談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船隊(duì)管理中的應(yīng)用

中石油京唐液化天然氣有限公司 張鵬飛

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 郝慶龍

談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船隊(duì)管理中的應(yīng)用

中石油京唐液化天然氣有限公司 張鵬飛

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 郝慶龍

由于船隊(duì)管理中的船舶、船員以及船舶貨物管理受內(nèi)外因素影響較大，使得船隊(duì)管理成為各大遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司日常管理工作中較為繁雜的一項(xiàng)工作。為進(jìn)一步規(guī)范上述管理，引入物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)，通過介紹物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，將其和實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的船舶管理、船員監(jiān)管和貨物管理相結(jié)合，深層挖掘物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，為公司的船隊(duì)管理提出一條新思路和新穎的管理模式。

物聯(lián)網(wǎng)；船隊(duì)管理；安全

一、物聯(lián)網(wǎng)定義及簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是“The Internet of things”，含義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。早在1995年，比爾·蓋茨在出版的The Road Ahead中首次提到“物聯(lián)網(wǎng)”，稱它為連接“物”的網(wǎng)絡(luò)。[1]物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[2]

從“物聯(lián)網(wǎng)”概念的正式提出到如今的二十余年間，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用于社會(huì)生活的多個(gè)領(lǐng)域。從產(chǎn)業(yè)鏈看，物聯(lián)網(wǎng)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，智能電力供應(yīng)和管理，農(nóng)產(chǎn)品自動(dòng)維護(hù)和管理，食品、物品在運(yùn)輸存儲(chǔ)中的質(zhì)量管理等，這些功能為人們帶來了美好的前景。

物聯(lián)網(wǎng)在公司運(yùn)營(yíng)管理中顯現(xiàn)出來的優(yōu)越性，完全可以移植到船隊(duì)管理工作中。通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、全球定位系統(tǒng)、機(jī)關(guān)掃描、各類傳感器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船隊(duì)的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

二、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)按功能劃分，從下到上依次有三個(gè)層次，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。如圖1所示。

1. 感知層

該層主要的功能為感知和識(shí)別物體，采集和捕獲物體及其環(huán)境的相關(guān)信息。它包括各種具有感知能力的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，如各種傳感器、近程通信的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、RFID標(biāo)簽和讀寫器、M2M終端、視頻采集器終端等。

2. 傳輸層

該層主要功能為傳送和處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，其中包括現(xiàn)有的有線、無線通信網(wǎng)，以滿足數(shù)據(jù)的高帶寬、遠(yuǎn)距離傳輸要求，還包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)感知層和通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。傳輸層還包括感知數(shù)據(jù)管理和處理。

3. 應(yīng)用層

其功能為利用經(jīng)過傳送和分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的應(yīng)用服務(wù)。中間件則是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)的公共服務(wù)系統(tǒng)的平臺(tái)系統(tǒng)。

通過底層感知終端的船舶實(shí)時(shí)狀態(tài)、貨物情況和船員狀態(tài)，將其數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、分類和整合，通過公共網(wǎng)關(guān)，經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，錄入相應(yīng)的管理數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過和之前已經(jīng)存儲(chǔ)的信息比對(duì)，發(fā)現(xiàn)船舶、貨物和船員管理存在的問題，提出這些問題的解決方案，預(yù)防類似問題的再次出現(xiàn)，提高船隊(duì)管理的效率和安全。

圖1 船隊(duì)管理的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

三、物聯(lián)網(wǎng)在船隊(duì)管理中的具體應(yīng)用

船隊(duì)管理工作主要包括船舶管理、船員管理和貨物管理三個(gè)內(nèi)容。船舶運(yùn)營(yíng)期間，船舶公司須對(duì)船舶航行水域的安全狀況、船舶的結(jié)構(gòu)、船舶抵港時(shí)間等進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)船員的健康狀況、業(yè)務(wù)水平和證書有效期等進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)貨物在運(yùn)輸過程中的包裝、濕度、船艙壓力等進(jìn)行監(jiān)管。這些監(jiān)管工作可以依托于物聯(lián)網(wǎng)，通過各種傳感器、GPS定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)等傳輸?shù)酱肮荆瑥亩岣弑O(jiān)管效率，創(chuàng)造更大效益，提高船舶公司的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.船舶管理

船舶是海上貨物運(yùn)輸?shù)闹饕d體，在船舶運(yùn)行期間，公司需要對(duì)船舶的所處位置、船舶航經(jīng)水域、船舶的進(jìn)出港時(shí)間等即時(shí)信息進(jìn)行監(jiān)管。通過以上監(jiān)管，船舶公司可以及時(shí)安排船舶代理、貨物代理，為船舶進(jìn)出港作準(zhǔn)備。通過這樣的優(yōu)化管理，可以節(jié)約大量船期，減少船舶在泊位等待時(shí)間。當(dāng)船舶航經(jīng)特殊水域，例如海盜經(jīng)常出沒水域、軍事演習(xí)區(qū)域、惡劣天氣地區(qū)等，公司通過物聯(lián)網(wǎng)可以與航經(jīng)上述區(qū)域船舶進(jìn)行信息交換。當(dāng)船舶駛?cè)牒１I區(qū)域，船舶通過GPS或北斗定位系統(tǒng)，將船舶所在位置傳輸?shù)焦痉?wù)器，由服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行處理，返還給船舶駕駛?cè)藛T信息，以提醒船員仔細(xì)瞭望。公司服務(wù)器收集海上天氣信息，為船舶航行提供駕駛最佳航線，避免惡劣海況對(duì)船舶、貨物造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)船舶在海上遇難或者船舶處于固定船位不再更新時(shí)，服務(wù)器將通過短信、郵件、報(bào)警等方式通知公司，以達(dá)到及時(shí)救助或協(xié)助救助，將損失降到最小。

2. 船員管理

船舶在海上航行，人是決定船舶安全和貨物安全的主導(dǎo)因素。駕駛?cè)藛T的業(yè)務(wù)水平直接導(dǎo)致船舶是否行駛在正確航線上，并且在船舶會(huì)遇過程中，駕駛?cè)藛T的船舶操縱水平，會(huì)直接影響船舶避碰效果的好壞。

同時(shí)，在外海航行會(huì)受到船舶醫(yī)療條件的限制，不能像陸地醫(yī)治那么及時(shí)，船員的身體狀況也備受關(guān)注。由于在船缺乏鍛煉，并且受值班的時(shí)間安排限制，船員的作息時(shí)間會(huì)影響其健康狀況，公司需要對(duì)船員的業(yè)務(wù)水平和健康狀況進(jìn)行監(jiān)管。例如，通過在駕駛臺(tái)和機(jī)艙值班室安裝打卡器，記錄值班人員交接班時(shí)間，以便對(duì)船上人員進(jìn)行考核。并且通過船上網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酱痉?wù)器，與預(yù)先設(shè)定好的值班人員數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。如與預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)不能匹配，則證明值班人員未按時(shí)工作，服務(wù)器則會(huì)自主向船長(zhǎng)、公司領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送通知信息，并將事件記錄，作為考核數(shù)據(jù)。船員健康狀況同樣可以監(jiān)測(cè)，船上醫(yī)務(wù)室的測(cè)量?jī)x器可以通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳入船上數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，最終通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。通過各種測(cè)量?jī)x器，測(cè)量船員的體溫、血壓、脈搏、視力等，將測(cè)量結(jié)果直接通過船上設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦痉?wù)器。對(duì)船員的健康測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，向測(cè)量結(jié)果不在健康值范圍內(nèi)的船員發(fā)送健康通知，如對(duì)血壓偏高的船員，通過發(fā)送通知，建議其食用低脂肪的食物。對(duì)健康狀況不能勝任船上工作的船員，及時(shí)進(jìn)行更換，以保證其健康不至惡化，并確保船舶和貨物安全。

3. 貨物管理

船舶運(yùn)營(yíng)主要任務(wù)是將貨物運(yùn)送目的地。然而海上運(yùn)輸?shù)呢浳锓N類繁多，包裝、規(guī)格、特性、裝運(yùn)方式等各不相同，具有不同的特性和裝運(yùn)要求。為了安全及便利貨物運(yùn)輸，必須充分了解貨物的基本特性。但是船員日常工作、值班任務(wù)繁重，在貨物管理方面難免會(huì)有疏漏。為了貨物的運(yùn)輸安全，需要借助各種傳感器材，依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)貨物進(jìn)行智能監(jiān)管。例如貨物由于成分和結(jié)構(gòu)不同，貨物當(dāng)中含有親水基團(tuán)以及貨物結(jié)構(gòu)疏松多孔，使得貨物具有吸附或散發(fā)水分的性質(zhì)即吸濕和散濕性，如棉、麻、茶等物品。在運(yùn)輸中，貨物含水量過多，會(huì)造成貨物潮解、溶化、分解、生霉等變質(zhì)現(xiàn)象，為防止貨物吸濕變質(zhì)，需要熟悉各種貨物的安全含水量，加強(qiáng)溫、濕度控制和采取防潮措施。如在貨艙中加裝溫度、濕度傳感器，及時(shí)測(cè)量貨艙溫度、濕度信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行分析處理，將結(jié)果及時(shí)反饋給船上負(fù)責(zé)人員。如果貨艙溫度濕度超出允許值，將發(fā)送報(bào)警信息給船公司主要負(fù)責(zé)人和船長(zhǎng)。

又如某些貨物具有熱變性，即貨物因溫度變化后引起形態(tài)變化的性質(zhì)。有些散裝貨物如煤炭、礦砂等，如果水分含量較高，在低溫條件下會(huì)凍結(jié)成塊。有些低熔點(diǎn)貨物在超過一定溫度范圍后，在形態(tài)上會(huì)發(fā)生變化，如軟化、變形、粘連、熔化等。貨物熱變后，雖在成分上未發(fā)生質(zhì)的變化，但容易造成貨損、倒垛、沾染其他貨物、影響裝卸作業(yè)等后果。貨物熱變與含水量、熔點(diǎn)、外界溫度等因素有關(guān)，在運(yùn)輸中應(yīng)采取控制貨物含水量、低熔點(diǎn)貨物裝載于陰涼低溫艙位、適當(dāng)控制溫度等措施。上述措施可以依托物聯(lián)網(wǎng)控制實(shí)施，在貨艙安裝溫度傳感器，將貨艙溫度傳輸?shù)椒?wù)器，根據(jù)不同裝載貨物性質(zhì)進(jìn)行處理，將結(jié)果發(fā)送給值班人員，以保證貨物載運(yùn)過程中的質(zhì)量及安全。

四、結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)在船舶管理中的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)具有較大的市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在公路交通中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)很成熟，建議將陸路交通的物聯(lián)網(wǎng)管理有選擇性地移植到船隊(duì)管理體系中，這樣不僅可以節(jié)約大量的人力，而且可以更加充分發(fā)揮管理中的高效、便捷、安全、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

建立一個(gè)多方共贏的商業(yè)模式，是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵問題。只有盡可能讓參與船隊(duì)管理的物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)都從中受益，獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，才能促進(jìn)加大船公司對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的投入，并實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，從而更好地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船隊(duì)管理中的應(yīng)用，促進(jìn)船舶智能化發(fā)展和精細(xì)化管理。

[1]黃忠秀.船舶運(yùn)輸控制系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2]陸月,張欣,渠繼東.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在船舶行業(yè)上的應(yīng)用前景[J].科技傳播,2012(17):213-214.

10.16176/j.cnki.21-1284.2015.11.002