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.
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