基于無線射頻技術的內河船舶管理系統研究

摘 要：利用RFID 技術進行船舶自動無線識別可實現自動化的信息采集功能、隊船舶的檢查以及船舶信息采集。對提高內河航道船舶管理的工作效率，提升內河航運行業管理水平和交通運輸效率有重大作用。

關鍵詞：無線射頻 內河航運 船舶管理

我國內河河道分布比較廣泛，特別是在珠三角地區。對從事內河運輸的船舶管理一直是相關管理部門非常重要的工作。隨著信息技術的不斷發展，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，隨著運輸船只數量的不斷增加，船舶監管工作越顯重要，急需一種能夠對船只進行精細化管理的技術手段。RFID 技術的出現和不斷趨于成熟，為精細化管理提供了可靠的技術手段。

無線射頻技術概述

射頻識別技術RFID是從上世紀八十年代起走向成熟的一種非接觸式的自動識別技術。美國政府是RFID應用的積極推動者，在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發與應用領域均走在世界前列。目前，射頻技術在我國內河航運業務中開始得到初步應用，在國內浙江嘉興和湖州等某些內河水域開始采用RFID技術和互聯網技術的結合，建立了“港航監管系統”，對該項技術在港航管理中的應用進行了初步探討。

系統整體方案模型結構

1、系統硬件構成

基于RFID技術過閘船舶身份自動識別系統，根據內河流域廣西長洲航段的具體情況，建立航道中船舶主動偵測系統硬件系統布局如圖1所示。

基于無線射頻技術的船舶主動偵測技術系統包含：監控中心系統部分（運行在PC機上）和船舶安全檢查部分（運行在PAD上）。

2、系統軟件構成

船舶過境實時監控軟件集成船舶航行監控、船舶航向識別、船舶過境檢查、船舶航行身份偵測以及身份卡發放等功能，具體如下：

船舶身份卡發放部分：由讀卡器讀取RFID卡的卡號，然后在計算機上顯示出卡號，后由人工輸入本卡將要發給對應船舶的信息，如船主、船型等參數，再通過寫卡器寫入RFID卡中。之后通過網絡將本卡對應的傳播信息傳入監控中心服務器的數據庫中，有兩種方式來實現：其一，網絡中心采用SQL Server 2005的數據庫，而發卡部門的軟件數據庫則配置成遠程網絡中心的數據庫即可；其二，發卡部分采用TCP/IP的方式，將對應的數據包傳送給監控中心服務器后再由服務器對其進行解析后填寫入數據庫。

船舶航行身份偵測部分：通過兩個讀卡器來識別船舶的上下行，并采集有關信息通過3G網絡傳輸給監控中心服務器。

船舶航行監控：監控中心數據庫接收船舶發卡信息（注冊信息）；接收船舶過橋、過航道信息；或提供船舶注冊信息；對是否允許通過做出正確的判斷和報警；客戶機實時顯示本監控點附近過橋或過航道船舶信息；客戶機和服務器可用同一套軟件，客戶機不做數據接收只做顯示，顯示本監測點的有關信息。

數據庫設計

對于船舶過航道的檢測，即考慮船舶在特定情況下能否通過指定的航道。船舶的特定情況包含以下幾個方面：①船舶本身的固有信息，如：船長、船寬、船舶型深、抗風等級、適航區等；②船舶航行過程中的動態信息，如：出發港、目的港、貨物種類、貨重、吃水、實時船舶位置等；而對于RFID采集器，系統中需要知道其安裝位置的水域情況，以及設備的維護和附近執法權的歸屬（便于出現設備故障或者需要出警時方便通知有關人員）。

鑒于以上原因，系統中數據庫設計了如下的表及各個表中有關數據項：

適航條件檢測與報警

內河航道針對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、凈寬的關系。判斷決策流程圖如圖2所示。

其中有兩個主要的判斷：

通過航道時，查詢船舶當前的吃水和航道的最大水深。如果當前吃水沒有超過最大水深，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，Fore_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。

通過橋梁時，查詢船舶凈高、船寬與橋梁凈高、凈寬，對應進行比較以判斷能否通行。

監控中心有地圖顯示船舶的位置，如果判斷為不能通行，監控中心會馬上報警，提示進行進一步的處理，保證橋梁和船舶的安全。

基于線射頻技術的船舶主動偵測系統主要功能

1、通行船舶的可靠定向識別與有效監控

船舶每次經過監控點（讀寫器），都會自動地被記錄到中心數據庫中。船舶在通航過程中，會依次經過多個RFID 讀寫器，根據RFID 讀寫器采集到船舶信息的時間先后和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。同時根據業務需要可以由監控點的讀寫器將船舶軌跡寫入主動標簽，為船舶的安全航行提供基礎數據。

2、定義RFID電子數據交換標準，采用信息融合技術，實現全航道的實時監控和不停船檢查。

通過主動式RFID設備獲取的ID信息后，便可知曉船舶的航行方向和相關信息，巡邏艇可利用便攜式讀寫器實現對航行船舶的跟蹤和不停船檢查。該類檢查以金屬標簽和便攜式讀寫器為主。

3、建立管理信息系統的模型和實時信息交換平臺，實現問題船舶的黑名單管理。

讀寫器接收到船舶信息，可以由控制計算機實時向中心數據庫查詢船舶資料。如違章船舶、年檢過期、證書過期等問題船舶將無所遁形。具體來說，當主動式RFID 識別出問題船舶時，會通知監控中心，此時巡檢人員可以攜帶手持被動式讀寫器跟蹤船只進行近距離確認檢查。

4、采用多種類數據及大數據量情況下的信息融合技術實現轄區流量和運量統計。可精確統計出過往船舶的流量以及貨運量。

結語

鑒于RFID 技術在內河航道管理的廣闊應用空間，可以在內河航道及重要碼頭上部署RFID 讀寫器，并連接Internet構成一個大的網絡，實現對內河船舶監控、船舶通航信息共享，有效解決通航中的“信息孤島”。主動式RFID技術將在內河船舶監控、流量控制、簽證繳費等業務處理等領域實現有效的應用，特別是在重要航道、重要碼頭，通過部署RFID讀寫器實現通航信息的采集、簽證繳費等業務處理、加強航運管理、提高海事管理水平。總之，將主動式RFID技術與金屬標簽的結合是我國內河航道信息化工作未來發展的必然趨勢，是實現“數字海事”的有效途徑。（作者單位：廣西海事局）