電子標簽，當電子標簽進入了讀寫器的識別范圍內時，設備的RFID模塊就采集到標簽發射的信息，并與標簽進行握手通信，完成對標簽讀寫的操作。控制器模塊控制射頻模塊，負責數據的處理，處理后的數據傳輸給網絡通信模塊，網絡通信模塊對傳輸來的數據進行兩種處理：一種直接把數據直接通過公網傳輸給局端服務器，一種是通過無線局域網傳輸給管理艇的辦公電腦上，如圖2所示。

辦公信息數據流。管理艇辦公電腦上的辦公信息通過無線局域網傳輸給網絡通信模塊，經過處理后，再通過公網傳輸給局端服務器上。反之，局端服務器把辦公反饋信息先通過公網傳遞給網絡通信模塊，經過相關的處理后經無線局域網傳遞給管理艇上的辦公電腦上。

3、設備功能描述

根據對船載網絡接入智能設備的后期試驗，該設備具有以下功能特性：①支持3G/3.5G無線接入功能，支持WIFI AP （802.11 A/B/G/N）功能，實現WIFI和3G/3.5G公用網絡的無縫連接。②支持4個10/100M以太網接口（有線WAN口），支持PPPOE協議。③支持無線視頻監控和動態圖像傳輸。④上電即可進入數據傳輸狀態，并且智能防掉線，設備支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。⑤支持IPTABLES防火墻，包過濾功能。⑥支持多種協議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。⑦支持動態路由和靜態路由，并支持DHCP 功能。⑧支持RFID監控和GPS定位功能。

?藎總結

根據港航業務對管理艇信息化的需求，展開了基于RFID、3G、WiFi等技術的內河港航管理艇船載網絡智能接入設備的研究。根據各項測試結果來看，該設備的可靠性、穩定性等關鍵技術指標可以滿足日常業務管理的需求，提高了管理艇現場辦公效率。

（第一、二、四作者單位：嘉興市港航管理局；第三作者單位：上海海事大學）