王海燕

摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，船舶向著大型化和自動(dòng)化發(fā)展的趨勢明顯，本文研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及AIS技術(shù)在船舶靠港中的應(yīng)用，本技術(shù)對于提高船舶?？克俣龋瑴p小船舶碰撞幾率，保證船舶自動(dòng)化靠港有重要的意義。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) AIS 船舶靠港

1物聯(lián)網(wǎng)的定義

當(dāng)今，有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)世界上尚未有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。物聯(lián)網(wǎng)的原型于1999年由麻省理工學(xué)院的艾詩頓提出，其中心思想是以電腦互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，借助射頻電子標(biāo)簽技術(shù)，建立一個(gè)所有實(shí)物信息實(shí)時(shí)顯示共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。

ITU認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是把近距離信息收發(fā)器融入到日常生活中，從而可以在物——物、物——人、人——人之間建立一種新的交流方式（信息互動(dòng)方式），且無論對任何物體來講，都可以在任何需要的時(shí)候，在任意的地方進(jìn)行互聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)并不是一項(xiàng)新出現(xiàn)的技術(shù)，而是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種延展，通常我們可以將其理解為：將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從計(jì)算機(jī)領(lǐng)域延伸到任何現(xiàn)有的技術(shù)領(lǐng)域，采用射頻辨識(shí)等技術(shù)，從而完成實(shí)物信息數(shù)據(jù)的智能快速提取，進(jìn)而達(dá)到物物信息實(shí)時(shí)交互與共享的目的。

從根本上來講，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以說是一種聚合性先進(jìn)技術(shù)，它融合各種先進(jìn)技術(shù)為一體，包括人工智能處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)感知識(shí)別技術(shù)、信息采集技術(shù)、信息傳輸技術(shù)等，達(dá)到物與物之間不分時(shí)間地點(diǎn)的信息互通與共享的目的，從而讓我們生活的家園變成“智慧地球”。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幾乎涵蓋了信息技術(shù)的方方面面，本技術(shù)普及以后，將大大改變?nèi)藗兊纳?。其主要有三個(gè)方面的技術(shù)優(yōu)勢：一是信息自動(dòng)識(shí)別，二是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支撐，三是快速與智能化。

在這里，將物聯(lián)網(wǎng)定義為：“一種可以通過射頻識(shí)別技術(shù)和其他識(shí)別設(shè)備，遵循一定的協(xié)議準(zhǔn)則，讓互聯(lián)網(wǎng)和任何實(shí)物相關(guān)聯(lián)，完成信息采集和交換，從而實(shí)現(xiàn)生活中物——物、物——人、人——人方便快捷交流的網(wǎng)絡(luò)”。

2物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——RFID

無線電頻率識(shí)別，一般稱呼RFID，它的英文全稱是Radio Frequency Identification，是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，被稱之為新世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一，對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起著特別重要的作用，是一種利用無線電信號(hào)傳輸完成較近距離非接觸式雙向通信的技術(shù)，該技術(shù)可以明確某一目標(biāo)并跟蹤該目標(biāo)同時(shí)讀寫該目標(biāo)所帶相關(guān)信息數(shù)據(jù)。目前該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域較廣闊，主要包括大型停車廠、大型超市、政府財(cái)政管理、物流傳輸、城市安全等。該系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽、讀卡器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分 ，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息的快速讀寫，使其保存在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中便于管理。

3 RFID系統(tǒng)的工作原理

RFID技術(shù)的運(yùn)用首先是通過閱讀器發(fā)出合適頻率射頻信號(hào)，當(dāng)進(jìn)入有效感應(yīng)區(qū)域的船只帶有電子標(biāo)簽時(shí)，岸臺(tái)設(shè)備感應(yīng)電流發(fā)出設(shè)備工作時(shí)所需要的能量并快速激活電子標(biāo)簽。激活電子標(biāo)簽之后，電子標(biāo)簽攜帶的信息通過射頻天線傳輸?shù)讲次慌缘臄?shù)據(jù)讀取裝置。港口數(shù)據(jù)讀取裝置感應(yīng)到這些編碼信息后，會(huì)自動(dòng)完成這些信息的轉(zhuǎn)碼，轉(zhuǎn)碼過后的可用信息將會(huì)被發(fā)送到港口信息處理中心，港口信息處理中心將通過對這些信息的讀取確定電子標(biāo)簽上帶有的船舶基本信息，從而確定船舶身份。

4 AIS 船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

4.1 AIS系統(tǒng)介紹

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)簡稱AIS系統(tǒng)，囊括了口岸設(shè)備和船載設(shè)備幾部分組成，是一種新型的的航行信息提供系統(tǒng)，它涵蓋了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、衛(wèi)星接收技術(shù)、定位技術(shù)等好幾種前言技術(shù)。裝有AIS系統(tǒng)的船舶可向其他船和岸上部門自動(dòng)發(fā)送本船的靜態(tài)信息（船名、呼號(hào)、船長、船寬、船舶種類等） ，動(dòng)態(tài)信息（船位、在航狀態(tài)對地航向等）、航程信息和安全訊息等有關(guān)的海上船舶信息，它也能夠自動(dòng)接收其它艦船和其它口岸的資訊。港口則依靠所獲取的信息隨時(shí)關(guān)注船舶動(dòng)態(tài)，了解船舶安全狀況，掌握海上天氣情況等。AIS系統(tǒng)成為船與船、船與岸之間的通信交流橋梁，為完成海上船只航行安全的信息化管理以及港口泊位的自動(dòng)化管理搭建了關(guān)鍵平臺(tái)。

4.2 AIS系統(tǒng)的功能

（1）自主向具備AIS功能的岸臺(tái)以及其它帶有該系統(tǒng)的船只和飛機(jī)發(fā)送信息，包括靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息、航次信息以及其他涉及安全的信息；

（2）自主接收他船和岸基發(fā)過來的相關(guān)信息；

（3）聯(lián)系周圍船舶避免碰撞發(fā)生；

（4）與港口部門通信；

（5）簡化信息流并提供相關(guān)信息以避免船只間的碰撞。

4.3系統(tǒng)功能簡述

在港口船舶調(diào)度系統(tǒng)中，必須先由相關(guān)船只的管理公司或者代理公司遞交靠泊申請，被申請的船只需分別在三天、兩天、一天的時(shí)候提供抵港預(yù)確報(bào)，在申請及預(yù)確報(bào)中船名、性質(zhì)、長度 、寬度、吃水深度等信息以及所運(yùn)輸?shù)呢浧贩N類等信息。

在船只即將抵港的時(shí)候，將利用船只發(fā)送的AIS信息進(jìn)行身份確認(rèn)，在泊船管理系統(tǒng)中查找此船只前期申請的泊位信息，同時(shí)系統(tǒng)在現(xiàn)有的碼頭的泊位中尋找最適合拋錨的泊位，既不會(huì)造成泊位過大而產(chǎn)生的泊位浪費(fèi)，又能保證所在的泊位不會(huì)小于所靠船泊。

當(dāng)船舶到達(dá)港口的時(shí)候找到所分配泊位后，每個(gè)泊位上所安裝的RFID讀寫器會(huì)自動(dòng)感應(yīng)船身上安裝的RFID標(biāo)簽，同時(shí)自動(dòng)發(fā)送給系統(tǒng)一個(gè)該船靠泊成功的信息，同時(shí)自動(dòng)改變系統(tǒng)中的泊位狀態(tài)，即可完成一次船只的靠泊?？蚣艿臉?gòu)造圖如圖1所示：

4.4系統(tǒng)功能流程

運(yùn)用船載AIS系統(tǒng)，港口可以自動(dòng)獲得船舶舶身份信息，同時(shí)獲得相關(guān)船只的AIS信息中的航向和航速信息，進(jìn)而分析出該船只在其相關(guān)航道上的航行信息。港口當(dāng)局根據(jù)船舶狀態(tài)，自動(dòng)分配與其對應(yīng)的泊位?？俊２创晒σ院?，岸基借助船泊上安裝的RFID標(biāo)簽與岸基RFID天線進(jìn)行通信，系統(tǒng)識(shí)別出RFID信息后自動(dòng)通知泊位管理中心，管理中心大屏幕顯示某個(gè)船已安全?？磕巢次?。

在船泊?？科陂g，系統(tǒng)會(huì)定時(shí)與船上的RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信，當(dāng)通信失敗時(shí)，泊位管理中心的計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通知管理人員船泊停靠狀態(tài)異常，因RFID標(biāo)簽與天線的通信距離很短，因此船泊只要離開岸一定的距離，便會(huì)報(bào)警，從而使因惡劣天氣等原因?qū)е碌淖咤^事件可以提前知曉，防止發(fā)生更大的損失。

當(dāng)船泊離港后，管理中心在系統(tǒng)中將靠泊計(jì)劃中的狀態(tài)改為離港，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)RFID的通信情況自動(dòng)將泊位釋放，并自動(dòng)記錄此次停泊的詳細(xì)信息。泊位是港口的基本設(shè)施，它的作用是供到港作業(yè)的船舶?？?，泊位長度應(yīng)符合船舶安全系泊和作業(yè)的要求，深度應(yīng)符合船舶的吃水要求。泊位資源對于港口企業(yè)來說非常珍貴，它直接影響到港口的發(fā)展?fàn)顩r及經(jīng)濟(jì)效益。泊位的基本作用是為到達(dá)港口的船舶提供碼頭岸壁線使其可以完成船舶在港作業(yè) 。當(dāng)船舶抵達(dá)港口以后，要及時(shí)為船舶安排合適的泊位，以便船舶停泊。所以要提高港口效益就要加強(qiáng)對港口泊位管理系統(tǒng)的研究。當(dāng)前國內(nèi)港口受技術(shù)限制等各種原因大多仍然采用流水線模式，各部門利用對講機(jī)或手機(jī)完成泊位分配。這種模式的特點(diǎn)是無法全面協(xié)調(diào)管理泊位資源，可能會(huì)導(dǎo)致泊位資源利用不充分。港灣泊船管理系統(tǒng)的引進(jìn)可以合理安排泊位資源，降低港口運(yùn)營成本，擴(kuò)大港口業(yè)務(wù)范圍，增加港口經(jīng)濟(jì)效益。

（1）大大減少船舶?？繒r(shí)間。在目前泊位管理系統(tǒng)中，如果某一確定泊位計(jì)劃的船舶改變泊位計(jì)劃時(shí)，必須人工操作，泊位分配者利用對講機(jī)或手機(jī)將取消泊位計(jì)劃的船舶告知系統(tǒng)管理中心，然后系統(tǒng)管理中心再把消息通知給其他泊位分配者和其他相關(guān)部門。在整個(gè)過程中消息傳遞的可靠性無法保證，這使得消息傳遞不能實(shí)時(shí)完成。如果有的泊位分配者未能掌握最新的泊位計(jì)劃信息，那么他在下一次分配船舶的時(shí)候，就會(huì)耽誤時(shí)間，影響工作效率。由于部門之間缺乏完善的協(xié)調(diào)制度，彼此溝通較少，缺乏先進(jìn)的獲取船舶狀態(tài)信息的方法， 每個(gè)調(diào)度系統(tǒng)都按照自己的業(yè)務(wù)開發(fā)，原來的總系統(tǒng)與部門之間連通性差，他們之間都自成一派，相互獨(dú)立，無法保質(zhì)保量的共同作業(yè)，船只的作業(yè)申請方式大多數(shù)仍然采用傳統(tǒng)的電話或者對講機(jī)。在這種情況下，船舶信息無法共享，信息輸入輸出可能會(huì)漏掉或重復(fù)，信息格式不一致；，港口工作準(zhǔn)備時(shí)間被加長，而且不能及時(shí)提供詳細(xì)準(zhǔn)確的船舶基本信息，這加大了部門作業(yè)的難度，導(dǎo)致港口整體工作效率低下。

因?yàn)楦劭诘臉I(yè)務(wù)種類多、船舶來往較多，目前常用的泊位分配模式不僅增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還容易出錯(cuò)。因此，港口需要一種先進(jìn)的智能化泊船管理系統(tǒng)來代替人工系統(tǒng)，以此提高港口作業(yè)的效率，增加港口經(jīng)濟(jì)效益。

（2）合理設(shè)置港口的裝卸流程。泊位分配方式直接影響到港口裝卸效率，從而進(jìn)一步影響到港口經(jīng)濟(jì)效益。港口裝卸流程的合理布置將減少港口建設(shè)的投資，提高港口泊位利用率。

泊位資源分配就是通過對到達(dá)港口船舶安排合適的?？课恢?，最小化某一時(shí)間段內(nèi)所到達(dá)港口的船舶總成本，以此來提高港口作業(yè)效率，從而吸引更多的船舶?？?。

一般港口泊位分配流程為船只抵港后，先在錨地等待，若有空閑泊位且符合船只的長度和吃水深度，則安排進(jìn)入泊位，靠泊后需要等待裝卸設(shè)備準(zhǔn)備好之后才可以開始裝卸作業(yè)。

5結(jié)語

當(dāng)前我國大部分港口碼頭泊位資源分配主要是靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)完成的，他們分配泊位時(shí)考慮的主要影響因素是船舶的自身?xiàng)l件（長度、水深）和先后順序。在部分港企，把泊位情況和到港船舶情況輸入自己的調(diào)度系統(tǒng)，在世界各個(gè)港口企業(yè)競爭如此激烈的今天，如果船舶靠泊時(shí)間過長，肯定會(huì)大大影響港口的發(fā)展。本系統(tǒng)中利用AIS系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送船舶信息，港口泊位系統(tǒng)自動(dòng)分配合適的泊位。可以優(yōu)化港口泊位利用率，提高港口效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳國靖.RFID在船舶物管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].船舶科學(xué)技術(shù)，2015.

[2] 劉麗.基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].長春教育學(xué)報(bào)，2013.

[3] 魏勇.利用AIS數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)船舶狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2015.

[4] 陶源.基于AIS的船舶自動(dòng)避碰系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].上海：上海海運(yùn)大學(xué)，2011.