机载无线射频识别技术在航标巡检中的应用研究
侯局 任怡明
摘 要：航标巡检中会遇到各种各样的问题：例如北方冬季海冰严重期间，船舶无法出海巡检；核实失常航标时，有时存在信息误报现象；夜间巡视时，船舶安全风险增加，巡视效果不理想。为解决这些问题，本文提出机载无线射频识别技术，它能够实现航标的远距离监控，有助于提高航标巡检效率，节约经费开支。
关键词：机载；无线射频识别；航标巡检
中图分类号：U698 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0021-01
航标巡检，是对海上浮动标志进行全面细致的检查，保证航标位置准确、灯质正常、涂色鲜明、结构良好，确保其拥有良好的助航效能。目前航标巡检主要有两种方式：人工巡检和电子巡检。人工巡检是指航标工跟随航标作业船出海巡检，它能够直接有效的达到航标巡检与维护的目的，但是巡检成本比较高，单次巡检耗时长，而且受海况影响较大。电子巡检，是利用航标遥测遥控技术实现航标的远程监控，然而电子巡检也有其自身局限性，比如航标标体遭受撞击发生变形，航标标体颜色褪色，电子巡检无法监测以上情况，而且某些专用航标和偏远海域未能实现遥测遥控全覆盖。为了有效补充现有巡检方式，我们提出利用机载无线射频识别技术来不断完善航标巡检。
1 机载无线射频识别技术组成
（1）读写器和电子标签。读写器向外发射一定频率的射频信号，电子标签接收到这些信号时，会将自身信息发射给读写器。本研究采用有源、高頻、主动、远距离传输方式，传输距离达到300米，能够满足巡检需求。
（2）固定翼无人机。固定翼无人机能够搭载不同的机载设备，实现多种作业任务需求，以小型固定翼无人机为例，它的飞行半径为100公里，能够满足巡检需求。
（3）高清摄像机。高清摄像机用于拍摄巡检画面并对航标巡检全过程进行录像。将读写器安装在无人机上，将电子标签安装在航标上，通过航标灯器电路板进行改造，电子标签能够实时读取航标标号、灯质等静态信息以及电压、电流、经纬度等动态信息。当无人机飞过航标上空时，读写器会自动接收电子标签的信息，读取航标各项数据。
2 社会和经济效益
（1）完善巡检方式，提高巡检效率。①冬季海冰监测。在北方冬季港口海冰严重期间，巡检船舶无法出海，该技术不受海冰影响，可以高效执行巡视任务，解决北方冬季海冰期间航标监测难的困扰。②航标效能评估。传统航标效能评估方式是评估人员随船出海进行效能评估，评估效果主要以在船人员的感官认识为依据。利用该技术，可以节省巡航时间，提升评估效率，后期通过数据处理，为更多无法上船的专家学者提供直观呈现方式。③核实失常航标。接到航标失常信息时，目前普遍做法是派船舶出海核实，但有时存在信息误报，造成资源浪费。引入该技术对失常航标进行核实，能够有效减少巡查时间，针对遥测遥控技术没有覆盖到的专用航标及偏远海域，该技术优势更加突显。④夜间巡查。受能见度和其他因素影响，夜航对船舶航行影响较大，夜间航行较为危险，该技术不受能见度影响，在夜间也能正常工作，是对传统巡检方式的有效补充。
（2）提升港口服务能力。通过科技的力量使航标巡检的限制因素越来越少，对港口发展的服务能力越来越强，有助于提高港口的科技信息化建设水平。未来还能对更多海上资源，如风能，潮汐能，波浪能等进行监测，为相关科研提供宝贵的数据支撑，实现航海保障服务绿色、循环、低碳发展。
（3）降低船舶运行费用，节约经费开支。以天津港主航道为例，全程往返约100公里，小型航标船每小时油耗0.2-0.3吨，执行巡航任务需要5-6个小时，在不考虑人员成本和船舶损耗的前提下，船舶油耗花费约1万元。而无人机百公里油耗8-10升汽油，执行同样的任务，耗时1小时，成本仅为50元左右。此外，如果加上该航标处所管辖区的其他航道。据初步估算，仅使用无人机实现传统航标日常巡视这一项，每年可以节省数十万元船舶运行费，未来如果实现航标巡检常态化，那么无人机的优势将会更加突显。
3 存在的限制和挑战
（1）风力：无人机可以在风力小于5级的条件下飞行，超过警戒线会对飞行安全造成安全隐患；
（2）空中管制：使用空域要向当地飞行管制部门提出申请，目前空中管制较为严格，申请工作较为繁琐。
尽管如此，机载无线射频技术应用在航标巡检中，是对传统巡检方式的一种有效扩宽和补充，对航标巡检的未来发展提供新思路。
参考文献：
[1] 姜晓强， 张鹏高， 王成发.射频技术发展与应用现状[J]. 信息通信， 2012（3）：206-206.
[2] 程胜利，顾淼.民用无人机在航标助航领域的调研报告[R].天津.2014.
摘 要：航标巡检中会遇到各种各样的问题：例如北方冬季海冰严重期间，船舶无法出海巡检；核实失常航标时，有时存在信息误报现象；夜间巡视时，船舶安全风险增加，巡视效果不理想。为解决这些问题，本文提出机载无线射频识别技术，它能够实现航标的远距离监控，有助于提高航标巡检效率，节约经费开支。
关键词：机载；无线射频识别；航标巡检
中图分类号：U698 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0021-01
航标巡检，是对海上浮动标志进行全面细致的检查，保证航标位置准确、灯质正常、涂色鲜明、结构良好，确保其拥有良好的助航效能。目前航标巡检主要有两种方式：人工巡检和电子巡检。人工巡检是指航标工跟随航标作业船出海巡检，它能够直接有效的达到航标巡检与维护的目的，但是巡检成本比较高，单次巡检耗时长，而且受海况影响较大。电子巡检，是利用航标遥测遥控技术实现航标的远程监控，然而电子巡检也有其自身局限性，比如航标标体遭受撞击发生变形，航标标体颜色褪色，电子巡检无法监测以上情况，而且某些专用航标和偏远海域未能实现遥测遥控全覆盖。为了有效补充现有巡检方式，我们提出利用机载无线射频识别技术来不断完善航标巡检。
1 机载无线射频识别技术组成
（1）读写器和电子标签。读写器向外发射一定频率的射频信号，电子标签接收到这些信号时，会将自身信息发射给读写器。本研究采用有源、高頻、主动、远距离传输方式，传输距离达到300米，能够满足巡检需求。
（2）固定翼无人机。固定翼无人机能够搭载不同的机载设备，实现多种作业任务需求，以小型固定翼无人机为例，它的飞行半径为100公里，能够满足巡检需求。
（3）高清摄像机。高清摄像机用于拍摄巡检画面并对航标巡检全过程进行录像。将读写器安装在无人机上，将电子标签安装在航标上，通过航标灯器电路板进行改造，电子标签能够实时读取航标标号、灯质等静态信息以及电压、电流、经纬度等动态信息。当无人机飞过航标上空时，读写器会自动接收电子标签的信息，读取航标各项数据。
2 社会和经济效益
（1）完善巡检方式，提高巡检效率。①冬季海冰监测。在北方冬季港口海冰严重期间，巡检船舶无法出海，该技术不受海冰影响，可以高效执行巡视任务，解决北方冬季海冰期间航标监测难的困扰。②航标效能评估。传统航标效能评估方式是评估人员随船出海进行效能评估，评估效果主要以在船人员的感官认识为依据。利用该技术，可以节省巡航时间，提升评估效率，后期通过数据处理，为更多无法上船的专家学者提供直观呈现方式。③核实失常航标。接到航标失常信息时，目前普遍做法是派船舶出海核实，但有时存在信息误报，造成资源浪费。引入该技术对失常航标进行核实，能够有效减少巡查时间，针对遥测遥控技术没有覆盖到的专用航标及偏远海域，该技术优势更加突显。④夜间巡查。受能见度和其他因素影响，夜航对船舶航行影响较大，夜间航行较为危险，该技术不受能见度影响，在夜间也能正常工作，是对传统巡检方式的有效补充。
（2）提升港口服务能力。通过科技的力量使航标巡检的限制因素越来越少，对港口发展的服务能力越来越强，有助于提高港口的科技信息化建设水平。未来还能对更多海上资源，如风能，潮汐能，波浪能等进行监测，为相关科研提供宝贵的数据支撑，实现航海保障服务绿色、循环、低碳发展。
（3）降低船舶运行费用，节约经费开支。以天津港主航道为例，全程往返约100公里，小型航标船每小时油耗0.2-0.3吨，执行巡航任务需要5-6个小时，在不考虑人员成本和船舶损耗的前提下，船舶油耗花费约1万元。而无人机百公里油耗8-10升汽油，执行同样的任务，耗时1小时，成本仅为50元左右。此外，如果加上该航标处所管辖区的其他航道。据初步估算，仅使用无人机实现传统航标日常巡视这一项，每年可以节省数十万元船舶运行费，未来如果实现航标巡检常态化，那么无人机的优势将会更加突显。
3 存在的限制和挑战
（1）风力：无人机可以在风力小于5级的条件下飞行，超过警戒线会对飞行安全造成安全隐患；
（2）空中管制：使用空域要向当地飞行管制部门提出申请，目前空中管制较为严格，申请工作较为繁琐。
尽管如此，机载无线射频技术应用在航标巡检中，是对传统巡检方式的一种有效扩宽和补充，对航标巡检的未来发展提供新思路。
参考文献：
[1] 姜晓强， 张鹏高， 王成发.射频技术发展与应用现状[J]. 信息通信， 2012（3）：206-206.
[2] 程胜利，顾淼.民用无人机在航标助航领域的调研报告[R].天津.2014.
