1、1RFID 技术与内河海事现代监管水平提升摘 要：针对内河通航环境特点和“智慧海事”发展需求，采取无线射频识别技术（RFID） ，分析内河采用 RFID 的优势以及其作为物联网平台的重要基础技术之一，提出了基于 RFID 技术的系统构建和内河海事信息化管理方案。 关键词：内河海事 现代监管 RFID 物联网 物联网（Internet of Things）是继计算机、互联网之后的第三次信息化浪潮。专家认为：物联网是采用射频识别（RFID）等信息传感技术，基于人类社会某种应用需求，按相关协议实现物物相联，分享信息，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其核心在于物与物之间广泛而普遍的
2、互联。它的发展依赖射频识别（RFID）等核心技术。国际电信联盟（ITU）在 2005 年信息社会世界峰会（WSIS）上指出物联网时代即将来临，它意味着一个全新的泛在计算和通信的时代。我国政府也高度重视物联网的研究和发展。自 2009 年 8 月温家宝总理提出“感知中国”的战略构想以来，物联网被正式列为国家战略新兴产业之一，受到了全社会极大的关注。 2011 年初，国务院发布了国务院关于加快长江等内河水运发展的意见 ，提出利用 10 年左右的时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系和比较完备的现代化安全监管体系，到 2020 年在内河建成 1.9 万公里国家高等级航道，长江等内河运输
3、船舶实现标准化、大2型化，长江干线运输船舶平均吨位超过 2000 吨，内河水运货运量达到 30亿吨以上。届时货运量将是 2011 年的 1.5 倍以上。可以看到，内河交通基础设施和运输装备规模总量将不断扩大，内河高效运输和航运安全发展的要求也将日益提高，使得运输管理和安全畅通保障能力面临巨大挑战，利用信息化、现代化手段，对已有资源设备进行充分利用和潜力挖掘，提高交通基础设施和运输装备运行效率，保障水网畅通，已经成为内河海事迫在眉睫的重要任务。 在未来管理中将更加注重智能化、精细化、协同化，每一个实体对象都必将赋予唯一的数字化身份， “一对一”智能感知和信息交换，并与各资源设备系统互联互通，通过
4、物联网实现协同管理。这也是挖掘已有资源设备潜力的重要前提和基础，还是“智慧海事”发展方向和需要。因此，在内河航运中引入物联网，将当前国家两大战略：发展内河水运战略和发展物联网战略有机结合，具有极其重要的战略意义。如何将RFID 技术与内河海事现代监管领域相结合，满足航运企业、船舶、公众等交通服务需求，提升海事现代监管水平，促进管理模式和理念转变，是本文要着重研究的问题。 RFID 相关简介 RFID 即射频设备（Radio Frequency Identification） ，俗称电子标签。RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无
5、须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID 技术是物联网的核心技术之一。 3通常 RFID 系统由电子标签、读写器和信息处理软件系统三部分组成。图 1 RFID 系统的基本框架 电子标签具有全球唯一的、不可修改和仿造的 ID 身份识别号，其内储存有实体对象的基本信息。当标签进入读写器射频磁场时，标签被激发产生感应电流，将其储存的信息发射到读写器，读写器通过解码系统识别标签，将识别信息传递到信息处理系统进行分析处理。按照能量供给方式可分为无源标签和有源标签，前者作用距离小，后者作用距离远，甚至可达 1000 米以上。标签可反复读
6、写，其存储空间容量可根据用户要求扩展。 单就 RFID 而言，所实现的功能非常简单。如以船舶识别为例，仅能实现身份识别和信息交换。但是基于此可以搭建许多高级、有价值的应用。例如将船舶身份标识符与船舶基本信息、证书信息、安全检查信息，进出港信息以及签证信息相连接，将彻底改变几十年来船舶办理业务需要携带大量的船舶文书资料的状况，可对船舶从建造到拆解进行全程跟踪，实现船舶登记和签证的数字化管理，可以应用于船舶监管、规费征稽管理、不停船检查、在航纠违、船舶交通流实时采集等方面。 内河 RFID 运用的适用性分析 近年来，内河航运现代监管系统进行了多信息源的融合，其基本技术包括了 VTS、AIS、GPS
7、、RFID 和视频图像技术等，具备了组建海事物联网的要素，但协同管理和智能管理水平较低。目前，长江等重点内河对 RFID 技术的应用几乎处于空白。 41、信息化瓶颈严重制约内河海事信息化发展 近二十年的内河海事信息化建设经验表明：现有感知手段有限，且信息融合程度低， “信息孤岛”现象突出；感知平台智能化程度不高；区域间信息资源不共享，跨区域信息服务难以实现等是制约信息化发展的瓶颈。目前，对于应用层，我们已有船舶管理、船员管理、应急管理和综合管理等大量信息化系统；对于网络层，属于独立运行成熟的通信服务网络，其技术和应用都比较成熟。因此，引起瓶颈的原因在于：一方面是感知层感知手段不足，因为只有“感
8、” ，才可“控” ，就目前GPS、AIS、VTS 等作为感知手段尚不能完全满足多元化要求，也不能完全满足“智慧海事”深入开发需求，如公司及船员管理方面，特别是在管理和服务对象“一对一”的关联、感应、信息交换和监管支持保障等方面；另一方面是应用层没有统一的信息共享机制和平台，各海事信息系统开发主体不同，标准不一，因系统之间缺乏统一的后台数据中心和统一的信息服务平台，不同业务系统之间不能相互支撑。上述原因制约了现有管资源设备的功能发挥，特别是在智能监管、大范围协同监管、大区域监视监测、信息共享和现场监管实时支持保障等方面。 2、提升内河海事现代监管水平需要 RFID 技术 构建海事物联网是破解内河
9、海事信息化发展瓶颈的有效的技术手段。而 RFID 技术不仅是物联网感知层的关键技术，也是物联网建设发展的重要基础。就海事管理而言，RFID 技术的优越性在于其射频识别技术能纷繁复杂环境下，能自动的远距离对多目标和高速目标进行快速身份识别和信息交换，且其标签具有高容量和可读写性，真正实现公司、船舶、5船员等海事管理和服务对象“一物一码” ， “一对一”的管理要素信息自动感知、交换和存储，并可以 ID 号与各信息管系统关联和信息交换，通过计算机技术、网络技术、数据库技术等的结合，可“一对一”的对管理和服务对象进行智能追踪和管理，使任何海事机构、任何海事人员在任何时间、任何地点处理任何相关业务时，能
10、及时、全面、准确地掌握其相关信息，并能智能的给出其风险提醒和报警，实现智能监控和高度协同管理，提供分级分类的差异化管理辅助决策，促进监管模式向“智能监管”转变。 3、内河的通航环境特点适合 RFID 系统的成套建设 对于内河建设 RFID 系统而言，有其独有优势。通常内河桥梁、狭窄水道较多，河道沿岸设有固定航标及灯塔，并建有船闸，如三峡、葛洲坝等，为 RFID 系统建设提供了良好“门限”设置场所。此外，上述优势也便于将航道切割成若干节段性 RFID 水域进行管理，这是海上所不具备的。 内河海事 RFID 系统构建框架 系统构架模式。内河海事 RFID 系统架构可采用 B/S 模式。业务架构应面
11、向监管和服务对象。 RFID 应用管理系统。应具有各种软件、硬件、数据接口技术及平台服务功能，能对海量信息资源进行组织、存储、管理、交换、分发、处理及数据跨平台计算，所有 RFID 终端统一通过该系实现对各业务信息系统访问。对船载部分应开发 RFID 信息处理和显示系统。 设备配置和布设。布设上可采用固定与流动相结合的模式，构建一6个全水域、全业务无缝的 RFID 系统。所谓固定部分，即在桥梁、船闸、狭窄水道等断面及重要航标和灯塔处所布设远距离 RFID 读写器，在签证室、政务大厅等办公场所布设常规 RFID 读写器；所谓流动部分，即在海事船艇布设远距离 RFID 读写器，执法人员配备手持式
12、RFID 读写器，船舶安装有源电子标签（如有源超高频 915MHz） ，船公司及船员核发无源电子标签。 数据传输和安全。对于办公场所部分采用海事数据通信网 DCN，桥梁、船闸、狭窄水道等现场部分可采用海事数据通信网 DCN 或互联网 VPN 技术；海事船艇和执法人员流动部分可采用移动通信 4G 网络。对于 RFID数据安全方面，可采用标签加密算法与认证，并配以 RFID 系统密钥管理双重安全措施，防止链路窃听与数据破解。 此外，为强化物联网功能，应对现有各海事业务管理系统数据库做适当细微改造，新建业务系统或数据库应预留接口，便于 RFID 系统通过对象 ID 实现数据访问。 基于 RFID 的
13、内河海事监管运用 1、为信息交换和共享提供有效解决机制 船公司、船舶、船员等管理和服务对象一旦与电子标签绑定，就具有唯一数字化 ID 号，其相关信息就可被 RFID 读写器识别和读写，并在信息处理系统中建立“标签即对象、对象即标签”等价关系，可实现以管理和服务对象 ID 号与各业务系统关联和数据自动交换，避免信息孤岛，为协调管理和智能监管提供基础保障。 2、强化海事管理在线支持和保障力度 7电子标签具有高容量存储空间和可读写性，是船公司、船舶、船员等管理和服务对象的随身电子“档案夹“，可保存其相关信息，便于检查和记录，将极大改善现有公司日常监管，船舶业务办理和检查以及船员考试发证等的管理状况。
14、如以船舶现场检查应用为例，电子标签可存入船舶参数、证书、签证、安检、隐患整改、历次检查以及历年事故险情、违章违法和所属公司管理等信息。对有关信息，检查时通过 RFID 读写器可“即扫即得“，无需再查阅其所有证书证照，彻底改变几十年来现场检查时不能全面、系统地掌握对象相关信息的状况，并现场写入本次检查情况，也可与后台各业务信息系统联动，实施查询、对比、分析，对有关问题也可现场写入电子标签，便于下次检查。可明显提高现场检查的针对性、有效性、系统性以及深度和力度。同样的功能也适用于船公司、船员的管理。 3、实现风险智能分析并自动报警 借助安装在桥梁、船闸、狭窄水道等重要断面及重要航标和灯塔的远距离
15、RFID 读写器，即可“定点式“读取过往船舶标签信息；配合艇载远距离 RFID 读写器，即可“扫描式“读取巡航水域内船舶标签信息，以定点加扫描的模式可实现全水域 RFID 监测。对读取信息进行分析或传送至后台各业务管理系统进行查询、对比和分析，通过 RFID 应用管理系统对存在的风险和问题给予自动提醒或报警，如船舶证书过期、安检到期、未签证、违章违法行为未处理等，并给出船舶及所属公司管理、事故险情等信息，帮助海事人员判定是否实施重点检查或监控，将我们从传统的普遍性过程监控解脱出来，向个性结果监管转变，提高在线监控效能，8并改变现有巡航检查方式。 4、支持打击在航船舶违法行为 以船载电子标签进入
16、读写器磁场区域为触发事件与 CCTV 视频监控系统和 AIS 系统联动，对过往船舶录像、拍照和轨迹判定，可有效打击桥区、港区、狭水道和控制河段内非法追越、抢航、掉头等行为。也可利用船载电子标签信息处理系统处理船岸间信息的上传下达，自动收集并上传各船载传感器参数，如船舶吃水、在航船员考勤等参数，可对在航船舶吃水、配员等情况进行 RFID 断面核查或抽查。自动生成违法协查信息，锁定船舶签证、安检等业务办理，促使船舶主动接受处理，将起到“有限电子监控，无限电子威慑“作用，改变当前不能有效查处在航船舶违法行为查处的状况。 5、提供有效的安全信息发布平台 安装读写器的船闸、桥梁、灯塔、狭窄水道等断面可将
17、航道切割成若干航段。可针对每航段，将其航道信息、水文信息、气象信息、航行注意事项以及特殊要求等通过各自断面 RFID 读写器转发。当船载电子标签进入断面读写器磁场时即可自动接收，再利用船载电子标签信息处理系统提取显示即可，对重要水域做到“进门即警示“。相对于现有安全信息发布方式，更具有区域性、针对性和有效性，更能引起船舶的注意和重视，特别是对强化狭窄水道、浅险航段、控制河段等水域现场警示宣传、交通管制等方面将发挥到积极作用。 此外，除可实现桥梁、船闸、狭窄水道等重要断面船舶流量自动统计外，还可在将来通过物联网向航运企业提供浏览、查询功能，企业管9理者可及时、准确地掌握公司管理和船舶、船员动态以及违章、违法等相关信息，激发航运企业抓好自助监管。同时，也可为海事部门安全监管留下“痕迹“记录，为监管责任追究时提供履职证据。 结束语 RFID 技术作为本世纪最有发展前景的十大重要技术之一，已在交通控制、物流运输、零售服务、医疗管理、工业自动化等行业广泛采用并体现出了其巨大价值，特别是与物联网不断融合将使其具有更广阔的发展和应用。可以预见，随着 RFID 技术的在内河海事的深入应用，必将极大地提升海事现代监管水平，并对内河海事监管模式和理念产生深远影响。 （作者单位：重庆海事局）
