艦船人員智能管理系統探討

顧玲玲 周秀麗 郁敏

摘 要：針對目前艦船人員管理存在的問題，提出了艦船人員智能管理系統。該系統基于無線射頻識別（RFID）技術與地理信息系統（GIS）技術，通過攜帶RIFD電子標簽卡、在指定部位安裝RFID讀卡器、監控攝像機等設備，以太網雙向通信及GIS分析技術，建立三維模型，實現艦船信息化管理，強化技防手段，實現管理準確性、及時性和高效性，提高艦船管理水平。

關鍵詞：RFID讀卡器；RIFD電子標簽卡攝像機；GIS技術電子地圖

1 概述

目前，海軍裝備建設高速發展，與此同時現行艦船生命力巡邏、人員及裝備安全管理，卻基本依賴于人工進行，信息化程度低，在具體落實管理要求和進行監管時，效果取決于人員素質高低，管理漏洞不同程度存在，管理方法捉襟見肘且浪費人力物力，艦船人員智能管理系統的提出可以解決上述問題。該系統基于無線射頻識別（RFID）技術與地理信息系統（GIS）技術，為艦船人員智能管理系統提供可行性，將各個管理環節科學而高效地連為一體，實時、動態地掌握艦船裝備及人員情況，合理分配資源，推動艦船管理工作向制度化、規范化、實時化發展，提高管理效率，增強艦船生命力。

2 艦船目前管理問題及需求

（1）人員身份記錄、管理、裝備更新依靠人工錄入，勞動強度大、效率低且出錯率高，無法做到一鍵更新，信息系統與人員、裝備沒有真正關聯起來。（2）人員工作安排依靠人工進行，而艦船崗位眾多，容易出現遺漏且人員對自身職責不清楚。（3）對艦船而言，許多部位需授權才能進入，傳統管理模式下對此管理不嚴，非授權人員經常會有意無意進入需授權部位，各類檢查登記無信息記錄或記錄信息不詳細、不準確。（4）指揮官無法及時知悉艦船管理情況，對艦船巡檢，人員權限，艙室及裝備狀況無法及時掌控。（5）傳統管理記錄簡易，無法實時反映人員，設備狀況，且易遺漏，事后調閱困難且不直觀。

針對上述所提問題，艦船人員智能管理系統需實現以下需求：

（1）檔案信息化。在艦人員身份檔案、權責范圍及裝備狀態均進入艦船人員智能管理系統，并互相關聯，在智能管理系統中，選中任一選項（例如人名），同時會出現相關聯項，信息如有更改，只需更改其中一項，相關聯項自動更新。

（2）方案優化。管理人員將工作計劃輸入艦船人員智能管理系統，該系統應能將輸入的工作計劃數據（人員、工作職責及所對應崗位）導入至艦船三維地理圖形，方便管理人員瀏覽、操作和分析，對遺漏的人員和崗位，系統發出提醒以便管理人員修改、優化。

（3）智能識別。在艦船重點要害部位自動識別裝置，人員進入該部位巡查或工作時，識別裝置自動感應人員信息進行記錄并回傳主機，以供查閱、調閱、匯總記錄，智能化反映人員登離艦、進出艙及干部檢查等情況。

（4）內部監控。在重點要害部位的視頻信息可傳輸并存儲一定時期，同時指揮官等管理人員可在顯示終端實時調閱監控人員執勤及活動情況。

3 艦船人員智能管理系統設計

3.1 艦船人員智能管理系統設計思路

根據艦船人員智能管理系統的功能需求，該系統的主要設計方向為：

（1）人員個性區分；（2）人員工作計劃；（3）人員位置追蹤。

艦船人員智能管理系統設計可參考物聯網部分設計概念。物聯網基于網絡技術及信息技術實現物品跟蹤與信息共享，采用無線射頻識別（RFID）等技術自動識別物品并將數據實時更新，是物聯網基石，同時運用GPS技術定位物品，通過地理信息系統（GIS）技術建立三維地理模型，按照約定協議，通過以太網傳輸物品屬性和定位相關數據并在三維地理模型中立體顯示，供相關授權人員瀏覽、操作和分析，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。艦船智能管理系統與物聯網區別在于物聯網主要對象為物品，而艦船智能管理系統對象為人員。

因此，艦船人員智能管理系統設計思路：人員身份與對應裝備相關聯，采用無線射頻識別（RFID）技術自動識別人員身份，輔以全船重點部位布置的攝像頭，主動實時采集并輸出人員動態信息，運用地理信息系統（GIS）技術建立全船三維模型，形成電子地圖，實時對人員進行定位追蹤。

3.2 艦船人員智能管理系統設計組成及性能

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

（1）前端子系統包括分布在艦上各個監控點的RFID自動感應讀卡器、RFID電子標簽卡、聲光報警裝置、數字攝像機等。

RFID技術是一種無線自動識別技術，是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現對靜止的或移動中的待識別物品的自動機器識別。RFID自動感應讀卡器根據需要安裝在各巡查點及重點要害部位，RFID電子標簽卡內根據需要寫入人員信息（身份、基本資料、限制通過信息等），人員攜帶各自RFID電子標簽卡，當艦員進入RFID讀卡器的覆蓋范圍，無需任何操作，讀卡器自動將約定的識別信息接收或將特定的信息寫入并回傳主機，在無卡人員或卡內信息有限制人員（更勤、禁假）通過時發出聲光報警，同時將信息傳回主機在頁面相應位置示警，實現自動識別功能。所有讀卡器具備獨立開關功能，即當該讀卡器不需要使用時，可以斷開該讀卡器與主機的信息交換，當需要時打開。

同時配備高速、高分辨率數字攝像機，安裝在全艦重要艙室及主要通道，及時錄入人員出入圖像；同時確保能夠對人員進行面部識別，并傳視頻信息回主機進行儲存。

通過以上配置可達到對人員識別、定位和追蹤目的。當然，該前端子系統的配置效果取決于全艦RFID自動感應讀卡器及數字攝像機數量。

（2）傳輸子系統為采用TCP/IP 協議的以太網，在安裝RFID讀卡器和數字攝像機的甲板層安裝1臺網絡交換機。讀卡器、攝像機所識別的信息通過該系統傳回主機，主機通過該系統發出控制命令（例如調整某攝像頭角度）。

傳輸子系統配置數據管理服務器、視頻服務器、定位管理服務器等，記錄、存儲和處理各類數據。

（3）顯示與控制子系統。顯示與控制子系統主要為安裝在指定房間的各個客戶端及內部管理控制軟件。a.客戶端。客戶端可供指定管理人員在艦船智能管理系統內編輯、保存、修改全艦檔案信息；指揮官可在客戶端調閱管理軟件的各種分類統計信息；實時查看全艦人員位置、活動軌跡，并可調閱實時視頻圖像，隨時掌握艦上人員工作狀態，并下達相關指令。b.GIS管理軟件。GIS（地理信息系統）技術是以地理空間數據為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，基本功能是將各類數據信息轉換為地理圖形顯示。運用GIS技術開發艦船智能管理系統軟件分類建立在艦人員實時信息、實時監控畫面、全體人員路徑記錄、硬件運行情況監測等數據統計頁面及數據庫，并對信息進行分類、匯總、存儲、調閱、導出、或刪除。

同時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，在電子海圖上實時顯示電子標簽卡，讀取標簽卡所含詳細信息，包括電子標簽卡對應的人物等對象的當前位置，定位過程中能在電子地圖中實時看到標簽卡平滑移動；可以手動切換地圖，查看指定地圖上所有標簽的活動情況；當發生異常情況（如非授權人員進入需授權區域），電子地圖會產生聲光報警，提醒管理人員采取措施。

此外，該管理軟件還需實現軌跡回放功能，可以鎖定某個電子標簽卡，按指定時間段播放，顯示該時間段內其狀況；也可以鎖定一張地圖，按時間段播放，顯示不同電子標簽卡在該時間區域內情況，有錄像機的區域可播放錄像視頻，方便管理人員查閱。

4 艦船人員智能管理系統特點

4.1 管理信息化程度高

在艦船人員智能管理系統下，各類檔案、管理信息在客戶端一目了然，提高全艦統一管理水平，優化管理方案，減少重復性工作。

4.2 效率高，準確性高

電子標簽卡作為目前最先進的標識碼，將其安裝在受控目標上，作為目標的唯一標識進行追蹤和定位，識別準確性高。電子標簽卡和讀卡器之間采用無線方式進行通信，最遠識別距離可以達到50米（根據實際情況而定），無線信號可以穿透衣服等障礙物，人員只需要攜帶標簽卡（即使標簽卡不在讀卡器的可見范圍內）從讀卡器附近經過，讀卡器就能以極快的速度識別電子標簽卡，對于移動速度快或者同時有多人經過的情況，識別效率高。管理員還可以指定條件來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，相比以往靠人工登記、統計的方式準確性、可靠性和效率都有顯著提高。

4.3 信息實時

艦船特定區域非授權人員不得入內，傳統管理方式下存在進出記錄不詳，非授權人員進入授權區域往往事后發現或該進出記錄被遺漏，權限混亂，而在艦船智能管理系統下，電子標簽卡能自動識別人員身份，對于非授權人員，聲光報警裝置會發出報警并同時把報警傳回主機，通過艦船智能管理系統，管理人員可立即發現異常情況并可立即查看視頻圖像。

4.4 可觀性強

艦船人員智能管理系統使用電子地圖，在電子地圖中顯示電子標簽、標簽對應的人物等對象的當前位置；定位過程中能在電子地圖中實時看到圖標平滑移動；系統高度集成、界面直觀、操作簡便、使用方便。

4.5 追溯性強

艦船人員智能管理系統可存儲各類信息，管理人員可調閱任何時段全艦信息，包括視頻圖像、計劃安排、人員活動情況等，方便管理人員對突發事件的事后調查。

4.6 后續升級方便

系統基于計算機技術，設備采用模塊化結構，擴展方便，兼容性好，參數可以靈活設置和修改，留有規范的數據及控制接口，系統升級可根據需要通過軟件下載、設置來改變。

5 前景

艦船人員智能管理系統使管理高度自動化、逐步實現艦區人員全方位智能定位，提高管理效率，強化技防手段，真正意義上實現艦船人員管理信息化，是艦船人員管理發展趨勢。

參考文獻

[1]高飛，薛艷明，王愛華.物聯網核心技術-RFID原理與應用[M].北京人民郵電出版社，2010.

[2]張應福，物聯網技術與應用[J].通信與信息技術，2010.

作者簡介：顧玲玲（1984-），女，漢族，江蘇人，工程師，本科，研究方向為特種設備弱電。