上海開創(chuàng)遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司 周國(guó)強(qiáng)
長(zhǎng)海漁港監(jiān)督處 曲紹東
大連漁港監(jiān)督局 郭慶祝
基于RFID技術(shù)的漁船身份識(shí)別系統(tǒng)模式研究
上海開創(chuàng)遠(yuǎn)洋漁業(yè)有限公司 周國(guó)強(qiáng)
長(zhǎng)海漁港監(jiān)督處 曲紹東
大連漁港監(jiān)督局 郭慶祝
利用漁船RFID系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)船舶身份電子信息識(shí)別,結(jié)合港口和船舶的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和管理信息數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶、港口、船員和主管部門管理資源的一體化管理、服務(wù)和調(diào)度,為漁業(yè)生產(chǎn)開辟了全新的安全監(jiān)管模式。
RFID;識(shí)別;系統(tǒng)
漁船是我國(guó)海洋漁業(yè)生產(chǎn)數(shù)量最多、效用最大的運(yùn)載和作業(yè)工具。長(zhǎng)期以來,漁船的身份管理主要通過人工核對(duì)船上船名號(hào)來進(jìn)行,很難解決船舶套牌和遮擋、涂改、假冒船名號(hào)以逃避行政監(jiān)管等問題。目前,我國(guó)漁業(yè)海上漁政管理、安全執(zhí)法檢查和港口簽證管理主要是靠執(zhí)法人員直接登船檢查,在海況惡劣時(shí)執(zhí)法檢查安全風(fēng)險(xiǎn)較大,且工作效率較低。應(yīng)用RFID射頻技術(shù),在漁船上固定電子標(biāo)簽后,就可以賦予漁船一個(gè)“電子身份證”,不僅實(shí)現(xiàn)了海上漁政管理、安全執(zhí)法檢查和漁船進(jìn)出港簽證的電子信息化管理,還有效解決了目前漁船數(shù)量較多、執(zhí)法力量不足的現(xiàn)實(shí)問題,可為行政管理部門做出管理決策提供翔實(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息,顯著提升了漁業(yè)安全監(jiān)管的行政能力和管理水平。
RFID(Radio Frequency Identification,RFID)是20世紀(jì)80年代興起并逐漸走向成熟的一項(xiàng)無線射頻技術(shù),系統(tǒng)由射頻電子標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)中心平臺(tái)組成。射頻標(biāo)簽承載目標(biāo)物屬性信息,讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),射頻標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,獲取能量后被激活,將目標(biāo)物屬性編碼等信息通過標(biāo)簽內(nèi)的發(fā)送天線發(fā)送出去。讀寫器接收天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號(hào)后,經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器,讀寫器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)和解碼,然后送到計(jì)算機(jī)后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理,實(shí)現(xiàn)用戶各項(xiàng)需求功能。
如今,RFID技術(shù)成為自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一,其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在:識(shí)別速度快,可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)或運(yùn)動(dòng)目標(biāo);標(biāo)簽體積小,置于待識(shí)別目標(biāo)上的電子標(biāo)簽可制作成大小不一、外形各異的多種形式,且可以重復(fù)使用;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大,電子標(biāo)簽中可以存儲(chǔ)高達(dá)數(shù)兆字節(jié)的信息;識(shí)別距離遠(yuǎn),RFID身份識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別距離可達(dá)數(shù)百米至上千米;環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),可應(yīng)用于從室內(nèi)到野外的各種場(chǎng)合,穿透性強(qiáng),抗污染能力強(qiáng),安全性和可靠性高,對(duì)存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)和射頻通信過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,從而確保信息不被竊取和修改。
考慮漁船海上生產(chǎn)的特殊性、作業(yè)環(huán)境的惡劣性和射頻識(shí)別的工作特點(diǎn)(安置在漁船上的電子標(biāo)簽距離讀寫器比較遠(yuǎn)),漁船RFID身份識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為在嚴(yán)酷環(huán)境下工作的有源(標(biāo)簽內(nèi)部電池供給)主動(dòng)式射頻識(shí)別系統(tǒng),以滿足射頻系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境和抗干擾能力強(qiáng)、識(shí)別距離遠(yuǎn)的需求。漁船RFID系統(tǒng)由有源射頻標(biāo)簽、讀寫器(固定式、手持式、船載式)、數(shù)據(jù)中心平臺(tái)3個(gè)基本硬件部分和系統(tǒng)管理軟件組成。系統(tǒng)通過安裝在漁船上的RFID電子標(biāo)簽,讀取漁船相關(guān)屬性信息,自動(dòng)獲取進(jìn)出港漁船及其持證、安全設(shè)備等基本情況,實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別和進(jìn)出港簽證信息化管理。漁船RFID身份識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 漁船RFID身份識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
(1)RFID系統(tǒng)電子射頻標(biāo)簽。射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息模塊集成在芯片上,實(shí)現(xiàn)與讀寫器的數(shù)據(jù)通信。應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)的電子射頻標(biāo)簽系統(tǒng)(RFID)數(shù)據(jù)通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及船舶資料文件進(jìn)行管理,保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠并可擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出港智能化管理系統(tǒng)(COS)和船舶信息終端數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作并進(jìn)行整合。芯片上的內(nèi)存部分用來儲(chǔ)存識(shí)別號(hào)碼或其他數(shù)據(jù),如漁船的基本技術(shù)數(shù)據(jù)、類型、產(chǎn)權(quán)登記、歷次檢驗(yàn)、安全設(shè)備配備、漁業(yè)許可、保險(xiǎn)和船員情況等。標(biāo)簽要具有唯一性,一船一標(biāo)簽,利用(密鑰種子+隨機(jī)數(shù)+固定常數(shù))進(jìn)行SHA1運(yùn)算,并將運(yùn)算結(jié)果與明文數(shù)據(jù)進(jìn)行異或得到密文,解密時(shí)提取隨機(jī)數(shù),再利用(密鑰種子+隨機(jī)數(shù)+固定常數(shù))進(jìn)行SHA1運(yùn)算,將運(yùn)算結(jié)果與密文進(jìn)行異或,還原出明文。通過專有的加密技術(shù)和封裝技術(shù),標(biāo)簽具有不可復(fù)制性,從而保證了標(biāo)簽的真實(shí)性和高安全性,消除了標(biāo)簽被偽造的可能性。電子標(biāo)簽也可通過專門的防拆卸觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并在嵌入式控制軟件控制下實(shí)現(xiàn)拆卸觸發(fā)報(bào)警和報(bào)警結(jié)束后自毀,從而實(shí)現(xiàn)防拆卸和杜絕標(biāo)簽“套牌”。
(2)固定式、手持式、船載式讀寫器。該類讀寫器由發(fā)射單元、接收單元、信號(hào)處理控制單元和電源組成。讀寫器通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)送射頻調(diào)制信號(hào)(詢問信號(hào)),并通過天線接收從標(biāo)簽返回的信息(應(yīng)答信號(hào)),然后通過漁船綜合管理系統(tǒng)(后臺(tái)軟件系統(tǒng)),全面了解存儲(chǔ)在標(biāo)簽里的漁船基本屬性信息。當(dāng)船舶進(jìn)出港口時(shí),安裝在港口的標(biāo)簽讀寫器將信息實(shí)時(shí)記錄下來,從而實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出港的數(shù)字化監(jiān)管;當(dāng)漁船停泊在港口時(shí),手持式電子標(biāo)簽讀寫器可移動(dòng)稽查、移動(dòng)辦公;當(dāng)漁船在海上生產(chǎn)作業(yè)時(shí),船載式電子標(biāo)簽讀寫器可移動(dòng)執(zhí)法、現(xiàn)場(chǎng)辦公。
(3)數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)。漁船身份識(shí)別數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)軟件是整個(gè)系統(tǒng)的最終用戶界面,應(yīng)用Visual C++6.0,SQL Server2000等軟件設(shè)計(jì)電子標(biāo)簽的內(nèi)部編碼格式和串口通信協(xié)議,開發(fā)射頻識(shí)別中間件,在應(yīng)用程序設(shè)計(jì)時(shí)無須考慮讀寫器與電子標(biāo)簽的硬件復(fù)雜性,便于應(yīng)用程序功能的實(shí)現(xiàn)和維護(hù),并為以后采用不同的射頻識(shí)別硬件保留接口。RFID電子標(biāo)簽、讀寫器采集的數(shù)據(jù)最終通過此軟件傳遞給用戶進(jìn)行操作和管理。軟件包含的數(shù)據(jù)信息要求完備,包括船舶的基本信息、持證情況、船舶安全設(shè)備配置情況、船上人員信息、船舶違章記錄情況、到港簽證情況等。軟件的數(shù)據(jù)信息通過異步數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)包加載,定期更新采集數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上,客戶端只要定期下載更新,即可實(shí)現(xiàn)軟件的數(shù)據(jù)同步,并通過對(duì)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份來保證數(shù)據(jù)的可靠和安全。
射頻電子標(biāo)簽。船載電子標(biāo)簽根據(jù)管理需求由廠家定制,并設(shè)計(jì)唯一的ID號(hào),該ID號(hào)可以通過RFID船載電子標(biāo)簽管理系統(tǒng)與船舶參數(shù)信息綁定。使用時(shí),船載電子標(biāo)簽應(yīng)安裝在船舶指定位置,標(biāo)簽ID號(hào)就是船舶身份證。
RFID讀寫器。讀寫器作為船載電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)采集設(shè)備,主要用于采集過往船舶的ID信息,并通過有線或無線數(shù)據(jù)通信方式上傳數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。船載電子標(biāo)簽與RFID讀頭通信采用國(guó)家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)的2.4G頻段。
數(shù)據(jù)采集服務(wù)器控制系統(tǒng)。讀寫器通過VPN/VPDN接入數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,數(shù)據(jù)采集服務(wù)器控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收多個(gè)讀寫器的數(shù)據(jù),并把服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)發(fā)布,最后提供給相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用。
讀寫器管理系統(tǒng)。讀寫器管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)港口讀寫器基本信息和信息部署管理,確保所有讀頭能正常在線,對(duì)不在線的系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷港口讀寫器的設(shè)備故障。
電子標(biāo)簽管理系統(tǒng)。電子標(biāo)簽管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)船載電子標(biāo)簽的發(fā)卡、回收、掛失、注銷、采購、分配、調(diào)配、接收等管理,嚴(yán)格RFID標(biāo)簽卡的管理工作。
漁船RFID系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有的船舶基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫,保證系統(tǒng)信息的一致性和統(tǒng)一性。系統(tǒng)主要功能包括:
1.船舶進(jìn)出港自動(dòng)記錄統(tǒng)計(jì)
采用港口雙固定式讀頭方案或多讀頭方案,每當(dāng)作業(yè)船舶進(jìn)入港口和離開港口時(shí)都可以獲得船只數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)信息將傳輸?shù)缴矸葑R(shí)別系統(tǒng)已開發(fā)的進(jìn)出港監(jiān)管系統(tǒng)中心平臺(tái),使平臺(tái)可以立刻獲取并記錄船只狀態(tài),供今后統(tǒng)計(jì)和查詢。
2.船舶在港情況統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)可快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前船舶在港情況,包括各港口船舶的分布情況。船舶在港情況統(tǒng)計(jì)能讓漁業(yè)行政主管部門迅速獲取目前在港船舶的信息、水上作業(yè)船舶的信息,在出現(xiàn)災(zāi)害性天氣時(shí),漁業(yè)主管部門能把工作重點(diǎn)放在未進(jìn)港的船舶上,并有效地調(diào)配管理資源和執(zhí)法力量,加強(qiáng)行政監(jiān)管工作的針對(duì)性和有效性。
3.跟蹤“隱患”船舶
當(dāng)違章、年檢過期、證書過期、未辦理進(jìn)出港等“隱患”船舶進(jìn)出港口時(shí),港航主管部門通過系統(tǒng)可馬上獲得信息,并采取有效措施促其整改,直至解決問題,及時(shí)消除安全隱患。
4.流量統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)能有效、精確地檢測(cè)到經(jīng)過讀頭附近的船舶數(shù)量,以每天、每月或每年的形式統(tǒng)計(jì)船舶的流量情況。船舶流量統(tǒng)計(jì)能讓港航管理部門了解船舶進(jìn)出港和錨泊信息,掌握航道是否擁擠,并且能根據(jù)流量統(tǒng)計(jì)信息,在船舶流量大的時(shí)候加強(qiáng)對(duì)船舶的管理,防止由于船舶流量過大造成違法船舶蒙混出海、航道內(nèi)船舶碰撞等情況發(fā)生。
5.遠(yuǎn)程輔助執(zhí)法
在執(zhí)法船上安裝船載讀寫器,執(zhí)法船可在海上巡邏時(shí)遠(yuǎn)程讀取、識(shí)別有效范圍內(nèi)的一條或多條船舶身份標(biāo)識(shí)信息。通過數(shù)據(jù)鏈路在執(zhí)法船舶和中心平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)相互通信,將執(zhí)法船捕獲到的船舶身份標(biāo)識(shí)信息發(fā)送到中心平臺(tái),中心平臺(tái)負(fù)責(zé)船舶信息的判斷,將結(jié)果(船舶是否在安全管理黑名單內(nèi),船舶捕撈許可證信息、船舶作業(yè)類型、船舶準(zhǔn)許作業(yè)場(chǎng)所、船舶作業(yè)時(shí)限是否合法等)反饋給執(zhí)法船舶,執(zhí)法船舶以反饋結(jié)果為依據(jù),采取相應(yīng)的執(zhí)法手段。
漁船RFID系統(tǒng)還可擴(kuò)展,將現(xiàn)有的船舶證書管理系統(tǒng)、黑名單管理系統(tǒng)、船員管理系統(tǒng)、漁用柴油補(bǔ)貼管理系統(tǒng)、船舶圖文檔案管理系統(tǒng)、簽證收費(fèi)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。
RFID技術(shù)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域,在我國(guó),由于這方面技術(shù)起步較晚,大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用也剛剛起步。RFID技術(shù)在漁船安全管理上的應(yīng)用也只是做了一些有益的探索,對(duì)船舶自動(dòng)識(shí)別起到了很好的效果。RFID技術(shù)在船舶管理中的不斷深入應(yīng)用其意義重大,也必將在提升船舶管理效益和管理水平方面起到積極作用,尤其在實(shí)現(xiàn)船舶信息采集、船舶自動(dòng)化監(jiān)管、不停航檢查、不停船收費(fèi)、船舶證書防偽等方面應(yīng)用前景廣闊。