射频识别技术在船舶交通流量统计中的应用探讨

李子强,杜利娥

(浙江国际海运职业技术学院,浙江 舟山 316021)

0 引 言

2009年12月国务院副总理张德江在视察长江黄金水道并参加在武汉召开的内河航运发展座谈会时指出,“当前和今后一个时期,要把内河航运发展摆在经济社会发展的重要位置,纳入国民经济和社会发展规划,努力实现内河航运畅通、高效、平安、绿色”。为了长江通航 “保安全”、“保畅通”,有必要采取一定的措施,对长江流域的交通流量进行统计分析,为标准船型的制定,为航道尺度的设计,为水道的发展规划提供数据支撑。

1 船舶交通流量

船舶交通流量又称为交通量[1],它是表征一个水域 (特别是水道)交通实况最基本的量。是指单位时间内通过水域中某一地点的所有船舶的数量。它的大小直接反映一个水域船舶交通的规模和繁忙程度,并在一定程度上反映一个水域船舶交通的拥挤和危险程度。对于一个航道而言,它的最大交通流量必须满足港口最繁忙时的需要,否则港口的发展。港口的吞吐量就受到制约,港口就不能发挥最大潜能。最大交通流量也是衡量港口规模的一个重要参数。

2 射频识别技术 (RFID)

射频识别技术(Radio Frequency Identification)是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术,又称电子标签、无线射频技术。最基本的RFID系统由三部分组成:一是电子标签,也就是射频卡,含有内置天线,用于与射频天线间的通信;二是读写器:读取或写入标签信息;三是天线,在射频卡与读写器间传递射频信号。

RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。读写器通过发射查询天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入磁场后,如果接收到阅写器发出的特殊射频信号就会电磁感应产生感应电流被激活,并凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的船舶信息或者主动发送某一频率的信号。阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理,即可获得所需要的船舶吨位,尺度等信息。射频识别系统工作流程如图 1所示。

图1 射频识别系统工作流程

3 黄金水道进行交通流量统计的必要性

长江横贯我国东、中、西部,全长6 403公里,其干流有3 000多公里通航水域,占全国内河通航总里程的 70%,货运量占全国内河运量的80%以上。据有关资料统计,2010年长江干线完成货物通过量达15.02亿吨,为美国密西西比河的3倍、欧洲莱茵河的5倍,稳居世界第一,为我国的经济、社会发展做出了重要的贡献,素有 “黄金水道”之誉。但另一方面,上世纪九十年代末,受公路、铁路和航空运输迅猛发展的冲击,长江航运业全面萎缩,国有骨干航运企业不同程度地陷入困境,营运能力锐减。在此背景下,一大批个体和私营性质的木质船、水泥质船、滚装船却异军突起,大行其道。这些船舶技术状况差,吨位小,船型杂乱,不仅安全隐患突出,而且严重影响了长江航道、船闸等通航设施通过能力的发挥[2],制约了长江黄金水道的进一步发挥。据统计,长江干线共有各类运输船舶7万多艘,船型达300多种,机型140多种。特别是长江南京以下航段地处我国经济总量规模最大、实力最强和最具发展活力的长江三角洲经济区,重点河段断面船舶流量达三、四千艘次。船舶交通流量急剧增加、船型杂乱、管理混乱、水上交通事故频发,已成为困扰长江航运发展的一大突出问题。因此,随着信息技术的发展,我们有必要采取一些科学、现代的方法对船舶交通流量进行统计分析,为打造安全快捷的内河航运奠定基础。

4 射频识别技术运用于船舶流量统计的优势

此前,航道船舶流量都是通过人工目测或利用VTS。利用人工目测的方法,不仅浪费人力物力,且效率低,特别是夜间,人的视力范围有限,获取的资料准确性较差。对船舶类型、尺度基本上是凭目测得来,准确性低。目前海事部门应用的VTS设备可提供船舶流量的采集,但由于应用的VTS设备功能不尽相同,部分老设备只能监控到500总吨以上的船舶,新设备可以监控到300总吨以上的船舶。长江23个干线港口全部下放,15个一类水运口岸相继开放,实现了长江江海直达、干支直达,这样就有可能造成部分吨位比较小、未装载AIS的船舶仍然行驶在主航道上,增加了航道内船舶密度,但使用VTS进行统计往往会遗漏此部分船舶。

使用射频识别技术,可自动对船舶流量进行统计,节省了人力物力,降低了管理成本。同时也提高了数据的准确性,可精确统计过往船舶的数量、货运量,还可以获得船舶尺度的精准信息。并且该技术具有应用便利、防水、防磁、耐高温、寿命长、无需可见光源、穿透性好、适合于恶劣环境、具有防冲突功能、能同时采集多艘船舶信息等优点。

内河船舶使用了射频技术后经济效益显著。根据 《船舶RFID技术在长三角水路交通信息互通中的应用研究》 (浙江交通)介绍, “基于主动式RFID船舶监控系统在嘉兴的应用,节省了港航监控的人工成本,提高了工作的精确度,规范了港航系统的业务处理流程。仅在嘉兴市港航巡逻船燃油消耗上每年就节省300万元,取得的经济效益十分显著”。

5 射频识别技术在船舶交通流采集中的应用[3]

采用射频识别技术来统计船舶交通流量时,只要在航道统计交通流的断面上安装上读写器,在船舶上安装一个小小的标签卡,就可对一定范围内船舶的船名、类型、违章信息等相关数据进行读取、纠正和修改。既提高了海事人员的工作效率,也提高了数据的准确性,为航道安全畅通提供了有力的保障。

射频识别系统的主要性能指标是作用距离,也就是阅读距离,表示在最远为多远的距离上,阅读器能够可靠地与电子标签交换信息,即阅读器能读取标签中的数据。当在高频UHF频段,无源标签的作用距离可达到10 m。更高频段的系统一般均采用有源标签,最大作用距离可达100 m左右。读写器的安装位置直接影响到系统是否能准确地识别。读写器射频天线可以安装在交通流量统计点,如航道两侧,以及航道上有跨河桥梁的下端或桥墩上,还有架空电缆,根据距离和高度确定采用有源标签或是无源标签,确保船舶能够在本天线的辐射范围内。当航道比较宽时,可以连续安装几台天线,使通过此断面的所有船舶均在覆盖范围内。当船舶通过该桥梁下侧或装有天线的航道断面时,射频天线将获得的船舶信息转送给读写器。

政府主管机关应做好无线射频技术在船上的推广,让船主理解该技术的用途、使用方法,对他们的影响以及经济性等问题。从船主切身利益出发,采用无源射频卡较为合适,不仅成本低,也完全能满足需要。对于外港籍船舶,可以在进出港签证时发放射频卡,以确保本航区内所有船舶都能通过射频识别技术实现船舶交通流数据的采集。射频卡的安装位置要求在船员不能触及且干扰少的区域。根据长江沿线桥梁的净空高度,一般桥梁下端距船舶驾驶台的上侧距离在10m以内,安装在船舶上层建筑高处能够满足阅读距离的要求。

6 结 语

长江航运发展的总体目标是:到2020年实现长江航运现代化,形成拥有世界先进水平的航运基础设施、装备和服务体系,实现 “数字长江”建设,实现长江航运数字化,信息化。射频识别技术凭借自身在信息采集等方面的众多优势,将会在内河航运中发挥更大的作用,不仅能够实现自动进行交通流量的统计,还可以实现不停船检查、问题船舶管理、船舶动态监管等功能,从而为早日实现“数字长江”做出贡献。

[1]吴兆麟,朱军.海上交通工程(第二版)[M].大连:大连海事大学出版社,2004.

[2]中国三峡总公司.三峡工程对长江运输船舶船型提出严峻挑战[EB/OL].(2003-08-14)[2011-04-25].http://www.ctgpc.com.cn/news/view-info.php?mNewsId=7287.

[3]顾永林.射频识别技术在港航管理中的应用[J].中国水运,2005,(5):48-49.