淺談物聯網及AIS技術在船舶靠港中的應用

王海燕

摘 要 隨著經濟全球化的發展，船舶向著大型化和自動化發展的趨勢明顯，本文研究了物聯網技術及AIS技術在船舶靠港中的應用，本技術對于提高船舶停靠速度，減小船舶碰撞幾率，保證船舶自動化靠港有重要的意義。

關鍵詞 物聯網 AIS 船舶靠港

1物聯網的定義

當今，有關物聯網世界上尚未有一個統一的標準定義。物聯網的原型于1999年由麻省理工學院的艾詩頓提出，其中心思想是以電腦互聯網為基礎，借助射頻電子標簽技術，建立一個所有實物信息實時顯示共享的實物互聯網。

ITU認為物聯網是把近距離信息收發器融入到日常生活中，從而可以在物——物、物——人、人——人之間建立一種新的交流方式（信息互動方式），且無論對任何物體來講，都可以在任何需要的時候，在任意的地方進行互聯。

物聯網并不是一項新出現的技術，而是互聯網技術的一種延展，通常我們可以將其理解為：將互聯網技術從計算機領域延伸到任何現有的技術領域，采用射頻辨識等技術，從而完成實物信息數據的智能快速提取，進而達到物物信息實時交互與共享的目的。

從根本上來講，物聯網技術可以說是一種聚合性先進技術，它融合各種先進技術為一體，包括人工智能處理技術、網絡感知識別技術、信息采集技術、信息傳輸技術等，達到物與物之間不分時間地點的信息互通與共享的目的，從而讓我們生活的家園變成“智慧地球”。物聯網技術幾乎涵蓋了信息技術的方方面面，本技術普及以后，將大大改變人們的生活。其主要有三個方面的技術優勢：一是信息自動識別，二是互聯網網絡支撐，三是快速與智能化。

在這里，將物聯網定義為：“一種可以通過射頻識別技術和其他識別設備，遵循一定的協議準則，讓互聯網和任何實物相關聯，完成信息采集和交換，從而實現生活中物——物、物——人、人——人方便快捷交流的網絡”。

2物聯網的關鍵技術——RFID

無線電頻率識別，一般稱呼RFID，它的英文全稱是Radio Frequency Identification，是物聯網的關鍵技術，被稱之為新世紀最有發展潛力的信息技術之一，對物聯網的發展起著特別重要的作用，是一種利用無線電信號傳輸完成較近距離非接觸式雙向通信的技術，該技術可以明確某一目標并跟蹤該目標同時讀寫該目標所帶相關信息數據。目前該技術應用領域較廣闊，主要包括大型停車廠、大型超市、政府財政管理、物流傳輸、城市安全等。該系統包括電子標簽、讀卡器、計算機數據管理系統三部分 ，該系統可以實現信息的快速讀寫，使其保存在計算機數據管理系統中便于管理。

3 RFID系統的工作原理

RFID技術的運用首先是通過閱讀器發出合適頻率射頻信號，當進入有效感應區域的船只帶有電子標簽時，岸臺設備感應電流發出設備工作時所需要的能量并快速激活電子標簽。激活電子標簽之后，電子標簽攜帶的信息通過射頻天線傳輸到泊位旁的數據讀取裝置。港口數據讀取裝置感應到這些編碼信息后，會自動完成這些信息的轉碼，轉碼過后的可用信息將會被發送到港口信息處理中心，港口信息處理中心將通過對這些信息的讀取確定電子標簽上帶有的船舶基本信息，從而確定船舶身份。

4 AIS 船舶自動識別系統

4.1 AIS系統介紹

船舶自動識別系統簡稱AIS系統，囊括了口岸設備和船載設備幾部分組成，是一種新型的的航行信息提供系統，它涵蓋了網絡技術、數字通信技術、衛星接收技術、定位技術等好幾種前言技術。裝有AIS系統的船舶可向其他船和岸上部門自動發送本船的靜態信息（船名、呼號、船長、船寬、船舶種類等） ，動態信息（船位、在航狀態對地航向等）、航程信息和安全訊息等有關的海上船舶信息，它也能夠自動接收其它艦船和其它口岸的資訊。港口則依靠所獲取的信息隨時關注船舶動態，了解船舶安全狀況，掌握海上天氣情況等。AIS系統成為船與船、船與岸之間的通信交流橋梁，為完成海上船只航行安全的信息化管理以及港口泊位的自動化管理搭建了關鍵平臺。

4.2 AIS系統的功能

（1）自主向具備AIS功能的岸臺以及其它帶有該系統的船只和飛機發送信息，包括靜態信息、動態信息、航次信息以及其他涉及安全的信息；

（2）自主接收他船和岸基發過來的相關信息；

（3）聯系周圍船舶避免碰撞發生；

（4）與港口部門通信；

（5）簡化信息流并提供相關信息以避免船只間的碰撞。

4.3系統功能簡述

在港口船舶調度系統中，必須先由相關船只的管理公司或者代理公司遞交靠泊申請，被申請的船只需分別在三天、兩天、一天的時候提供抵港預確報，在申請及預確報中船名、性質、長度 、寬度、吃水深度等信息以及所運輸的貨品種類等信息。

在船只即將抵港的時候，將利用船只發送的AIS信息進行身份確認，在泊船管理系統中查找此船只前期申請的泊位信息，同時系統在現有的碼頭的泊位中尋找最適合拋錨的泊位，既不會造成泊位過大而產生的泊位浪費，又能保證所在的泊位不會小于所靠船泊。

當船舶到達港口的時候找到所分配泊位后，每個泊位上所安裝的RFID讀寫器會自動感應船身上安裝的RFID標簽，同時自動發送給系統一個該船靠泊成功的信息，同時自動改變系統中的泊位狀態，即可完成一次船只的靠泊。框架的構造圖如圖1所示：

4.4系統功能流程

運用船載AIS系統，港口可以自動獲得船舶舶身份信息，同時獲得相關船只的AIS信息中的航向和航速信息，進而分析出該船只在其相關航道上的航行信息。港口當局根據船舶狀態，自動分配與其對應的泊位停靠。泊船成功以后，岸基借助船泊上安裝的RFID標簽與岸基RFID天線進行通信，系統識別出RFID信息后自動通知泊位管理中心，管理中心大屏幕顯示某個船已安全停靠某泊位。

在船泊停靠期間，系統會定時與船上的RFID標簽進行通信，當通信失敗時，泊位管理中心的計算機會自動報警，通知管理人員船泊停靠狀態異常，因RFID標簽與天線的通信距離很短，因此船泊只要離開岸一定的距離，便會報警，從而使因惡劣天氣等原因導致的走錨事件可以提前知曉，防止發生更大的損失。

當船泊離港后，管理中心在系統中將靠泊計劃中的狀態改為離港，系統會根據RFID的通信情況自動將泊位釋放，并自動記錄此次停泊的詳細信息。泊位是港口的基本設施，它的作用是供到港作業的船舶停靠，泊位長度應符合船舶安全系泊和作業的要求，深度應符合船舶的吃水要求。泊位資源對于港口企業來說非常珍貴，它直接影響到港口的發展狀況及經濟效益。泊位的基本作用是為到達港口的船舶提供碼頭岸壁線使其可以完成船舶在港作業 。當船舶抵達港口以后，要及時為船舶安排合適的泊位，以便船舶停泊。所以要提高港口效益就要加強對港口泊位管理系統的研究。當前國內港口受技術限制等各種原因大多仍然采用流水線模式，各部門利用對講機或手機完成泊位分配。這種模式的特點是無法全面協調管理泊位資源，可能會導致泊位資源利用不充分。港灣泊船管理系統的引進可以合理安排泊位資源，降低港口運營成本，擴大港口業務范圍，增加港口經濟效益。

（1）大大減少船舶停靠時間。在目前泊位管理系統中，如果某一確定泊位計劃的船舶改變泊位計劃時，必須人工操作，泊位分配者利用對講機或手機將取消泊位計劃的船舶告知系統管理中心，然后系統管理中心再把消息通知給其他泊位分配者和其他相關部門。在整個過程中消息傳遞的可靠性無法保證，這使得消息傳遞不能實時完成。如果有的泊位分配者未能掌握最新的泊位計劃信息，那么他在下一次分配船舶的時候，就會耽誤時間，影響工作效率。由于部門之間缺乏完善的協調制度，彼此溝通較少，缺乏先進的獲取船舶狀態信息的方法， 每個調度系統都按照自己的業務開發，原來的總系統與部門之間連通性差，他們之間都自成一派，相互獨立，無法保質保量的共同作業，船只的作業申請方式大多數仍然采用傳統的電話或者對講機。在這種情況下，船舶信息無法共享，信息輸入輸出可能會漏掉或重復，信息格式不一致；，港口工作準備時間被加長，而且不能及時提供詳細準確的船舶基本信息，這加大了部門作業的難度，導致港口整體工作效率低下。

因為港口的業務種類多、船舶來往較多，目前常用的泊位分配模式不僅增加了工作人員的勞動強度，而且還容易出錯。因此，港口需要一種先進的智能化泊船管理系統來代替人工系統，以此提高港口作業的效率，增加港口經濟效益。

（2）合理設置港口的裝卸流程。泊位分配方式直接影響到港口裝卸效率，從而進一步影響到港口經濟效益。港口裝卸流程的合理布置將減少港口建設的投資，提高港口泊位利用率。

泊位資源分配就是通過對到達港口船舶安排合適的停靠位置，最小化某一時間段內所到達港口的船舶總成本，以此來提高港口作業效率，從而吸引更多的船舶停靠。

一般港口泊位分配流程為船只抵港后，先在錨地等待，若有空閑泊位且符合船只的長度和吃水深度，則安排進入泊位，靠泊后需要等待裝卸設備準備好之后才可以開始裝卸作業。

5結語

當前我國大部分港口碼頭泊位資源分配主要是靠操作人員的經驗完成的，他們分配泊位時考慮的主要影響因素是船舶的自身條件（長度、水深）和先后順序。在部分港企，把泊位情況和到港船舶情況輸入自己的調度系統，在世界各個港口企業競爭如此激烈的今天，如果船舶靠泊時間過長，肯定會大大影響港口的發展。本系統中利用AIS系統自動發送船舶信息，港口泊位系統自動分配合適的泊位。可以優化港口泊位利用率，提高港口效益。

參考文獻

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