1、毕业论文开题报告航海技术基于RFID技术的无纸化船舶签证系统研究一、选题的背景与意义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。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
2、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
3、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。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题1了解RFID的历史和发展过程2大体上了解RFID无纸化技术的原理3熟悉船舶签证的过程从而把RFID无纸化技术运用到签证过程中4结合RFID系统的运作,分析无纸化在签证过程中相对与正常签证的优势和利弊拟解决的问题1了解RFID的原理2对其他RFID运用的借鉴3分析船舶
4、签证运用RFID无纸化的可行性4如何实行船舶签证RFID无纸化,了解其原理和所需导入的船舶信息三、研究的方法与技术路线根据现有的RFID,分析它在船舶签证方面的可行性阅览相关文献对RFID的结构和运作过程先做充分的了解对相关方面的文献做整理和归纳然后了解船舶签证的流程,从而大体的构画出船舶签证RFID无纸化的运作形式同时分析船舶签证RFID无纸化的运用和常规签证做对比分析其利弊和优势,最后对RFID无纸化签证的前景进行分析四、研究的总体安排与进度时间工作内容201011181119指导教师下达毕业论文任务书201011201224学生撰写文献综述、开题报告，并上交两份开题报告打印稿。20101
5、2251231毕业论文开题论证201111114开题报告修改，并将开题报告、文献综述、任务书终稿上交到系里20111152011220论文撰写、修改2011221322毕业实习，同时调研、进一步收集资料并修改论文。2011428确定终稿，连同毕业实习相关材料上交指导教师，指导教师评阅后，由指导教师将签有审核意见的毕业环节所有材料上交系主任处。201142954各答辩小组完成毕业论文评审，评阅教师评阅书答辩日交给所在组秘书201155确定答辩学生名单并公布201158毕业论文答辩201159答辩委员会审核并确定所有学生毕业论文成绩201158520毕业论文答辩不及格学生修改论文，并上交修改后的论
6、文2011521审核初辩不及格学生修改后的毕业论文2011522二辩2011527前答辩委员会审核二辩，并确定二辩学生成绩，系汇总2011届毕业论文成绩并输入教务管理系统。2011617前整理毕业论文所有材料并统一装祯，存档。五、主要参考文献1蔡志刚集装箱无线射频识别技术应用研究J港口装卸,2005,052乔强RFID技术的应用图书馆论坛2005043吴晞马瑞李星光RFID系统及其在图书馆中的应用图书馆论坛2005014缪健,熊孟英无线射频识别技术RFID及应用J科技和产业2005年11期5杨琴芝基于RFID/GIS技术的渔船进出港管理研究华东师范大学20096向群,屈伟平射频识别技术及其在车
7、辆管理中的应用J上海汽车2004年12期7朱雯瑾廉清云RFID技术在内河船舶管理中的应用中国水运下半月刊2010098雷建龙射频识别技术应用构想船海工程2006年04期9KLAUSFINKENZELLERRFIDHANDBOOK（SECONDEDITION）JOHNWILEY无线射频识别技术RFID及应用J科技和产业2005年11期5杨琴芝基于RFID/GIS技术的渔船进出港管理研究华东师范大学20096向群,屈伟平射频识别技术及其在车辆管理中的应用J上海汽车2004年12期7朱雯瑾廉清云RFID技术在内河船舶管理中的应用中国水运下半月刊2010098雷建龙射频识别技术应用构想船海工程2006
8、年04期9郭小军射频识别技术在航港管理中的应用J机电设备,2007,24910KLAUSFINKENZELLERRFIDHANDBOOK（SECONDEDITION）JOHNWILEYPAPERLESSVESSELENDORSEMENT0引言各个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1。如今，船舶签证需要各人力物力的支持，并且占用了船舶进出港的大量时间，一定的降低了船舶进出港的效率。近几年走向成熟的新技术，即射频识别技术（RF
9、ID）解决船舶签证的难题。基于上述情况，通过RFID技术来建立一个智能化签证系统是有实际意义的。通过研究现有的RFID无纸化技术来设计基于RFID技术的无纸化船舶签证系统，以提高签证效率。本文将提出基于RFID技术的无纸化船舶签证的优势和基本运作流程。1RFIDRADIOFREQUENCYIDENTIFICATION技术介绍11RFID的基本硬件简介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1。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器
10、件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。RFID射频识别系统一般由读写器、电子标签、天线和计算机四部分组成，如图1图1RFID系统112读写器读写器是一种读写设备，是连接电子标签和系统的桥梁，可发送和接收电子标签命令，并与计算机进行通信，执行计算机的命令。113电子标签电子标签是一种非接触式IC卡，由耦合元件及芯片组成。能够在无接触的情况下进行数据的读写和更改。114天线天线主要起到在读写器和电子标签之间传递射频信号的作用。115计算机计算机是后台控制单元，用于发送用户命令，接受和处理电子标签中的数据。12RFID的特点RFID技术利用无线电
11、波来传送识别信息，不受空间限制，可快速地进行物品追踪和数据交换。工作时，RFID标签与“识读器”的作用距离可达数十米甚至上百米。通过对多种状态下（高速移动或静止）的远距离目标（物体、设备、车辆和人员）进行非接触式的信息采集，可对其自动识别和自动化管理。由于RFID技术免除了跟踪过程中的人工干预，在节省大量人力的同时可极大的提高工作效率，所以对物流和供应链管理具有巨大的吸引力。由于它是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，因此识别工作无需人工干预，可以在各种恶劣环境条件下工作。RFID具有极高的保密性，且识别的距离可达几十厘米到上百米。同时，RFID技术可识别高速运动着的物体并可同时识别多
12、个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码。长距离射频产品多用在交通上，识别距离可长达几十米2。电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性信息。应用中将电子标签通过天线连接到待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。读写器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，由读写器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的读写器的命令，将内存的标识性数据回传给读写器。这种通信是在无接触方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合及射频信号调制与解调技术实现的。经读写器接收处理后，提取出目标识别码送至计算机组成的信息管理系统完成预设的系统功能和自动识别
13、等功能。2船舶签证21船舶签证简介船舶签证是指海事管理机构根据船舶或者其经营人的申请，依据中华人民共和国海上交通安全法和中华人民共和国内河交通安全管理条例，对符合签证条件的船舶，准予其航行的行政许可行为。211签证材料受理人收到国内航行船舶进港签证申请后，应对申请是否属本机构管辖范围、申请人是否符合申请条件、申请材料是否齐全等进行审查，申请材料应包括船舶签证簿及船舶签证簿内的船舶进（出）港签证申请单；船舶电子信息卡（适用的船舶）；船舶国籍证书及复印件；船舶检验证书及复印件；船舶最低安全配员证书及复印件；船员适任证书及复印件；防止油污证书及复印件（适用的船舶）；船舶安全管理证书和公司安全管理体系
14、符合证明副本及复印件（适用的船舶）；船舶安全检查记录簿及复印件；船舶港务费缴纳或者免于缴纳证明；经批准的船舶载运危险货物申报单（适用的船舶）；船舶营运证及复印件（适用的船舶）；委托证明及委托人和被委托人身份证明及其复印件。212审核受理人审核同意后，在船舶签证簿签证栏内签注准予签证的意见、填写海事行政执法证编号、海事管理机构代码、日期、加盖船舶签证专用章。受理人审核不同意，在船舶签证簿签证栏内签注不准予签证的意见和不予签证的理由、填写海事行政执法证编号、海事管理机构代码、日期、加盖船舶签证专用章。213办理与告知由受理人将船舶签证簿当场交申请人。受理人发现船舶签证簿内未记载船舶证书和船员证书相
15、关信息的，根据申请人的申请按照船舶签证管理规则第二十四条的规定，在船舶签证簿内校核并记载船舶证书和船员证书相关信息。办理完毕后，受理人应登记，并及时将相关信息发给现场监管部门/人员。214归档受理人应及时将船舶签证薄内的船舶进出港签证申请单、申请材料、船舶签证薄内的签证栏页等材料进行归档3。22签证流程图2签证流程在整个签证过程中有两个主要的信息传输过程，如图2，一是船舶和船员证书的信息传输到海事部门二是海事部门是否给予签证的决定传输到船方。这两个信息传输过程都要求传递的信息完整、准确、可检测。在传统的签证方式下，上述要求是不难满足的。3基于RFID无纸化船舶签证系统设计31基于RFID船舶无
16、纸化签证的必要性如今正式经济高速发展的年代，紧凑的跨国贸易，船舶作为主要的运输工具，承载了高船舶及船员证书信息海事部门对信息进行审核符合签证条件不予签证给予签证通知船方速发展经济的压力，为了能获得最大利益，船舶运输环节效率必须得提高。其中，船舶进出港所消耗的时间在整个航次里很多是众所周知的，然后进出港最繁杂的就是签证。船舶进出港口24小时前需要携带船舶和船员的证书、文书到海事管理机构指定的船舶签证窗口申请签证。申请签证不仅需要费时，而且需要人力成本和交通开支，特别是签证窗口设置一般比较偏远，夜间携带现金缴纳船舶港务费很不安全。实现远程船舶电子签证后，船舶在进出港口前就可以在船舶上完成申请，解决
17、现行签证管理中的不足，可以真正实现船舶进港签证的事前许可。海事管理机构也可以减轻工作压力，提高工作效率，签证人员还可以通过AIS系统核查船舶实际所处位置，减少审批的盲目性，对实现依法行政、有效监管具有十分重要的意义。与过去几年相比，RFID标签和识读设备的价格已经有了较大幅度的降低，对于船舶签证更加减少了一比不必要的开资4。如果能实现RFID无纸化签证那么将大大提高船舶运输效率，提高港口营运效率，增强竞争力，减少船舶锚泊的等候时间，提高了港口的吞吐量，提高了码头的的利用率和通航效率。而且更加方便、快捷和安全。当下科技越来越发达，将来无纸化签证必将替代现在繁杂的文本签证。32基于RFID船舶无纸
18、化签证系统电子标签可以识别船舶身份，船舶到哪里标签也就到哪里，标签的位置即代表着船舶的位置。当船舶进入港口，船舶人员通过网络或者电话联系岸上签证的工作人员，把船舶所需签证信息输入进船舶电子标签，读头会不断的跟读头进行信息交换，把代表船舶身份的唯一标签信息通过网络发送到岸上的签证服务器，服务器捕获到数据后，服务器将数据传输到指定的电子签证终端上等待处理。标签所需签证数据传到终端后，由审批终端程序根据协议对标签数据进行数据分析、数据处理和数据存储，然后把审批结果发送到岸上工作人员进行最后审批，然后工作人员把签证的结果通过网络或者电话发回给船舶人员。具体流程如图3图3基于RFID的船舶无纸化签证流程
19、33RFID无纸化船舶签证系统的硬件设施331电子标签一个RFID标签通常由三部分组成读出器、硅芯片以及相关的天线。读出器天线发射无线电信号给标签，RFID标签通过自己的专用天线接收此信号，利用它从信号得到的能量（有的RFID标签上装有电源）启动标签上的集成电路芯片工作。读出器也是由天线、信号收发报机与译码器组成。一旦RFID标签上的芯片被激活启动后，就进行需要的读出、写入数据操作，读出器可把通过天线得到的标签芯片中的数据，经过译码送往主计算机处理。RFID标签可以分为低频LF、高频HF、超高频UHF和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原理不同，LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦
20、合原理，而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段，低频125KHZ、高频1354MHZ、超高频（850MHZ910MFZ）和微波（245GHZ）。每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。以RFID读头及标签之间的通讯及能量感应方式来看，大致上可以分成被动式和主动式两种。一般低频的RFID都采用第一种方式，而较高频大多采用第二种方式。RFID标签分为两种主动标签和被动标签。其基木区别在于是否自带电源。主动标签自带电源如电池，被动标签没有电源，数据发送时所需的能量是依靠读头的射频能量提供，因此其读取距离较小，标签
21、体积也较小4。被动式RFID工作所需能量依赖读头的射频能量，使用寿命长，成本低，标签轻小，但是在读写距离和适应物体运动速度方面略有限制。主动式RFID工作所需能量由内置电池提供，相对被动标签体积略大，成本略高，电池耗尽需要更换，但具有较远的读写距离，并能对高速物体识别，具体参数如表1所示。INTERNET船舶人员工作人员读头电子标签电子签证服务器电子签证审批终端签证信息存储服务器被动式RFID主动式RFID频率要求低频、中频高频、超高频能源来源读头的射频能量内置电池读取范围读/写距离近，5米以内读/写距离远，几十几百米以上标签体积体积小体积较大标签成本较低较高表1主动式和被动式RFID的比较被
22、动式电子标签产生电能的典型装置是天线与线圈。当标签进入系统的工作区域时，天线接收到特定的电磁波，线圈就会产生感应电流，在经过整流电路时，激活电路上的微型开关，给标签供电。被动式电子标签具有永久的使用期，常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方，而且被动式电子标签支持长时间的数据传输和永久性的数据存储。在这里被动式的电子标签能被充分的利用，提前把船舶所需签证信息输入进电子标签，待船舶进港后，船舶人员可用读头手动读取电子标签内的签证所需信息。332读写器待船舶人员读写电子标签内的信息时，可拿着读头接近电子标签由读写器平时发射一定频率的无线电磁波，当标签接近读写器时，标签接收电磁波能量，并将
23、能量储存起来作为卡片所需的电能。而此时标签也开始动作，将卡内存储的识别资料，以无线电波的方式传送给读头，以进行确认及进一步的控制动作，如图4所示。图4RFID读写器原理读写器和标签的所有行为均由应用软件来控制完成。在系统结构中，应用系统软件作为主动方对读写器发出读写指令，而读写器则作为从动方只对应用软件的读写指令进行响应。读写器接收到应用系统软件的动作指令后，回应的结果就是对射频标签做出相应的动作，建立某种通信关系。射频标签响应读写器指令，因而相对于标签来讲，读写器变成指令的主动方5。在RFID系统的工作程序中，应用软件向读写器发出读取命令，作为响应，读写器和标签之间就会建立起特定的通信。读写
24、器触发标签，并对所触发的标签进行身份验证，然后标签开始传送所要求的数据。电子标签计算机天线控制器发射接受分析数据因此，读写器的基本任务是触发作为数据载体的射频标签，与这个射频标签建立通信联系，并且在应用软件和一个非接触的数据载体之间传输数据。这种非接触通信的一系列任务（包括通信的建立、防止碰撞和身份验证等）均由读写器来进行处理。333信息传输待读写器把电子标签里的船舶签证信息读取出来传输到计算机上后，船舶人员与岸上的工作人员联系，同时操控计算机，由计算机通过无线网络传输到岸上的电子签证服务器。现有的网络可以通过卫星系统和沿岸的岸上无线网络来连接岸上的电子签证服务器。334电子签证服务器接收由船
25、舶计算机传输来的船舶签证信息，服务器可通过无线网络来接收船舶签证信息，这样更方便与读取不同船舶之间的签证信息，能够收取签证信息的同时还能控制港口内的船舶次序。接收到对应船舶的签证信息后，经过电子签证服务器的初步确认数据的准确和核对是否目标船舶的信息，然后服务器把确认过的签证信息传输到电子签证审批终端。335电子签证审批终端传输来的船舶签证信息通过中华人民共和国海上交通安全法和中华人民共和国内河交通安全管理条例作为依据，来进行审批，审批的结果发送给岸上的工作人员，审批结果和凭证由岸上工作人员通过电话或者网络传真来告知船舶人员。同时终端把签证信息存入储存服务器。336储存服务器船舶签证信息传输入储
26、存服务器后，服务器可以向因特网公布船舶签证详情，公众或者船舶公司可以查询船舶的网上签证情况。同时，能够方便下一港口对于本次签证情况进行查阅。让船舶签证更加透明、公平，只要登陆相关网页就能知道船舶的签证情况等。以便船舶公司和相关海事部门对船舶进行逐步管理。能够大量减少船舶误航、延长航程等违规操作，使船舶的运输更加效率、安全。34基于RFID无纸化船舶签证系统的优点在签证过程中更加省时省力，节省了很多在签证上可不必消耗的时间和财力，大大增加了船舶进港和出港效率，同时也增加了港口的码头和泊位的使用率。电子标签的储存容量大，其中的签证信息在船舶信息改变之后可以行使更新、修改、删减等一系列可不限次数的操
27、作，而且电子标签读取方面皆有密码保护，高度安全性的保护措施使其不易被伪造和更改。网络传输的过程替代了传统的人员提着签证文本信息和签证所需费用去偏远的签证窗口，保证了人员的安全和签证费用的安全，而且网络传输对签证信息的安全，使船舶的信息不至于被其他人所窃取，更加有保障，船舶人员在船舶上就能操作和控制此过程。电子签证服务器替代了传统的签证窗口，同时用基于RFID系统的电子签证服务器能随时显示船舶的基本信息，如违章船舶、年检过期、证书过期等问题船舶将无所遁形，能对在港船舶进行预警和调控，从而提高船舶在港时的安全，减少在港船舶之间的会遇局面。电子审批终端是以中华人民共和国海上交通安全法和中华人民共和国
28、内河交通安全管理条例作为依据来进行签证，能够有相当的法律权威，而且避免了在签证过程中的不正当的人工干预，增加了船舶签证的合理性，对于船舶签证相对于传统的签证更加的公平公正。储存服务器把船舶的签证情况和信息反馈到工作人员的同时也公布在网络上，能使签证更加规范而透明的、符合国际水准的网络化管理和服务。35基于RFID无纸化船舶签证系统的局限性由于RFID标签便于更改和删减，如果船员任意更改标签内的船舶信息，将导致相关签证无法公平公正，所以标签在船上必须被安全保管以防船舶信息被非法的更改和删减，保管人员可由公司和船长商议。同时，也希望相关海事部门出台相关法规，来保障船舶信息的安全。船舶经常航行在海上
29、，在恶劣的环境下，读取器的工作状态和电源应该储备一套，以保证信息能够随时的读取。船舶签证信息是通过无线网络传输，由于现在的网络安全有局限，应在端口设置防火墙来防止船舶信息被盗取来保障信息的安全。4结束语基于射频识别技术的无纸化船舶签证平台，根据RFID数据采集、储存、发送、读卡器和电子标签管理和AIS实时信息显示的功能，针对我国船舶签证效率低、监管效果差的现状，为实现船舶无纸化签证的目的，分析各种技术的优缺点，提出以被动式射频识别技术和AIS传输与动态监控系统为依托，建立了一个低成本、高效率的船舶无纸化签证和动态监控系统，以达到船舶签证更加快捷、方便、安全和低消耗的目的。射频识别技术被广泛用于
30、工业自动化、商业自动化、交通运输管理等众多领域。而在我国，由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广。不久的将来，我国的射频识别技术将更加成熟，向多功能、小型性、低成本、远距离识别等多方向发展，在船舶无纸化签证和动态监管上，也讲得到进一步的拓展，不仅可以查询船舶状态和无纸化签证外，还可实现不停船检查、航道收费、船舶证书防伪、问题船舶管理等，同时，还可扩大RFID技术在航运管理中的运用范围。本文对基于RFID技术的无纸化船舶签证进行了系统的研究，通过RFID的无线射频识别技术使船舶签证信息更容易读取，更加方便快捷，容易保管和更新。读取出来的船舶签证信息通过AIS系统进行传输，对信息的安全有了进
31、一步的保障。同时，AIS系统还能对船舶动态进行监管。岸站的签证系统完全按照相关法律进行操作，使签证系统更加高效和公平。通过这个签证系统，将会使得船舶进出港签证更加效率，减少了人力物力的消耗，使船舶签证更加公平公正，杜绝了签证过程中不合法的人为操作。我相信在不久的将来RFID技术能帮助我国的航运业进阶到一个更高的层面。致谢首先我由衷的感谢我的导师郑彭军教授，他在我写论文的这段时间里，对我的指导和学习RFID相关的知识有着很大的影响，给了我很多实用的资料和建议。在写论文的过程中，虽然道路有点坎坷，有些疑惑，最终总的来说，我对RFID技术有了更深的理解，对于一个新型产业的发展有了更多的想法。时光飞逝
32、，我已在宁波大学里渡过了四个年头，感谢学校学院的领导和老师对我的关怀，让我在大学里收获良多。同样感谢大学的同学，他们让我懂得怎样关心周围的人。大学生活就要结束了，在这里我要感谢所有周围的老师同学，没有你们，也就没有今天的我。谢谢。参考文献1朱雯瑾，廉清云，RFID技术在内河船舶管理中的应用J中国水运下半月刊，2010096102蔡志刚，集装箱无线射频识别技术应用研究J港口装卸，2005,0510153中华人民共和国船舶签证管理规则HTTP/WWWGOVCN154杨琴芝，基于RFID/GIS技术的渔船进出港管理研究D上海华东师范大学，20095乔强，RFID技术的应用J。图书馆论坛，200504
33、256向群，屈伟平，射频识别技术及其在车辆管理中的应用J上海汽车，2004129127缪健，熊孟英，无线射频识别技术RFID及应用J科技和产业，2005116108雷建龙，射频识别技术应用构想J船海工程，2006045129郭小军，射频识别技术在航港管理中的应用J机电设备，2007,249151910吴晞，马瑞，李星光，RFID系统及其在图书馆中的应用J图书馆论坛20050181111KLAUSFINKENZELLERRFIDHANDBOOKMGERMANYWILEY,JOHNWILEYSONS,INC2003152512QUANZSHENG,SHERALIZEADALLYUBIQUITOUSRFIDWHEREAREWEDSPRINGERSCIENCE200918
