RFID在内河船舶识别中的应用

挑战和需求 

　　我国已经跨入了全面建设小康社会的时期，建设“和谐社会”成为现阶段我国社会经济发展的一个重要目标，如何更好地加强水上运输监管设施的建设，确保人民生命财产安全，保护环境，保障经济的持续发展，成为港航部门的重中之重。近年来，随着陆路交通逐步显现物流运量瓶颈，提高水运效率，改善水运监管环境逐步成为沿江各城市的发展战略。在传统“黄金水道”的长三角和运河沿线地区，各个主要城市都在制定雄心勃勃的“水运强市”、“数字港航”工程计划，充分发挥其内河航运的优势，降低物流运输成本，提高经济社会的综合竞争力，以利于进一步支持经济建设的快速发展。 

　　在实际业务环境中，信息技术获得了广泛和深远的应用。各个内河港航城市均已投入大量人力物力加快信息网络化建设步伐和科技投入力度，例如建立健全整个航区的船舶中心数据库，依据港航管理业务实现船舶年审、进出港签证、稽征缴费、现场监管、信息综合利用等业务的信息化、网络化动态管理。这些依靠先进信息技术的系统应用，实现了不停航检查，打破了“属地管理”的传统模式，为打造“数字港航”奠定了扎实的基础，但在这些系统的现场监管模块中，仍然采用人工录入船名船号的采集方式。如果出现船名船号被遮盖、夜间看不清、船舶流量过大及操作者困乏的状况，这就可能造成船名船号无法实现自动识别，成为打造“数字港航”的最大瓶颈。那么，有没有经济实用的办法解决船舶船号的自动识别呢？有，这就是近几年走向成熟的新技术，即射频识别技术（RFID）。 

　　RFID是起源于上世纪50年代的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式通信交换数据以达到识别目的。一个典型的RFID应用系统通常由标识特定目标物体的电子标签、接收电子标签信号的阅读器以及应用软件组成。与传统的磁卡、接触式IC卡相比，RFID技术完成识别工作时无须人工干预，适合于实现系统的自动化操作且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。电子标签可以采用特殊的封装方式，有效抵御油渍、灰尘污染等恶劣环境的腐蚀和侵袭。 

　　射频识别系统按电子标签的供电方式可分为有源和无源两类。无源标签所需工作能量需要从读写器发出的射频波束中获取，经过整流、存储后提供，成本较低，但射频功率较大。有源标签本身带有微型电池，由于不需要射频供电，其识别距离更远，读写器需要的功率较小，具有读写稳定、防冲突性能佳、携带物品信息量大等优点，这在船舶识别应用中都是关键的性能要求。  

应用方案 

　　凭借在有源RFID技术的深厚基础，优利通推出了系列电子标签和有源产品，受到了市场的热烈欢迎，其稳定的产品性能、强大的技术支持力量和完善的售后服务体系为上海秀派在各个RFID应用领域赢取了不计其数的忠诚客户，在极具挑战的高速公路不停车收费应用和严酷条件下的船舶识别应用也均有建树。 

　　在进出航区的船舶上安装有源电子标签（为防止挪用，安装方式可以采取特殊措施，实现防拆卸要求），标签内可以存储与船舶有关的个体信息或者货运信息。航道上安装远距离阅读器，通过标准串口RS232/485接口与后台链接，在不易布线的区域还可以链接一个无线数传模块（GPRS/CDMA）与后台应用系统保持实时通讯。这样，安装了电子标签的船舶通过航道时就会在最远80米的范围内被阅读器识别和读取数据。在阅读器安装地点的下游可以安排港监管理艇，港监管理艇内的计算机通过无线上网系统与中心数据库保持联机状态，现场监管人员就可通过显示的结果有针对性地随时实施对重载船舶的不停航检查。如果通过的是一艘证照不齐或证照过期的问题船舶，港监管理艇就可以迅速出艇检查。当然，港监管理艇也可以使用便携式的移动阅读器实现对所有相关船只的稽查管理目标。以下是一些应用方案的具体细节说明： 

　　1. 阅读器的安装。阅读器应安装在一个适当位置，确保能够100％的读取到所有经过航道的船舶电子标签。可以采取分别安装在航道两侧和跨河桥梁上的部署策略：桥梁高度一般不会超过30米，所以将阅读器安装在桥梁下侧并尽量覆盖桥梁下部区域的大部分。这时不管船舶通过该桥梁下侧的任何位置时，射频天线与船舶的间距确保不会超过30米，从而保证了阅读器对电子标签的有效读写，也确保了船名船号的正确有效识别。 

　　2. 电子标签卡在船舶上的安装。从系统稳定性出发，采用有源电子标签较为合适。电子标签一般安装在船员较少触及且干扰少的区域，比如船舶驾驶窗的上侧是最佳安装位置。有源电子标签具有很高的防护等级，外壳坚固，可以有效抵御雨水侵袭并且安装方便，抗污染能力强，即使是某些没有驾驶窗的运输拖船上直接安装也能可靠使用。 

　　3. 用政策手段确保电子标签的发放。RFID技术应用于内河港航管理的应用仍然较少，船户可能对该技术的操作以及经济性存在各种疑惑，从而导致不配合的局面出现。最主要的问题是船户认为有了电子标签受到了港航管理部门的监视而不配合。港航管理部门一方面应通过宣传的方式让船户接受，另一方面应该制定相应政策来制约不配合的船户，以确保电子标签的顺利发放。对于外港籍船舶，可以在进出港签证时发放电子标签，以确保本航区内所有船舶都能通过射频识别技术实现现场管理。 

系统功能 

　　基于有源RFID技术的船舶身份识别及进出港自动监管系统可以实现如下功能： 

　　1、自动记录船舶进出港：系统无需船舶工作人员进行手动操作能自动将身份信息反馈到监控中心。船舶主管部门可以通过管理（监控）中心清楚地掌握每艘船舶地进出港的状态，此外，还可以通过安装在港口的视频监控观看实时进出港情况，并进行视频图象记录，以备后续查询。 

　　2、防止船舶带病出港：当带病船舶出港时，系统可以自动提醒主管部门，从而采取有效措施阻止其外出作业。 

　　3、船舶出港时，系统通过通信链路自动提醒船舶开启AIS系统及卫星船位监控系统，同时向出港船只发送各种重要信息，包括出港问候，船舶注意航行安全提醒，主管部门的各种通知和通告等。当发现船只未开启相应AIS系统或卫星监控系统时，系统会自动提醒主管部门采取措施。 

　　4、当船舶进港时，系统可以自动通过通信链路向船只发送回港问候，主管部门的通知公告等各种信息。 

　　5、不停船检查及问题船舶管理。通过远距离射频的数据传输，主管部门的执法船可实现对航行船舶的不停船检查。在检查过程中，由于执法船的系统可以实时向中心数据库查询船舶资料，如违章船舶、年检过期、证书过期等问题船舶将无所遁形有效杜绝黑名单船舶出海生产。 

　　6、锚地统计：在各个锚地统计锚地内船舶数量，从而有效的管理船只停泊。 

　　7、流量统计：可精确统计过往船舶的流量。 

方案特点 

　　大流量：极高的防冲突性，采用多种防冲突方案，可支持200个以上标签的同时读取； 

　　支持高速度移动读取，标识卡的移动时速可达200公里/小时以上。 

　　高可靠性，工作温度-40℃~85℃，防水，防冲击，满足工业级环境的应用。 

　　高抗干扰：对现场各种干扰源无特殊要求，安装方便简单。 

　　全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。 

　　超低功耗：对人体很安全，无健康损害。 

　　船舶通行记录。船舶每次经过监控点，都会自动地100%地被记录到中心数据库中。 

　　不停船检查。港监管理艇可实现对航行船舶的不停船检查，极大方便监管工作。 

　　过闸费管理。按航次收取过闸费的船闸，使用该识别系统结合收费系统，可实现对信用船户的不停船收费，有效提高船闸通过率和减少堵航几率。 

　　“四自”航道的收费管理。在“四自”航道入口处安装该识别系统能有效记录进入“四自”航道的船舶，结合船舶的信用帐户，可实现费用代扣代缴。 
船舶证书防伪。为逃避处罚和逃避缴费，船舶证书资料、船名船号造假猖獗。采用RFID技术后，由于电子标签ID号码的全球唯一性，加上电子标签的防拆卸措施，能彻底消除此类问题。 

　　问题船舶管理。由于识别控制计算机实时向中心数据库查询船舶资料，如违章船舶、年检过期、证书过期等问题船舶将无所遁形。 

　　流量、运量统计。可精确自动统计出过往船舶的流量以及货运量。