基于RFID&BDS的船舶進(jìn)出港管理及監(jiān)控系統(tǒng)的研究

(1.福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院 福建 福州 350108;2.福建省樞建通信技術(shù)有限公司 福建 福州 350002)

一、引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，漁政管理理應(yīng)走上信息化道路，實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出港簽證的信息化管理，解決傳統(tǒng)管理方式中簽證人員和執(zhí)法人員不足的問題。但政策法規(guī)如果缺乏適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段就會(huì)造成政策失靈，而數(shù)量有限的管理人員和落后的設(shè)備與技術(shù)會(huì)使得監(jiān)管流于形式。因此，漁政管理部門迫切需要通過一種有效的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出港的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)管，以增強(qiáng)監(jiān)管手段，而自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、船位監(jiān)測(cè)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的綜合應(yīng)用可以為船舶進(jìn)出港管理提供有效的解決方案。利用(RFID)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)船舶身份的自動(dòng)識(shí)別，利用船位監(jiān)測(cè)技術(shù)確定船舶的位置，再利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出港的空間表達(dá)。

我國船舶從上世紀(jì)九十年代中后期開始使用GPS在船舶上的應(yīng)用多數(shù)是自主導(dǎo)航而不是船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控，采用GPS作為定位數(shù)據(jù)源多應(yīng)用在以船舶為載體的自主導(dǎo)航上。而北斗作為我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，兼顧定位和通信功能，可以廣泛的應(yīng)用在船舶、森林防火、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多行業(yè)。而衛(wèi)星不受距離影響，全天候作業(yè)的特點(diǎn)，正好彌補(bǔ)了無線電移動(dòng)通信的缺點(diǎn)。

二、研究基礎(chǔ)和相關(guān)技術(shù)

(一)研究基礎(chǔ)。本課題主要研究基于RFID和北斗技術(shù)的船舶進(jìn)出港管理及監(jiān)控的系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)來提高現(xiàn)有港口信息化水平。

首先研究RFID技術(shù)與船舶進(jìn)出港相關(guān)內(nèi)容。對(duì)RFID、北斗技術(shù)的定義、組成部分和工作原理，以及船舶進(jìn)出港方案、RFID技術(shù)在船舶進(jìn)出港中的應(yīng)用模式進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)、分析。

其次根據(jù)對(duì)船舶進(jìn)出港管理與監(jiān)控進(jìn)行詳細(xì)的需求分析，提出基于RFID及北斗技術(shù)的船舶進(jìn)出港管理與監(jiān)控的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全性及RFID以及北斗網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)。

最后研究GIS相關(guān)技術(shù)，并將其應(yīng)用于船舶進(jìn)出港的管理及監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效直觀的對(duì)船舶的管理及監(jiān)控。

(二)相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)

1.RFID技術(shù)。RFID技術(shù)又稱為無線射頻識(shí)別，它通過無線射頻的方式進(jìn)行非接觸、雙向數(shù)據(jù)通信對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。RFID技術(shù)的基本工作原理是當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)以后，接收讀卡器發(fā)出的射頻信號(hào)，依靠感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在標(biāo)簽芯片中的信息，或者是標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送出一定頻率的信號(hào)，讀卡器讀取信號(hào)并解碼后，發(fā)送到后臺(tái)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，歷經(jīng)30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以覆蓋亞太地區(qū)，預(yù)計(jì)2020年左右建設(shè)成為覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成為全球定位系統(tǒng)的四大供應(yīng)商之一。2014年11月23日，國際海事組織海上安全委員會(huì)審議通過了對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認(rèn)可的航行安全通函，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式獲得了面向海事應(yīng)用的國際合法地位。

3.北斗短報(bào)文通信技術(shù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的 RDSS(Radio Determination Satellite Service)短報(bào)文通信功能，通過北斗多卡通信終端(以下簡(jiǎn)稱多卡機(jī))，將工程船舶實(shí)時(shí)工況信息遠(yuǎn)程傳輸至陸上數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。短報(bào)文通信是指衛(wèi)星移動(dòng)終端和北斗衛(wèi)星或北斗地面服務(wù)站之間能夠直接通過衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行雙向的信息傳遞，通信以短報(bào)文(類似手機(jī)通訊的短信息)為傳輸基本單位，設(shè)備的短報(bào)文通信頻度及長(zhǎng)度由授權(quán)的北斗用戶卡決定。系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用北斗 RDSS 系統(tǒng) 3 類非加密用戶卡，該類卡最快每分鐘傳送一次短報(bào)文，報(bào)文長(zhǎng)度為 78.5 B。

4.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

三、重點(diǎn)關(guān)注與擬解決的問題

1、根據(jù)船舶所處位置實(shí)現(xiàn)RFID及北斗通信通道自動(dòng)切換

2、RFID及北斗通信網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)并發(fā)能力

3、根據(jù)通信數(shù)據(jù)通過算法分析船舶進(jìn)出港狀態(tài)

四、本課題特色與創(chuàng)新之處

1、通過將RFID船舶進(jìn)出港管理系統(tǒng)與北斗通信網(wǎng)絡(luò)融合，提高船舶有效管理距離和船舶有效定位，并擴(kuò)展管理功能。

2、首創(chuàng)性地將船舶身份識(shí)別、船舶進(jìn)出港管理、船員救助結(jié)合在一套系統(tǒng)中，最大程度實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的復(fù)用，降低實(shí)施成本。

3、為了達(dá)到RFID與北斗的融合，從硬件、軟件、數(shù)據(jù)協(xié)議上實(shí)現(xiàn)更好的融合效果。