CN102723002A - 一种基于rfid技术的船舶过闸管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及其方法，属于船舶过闸管理领域。本发明采用了电子通信技术、计算机技术及网络技术，其特征在于所述系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统由RFID电子标签、RFID读写器船民手机、短信服务器、LED可变情报板、客户端电脑、系统服务器组成，软件系统由读写器管理子系统、电子标签管理子系统、船舶过闸管理子系统、用户管理子系统。本发明的优点在于：能够实现船舶信息的自动采集和船舶身份的两次自动核实，以及完成船舶过闸调度及自动缴费，确保运营船舶通航信息数据采集的速度和准确性，确保船舶的合法性，以及确保管理部门及时准确掌握航道和船舶过闸情况和获取辅助决策信息。

Description

一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种船舶过闸管理方法，尤其涉及一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及其方法。

背景技术

近年来，随着内河水运事业快速发展，船舶数量逐年递增，船闸作为水运物资进出长江的重要通道，一方面，由于现有的通过能力不足，导致船舶待闸时间过长，通航管理矛盾较多，其中因对船舶真实身份确认困难引发的空号、串号现象，严重扰乱了水运秩序；另一方面，管理自动化水平不高，缺乏科学可靠的通航信息数据，导致过闸手续繁琐，给船民带来不便。

2.45GHz微波频段有源RFID技术，具有识别距离远、可同时识别多个目标的特点，可应用于船舶身份的自动识别；13.56MHz高频无源RFID技术，具有保密性高、成本低、抗干扰能力强、使用方便等特点，可应用于船舶的登记和缴费。不同频段的RFID技术结合应用可实现船舶身份自动有效识别和过闸管理，解决目前过闸管理中存在的空号、串号等问题，提高管理水平，规范管理程序、增强管理效率、降低管理成本，并增强船闸、海事、公安、船户四者间的互动，实现管理立体化。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及其方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RFID技术并且能提高船闸通航管理水平、优化过闸流程的船舶过闸管理系统及其方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，采用了电子通信技术、计算机技术及网络技术，其特征在于所述系统包括：

RFID电子标签，包括频段为2.45GHz的有源RFID主卡和频段为13.56MHz的无源RFID副卡，所述RFID主卡支持可读写操作，存储空间不小于512字节，安装时固定在船舶上，所述RFID副卡可支持读写操作，存储空间不小于1kbit，由船民保管；

RFID读写器，包括2.45GHz有源RFID岸基读写器、2.45GHz有源RFID手持读写器、2.45GHz有源RFID桌面读写器和13.56MHz无源RFID桌面读写器，所述2.45GHz有源RFID岸基读写器安装在船闸待检区和上下游闸门附近，与主卡的通信距离可调，用于识别和核实船舶身份，并将采集的主卡数据信息传送给系统服务器，所述2.45GHz有源RFID手持读写器作为岸基读写器的有益补充，用于岸基读写器突发故障情况或用于工作人员巡检，采集主卡的数据并且传送给系统服务器，所述2.45GHz有源RFID桌面读写器安装于服务中心，用于发卡操作，所述13.56MHz无源RFID读写器安装在上下游登记室和服务中心，用于发卡操作；

LED可变情报板，用于显示船闸管理部门或单位发布的通告信息，包括即将过闸的船舶登记号、天气情况、水文信息、紧急通知。

船民手机，除船民常规使用外，还可接收系统短信服务器发送的过闸登记号、过闸时间以及其他各类信息。

短信服务器，由系统服务器控制，负责向船民手机发送过闸的船舶登记号、预计过闸时间、过闸提醒信息、天气情况、水文信息、紧急通知。

系统服务器，完成与RFID读写器、LED可变情报板、短信服务器、客户端电脑之间进行信息交互，负责数据的处理，搭建本系统的网页服务；

读写器管理子系统，负责RFID读写器的基本信息和部署信息的录入和查询，工作状态显示及设备故障诊断；

电子标签管理子系统，负责RFID电子标签的发放、注销、挂失以及船舶信息的录入、查询和充值；

船舶过闸管理子系统，负责船舶登记排号、缴费、过闸调度、身份确认、信息发布、历史记录查询、数据统计、报表打印、票据管理以及以数据挖掘方法获取辅助决策信息。

用户管理子系统，负责系统用户的注册、密码修改、资料更新、数据注销和权限设置操作。

在本发明的一个实施例中，所述RFID主卡采用2.45GHz工作频段，卡内数据信息包括ID号和船舶信息数据，船舶信息数据是在办理发卡操作时，通过2.45GHz有源RFID桌面读写器向卡内写入，信息包括船名号、船籍港、船舶种类、总吨位、总长、最大宽度、型深、驾驶台位置、准载吨位、船舶所有人、船舶经营人和船检登记号，主卡也可与2.45GHz有源RFID岸基读写器和2.45GHz有源RFID手持读写器实现短程无线通信，完成信息的采集和识别，通信协议符合我国《信息技术射频识别2.45GHz空中接口协议》；所述RFID副卡采用13.56MHz工作频段，卡内保存数据信息包括ID号和金额，与13.56MHz无源RFID桌面读写器通信时，符合ISO 14443B标准，主卡ID和副卡ID通过船舶过闸管理子系统在发卡时进行绑定。

在本发明的一个实施例中，所述安装于待检区的2.45GHz有源RFID岸基读写器与主卡的通信距离大于600m，安装在闸门附近的2.45GHz有源RFID岸基读写器的通信距离小于100m，并且通信距离可调；所述2.45GHz有源RFID手持读写器与主卡的通信距离大于100m，并且通信距离可调；所述2.45GHz有源RFID桌面读写器与主卡的通信距离小于30cm，并且通信距离可调；所述13.56MHz无源RFID桌面读写器与副卡的通信距离不小于1cm。

在本发明的一个实施例中，所述2.45GHz有源RFID岸基读写器采用市电或者太阳能供电，在缺省情况下，以一定频率向外广播唤醒信号；所述主卡由内置电池供电，在缺省情况下，主卡处于休眠状态和监听状态的交替循环，当它接收到2.45GHz岸基读写器或2.45GHz有源RFID手持读写器或2.45GHz有源RFID桌面读写器的广播的唤醒信号后，立即被唤醒，经握手协议验证后与岸基读写器或手持读写器建立通信，直到通信结束。

在本发明的一个实施例中，所述软件系统采用分布式B/S架构设计，工作人员通过客户端电脑进行实时操作，不同用户可设置不同操作权限。

一种基于RFID技术的船舶过闸管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：船舶待检登记、船民缴费排号、船舶过闸提醒、船舶二次识别、船舶过闸确认等五个步骤。以船舶从上游过闸至下游为例，在当待检船舶驶入上游待检区后，该区域内的2.45GHz有源RFID岸基读写器能自动识别船舶有效身份，并将数据发送到系统服务器中，系统服务器对数据进行去重复、清理、保存和统计后把数据传送到船舶过闸管理子系统，完成船舶第一次身份确认；待船民持副卡上岸登记时，工作人员利用在上游登记室装的13.56MHz无源RFID桌面读写器进行船舶过闸登记，并通过船舶过闸管理子系统查询船舶第一次身份判断的结果并进行相关操作；缴费成功之后，船舶过闸管理子系统会自动根据登记船舶的类型和运载货物类型生成过闸序号，并通过短信服务器发送到船民手机上；当将轮到某些船舶过闸时，船民将再次收到短信提醒船民准备过闸，同时也将通过LED可变情况板发布即将过闸的船舶牌号，得到通知的船舶将按过闸序号依次进入上游引航道等待过闸；在引航道闸室闸门附近，安装有2.45GHz有源RFID岸基读写器，会对上游引航道中等待过闸的船舶做第二次身份确认，以确认此批候闸船舶是否按照预约序号有序进入闸室，如果发现违章船舶，通过系统软件重新调度，并将违章船舶记录在系统服务器中；当船舶顺利过闸后，安装在下游闸门附近的2.45GHz有源RFID岸基读写器将自动记录船舶过闸时间，并将结果保存在系统服务器中。

在本发明的一个实施例中，所述方法采用2.45GHz RFID技术进行两次船舶身份确认，并通过手机短信和LED可变情报板提醒的方式，确保船舶有序过闸。

在本发明的一个实施例中，所述船舶过闸流程，如遇突发事件，比如船舶申请提前过闸、登记后船舶申请暂不过闸，船民都可以执副卡到服务中心办理申请，经管理部门审批后，船舶过闸子系统会自动调整船舶过闸顺序，及时通知相关船民。

本发明的优点在于：充分考虑船闸的业务特点，采用双频RFID技术，电子通信技术、计算机技术和网络技术完成船舶信息的自动采集、船舶身份的自动核实、过闸自动缴费和调度，以及船舶过闸提醒。确保运营船舶通航信息数据采集的速度和准确性，确保船舶的合法性，以及确保管理部门及时准确掌握航道和船舶过闸情况和获取辅助决策信息。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统的数据流图。

图2为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及方法的船舶过闸流程图。

图3为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统的硬件系统组成图。

图4为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统的软件组成图。

图5为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及方法的电子标签发放及管理流程图。

图6为本发明所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统及方法的船舶过闸调度状态示意图。

图中标号说明：RFID电子标签1，主卡10，副卡11，RFID读写器2，2.45GHzRFID有源岸基读写器20，2.45GHz有源RFID手持读写器21，2.45GHz有源RFID桌面读写器22，13.56MHz无源RFID桌面读写器23，系统服务器3，短信服务器40，LED可变情报板41，客户端电脑42，船民手机5，待闸船舶6，上游待检区70，上游引航道71，闸室72，下游引航道73，下游待检区74，上游登记处80，下游登记处81，上游闸门90，下游闸门91，软件系统100，读写器管理子系统101，电子标签子系统102，船舶过闸管理子系统103，用户管理子系统104。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2和图3所示，一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，采用了电子通信技术、计算机技术及网络技术，所述系统包括：硬件系统和软件系统100，其中硬件系统由RFID电子标签1（包括2.45GHz有源RFID主卡10和13.56MHz无源RFID副卡11）、RFID读写器2（包括2.45GHz有源RFID岸基读写器20、2.45GHz有源RFID手持读写器21、2.45GHz有源RFID桌面读写器、13.56MHz无源RFID桌面读写器23）、短信服务器40、船民手机5、LED可变情报板41、客户端电脑42、系统服务器3组成，软件系统100由读写器管理子系统101、电子标签管理子系统102、船舶过闸管理子系统103、用户管理子系统104组成。

RFID电子标签1由船民首次登记时，凭借有效证件通过电子标签管理子系统102注册领取，注册时除登记船舶信息（包括船名号、船籍港、船舶种类、总吨位、总长、最大宽度、型深、驾驶台位置、准载吨位、船舶所有人、船舶经营人和船检登记号等）外，也需要登记船民手机信息。RFID电子标签1包括主卡10和副卡11，主卡10内的数据包括ID号、船舶信息，其中船舶信息由2.45GHz有源RFID桌面读写器22写入，主卡10固定安装上船上，并确保四周无金属屏蔽；副卡11由船民自行保管，卡内数据包括副卡ID号和当前余额。在发卡时，主卡ID和副卡ID号通过电子标签管理子系统102进行绑定。当出现RFID电子标签1损坏或遗失时，可向管理部门申请补办。RFID电子标签1的发放、注销、挂失以及船舶信息的录入、查询和充值等功能全部由电子标签管理子系统102实现.

RFID读写器2包括2.45GHz有源RFID岸基读写器20、2.45GHz有源RFID手持读写器21、2.45GHz有源RFID桌面读写器22、13.56MHz无源RFID桌面读写器23。根据上下游船闸待检区（70、74）地理环境情况，部署1部或多部2.45GHz有源RFID岸基读写器20，确保2.45GHz有源RFID岸基读写器20的识别范围内覆盖待检区，同时在上下游闸门附近各安装1部2.45GHz有源RFID岸基读写器20，并调节识别范围，2.45GHz有源RFID岸基读写器20与系统服务器的数据传输可以根据实地情况采用无线传输或有线传输。2.45GHz有源RFID手持读写器21由工作人员保管，作为巡检设备随时检查船舶上主卡10情况。2.45GHz有源RFID桌面读写器22安装在服务中心，在船民注册发卡时使用，负责将船舶信息写入主卡10内。13.56MHz无源RFID桌面读写器23安装于务中心和服登记处，用于船舶注册发卡和船舶过闸登记时使用。所有RFID读写器2的基本信息和部署信息的录入和查询，工作状态显示及设备故障诊断由读写器管理子系统101实现。

服务器3，负责接收RFID读写器2上传数据，对数据进行去重复、清理、保存等操作，并通过软件系统2完成与RFID读写器2、LED可变情报板41、短信服务器40、客户端电脑42之间进行信息交互，负责数据的处理，搭建本系统的网页服务；短信服务器40负责向船名手机5发送过闸序号、预过闸时间等相关信息。

软件系统100，由读写器管理子系统101、电子标签管理子系统102、船舶调度子系统103和用户管理子系统104组成。读写器管理子系统101，负责RFID读写器2的基本信息和部署信息的录入和查询，工作状态显示及设备故障诊断；电子标签管理子系统102，负责RFID电子标签1的发放、注销、挂失以及船舶信息的录入、查询和充值；船舶过闸管理子系统103，负责船舶登记排号、缴费、过闸调度、身份确认、信息发布、历史记录查询、数据统计、报表打印、票据管理以及以数据挖掘方法获取辅助决策信息。用户管理子系统104，负责系统用户的注册、密码修改、资料更新、数据注销和权限设置等操作。

如图4、图5和图6所示，本发明的基于RFID技术的船舶过闸管理系统工作流包括：船舶待检登记、船民缴费排号、船舶过闸提醒、船舶二次识别、船舶过闸确认等五个步骤。以船舶从上游过闸至下游为例，在当待检船舶6驶入上游待检区70后，该区域内的2.45GHz有源RFID岸基读写器20能自动识别船舶有效身份，并将数据发送到系统服务器3中，系统服务器3对数据进行去重复、清理、保存和统计后把数据传送到船舶过闸管理子系统103，完成船舶第一次身份确认；待船民持副卡11上岸登记时，工作人员利用在上游登记室80安装的13.56MHz无源RFID桌面读写器23进行船舶过闸登记，并通过船舶过闸管理子系统103查询船舶第一次身份判断的结果并进行相关操作；缴费成功之后，船舶过闸管理子系统103会自动根据登记船舶的类型和运载货物类型（包括单机船、船队和危险品船等三类）生成过闸序号，并通过短信服务器40发送到船民手机5上；当将轮到某些船舶过闸时，船民将再次收到短信提醒船民准备过闸，同时也将通过LED可变情况板41发布即将过闸的船舶牌号，得到通知的船舶将按过闸序号依次进入上游引航道71等待过闸；在闸室72上游闸门90附近，安装有2.45GHz有源RFID岸基读写器20，会对上游引航道71中等待过闸的船舶做第二次身份确认，以确认此批候闸船舶是否按照预约序号有序进入闸室72，如果发现违章船舶，通过系统软件100重新调度，并将违章船舶记录在系统服务器3中；当船舶顺利过闸后，安装在下游闸门91附近的2.45GHz有源RFID岸基读写器20将自动记录船舶过闸时间，并将结果保存在系统服务器3中。

船舶在等候过闸期间，船舶如遇突发情况需要申请暂时不过闸或提前过闸或不再过闸，可以携带副卡11至服务中心办理申请，船舶过闸调度子系统会根据审批意见自动修改调度顺序，再将更新后的过闸序号通过短信服务器40发送到船民手机5上，并通过LED可变情报板41实时显示变动信息。

在整个过闸流程中，如果2.45GHz有源RFID岸基读写器20出现故障，可临时使用2.45GHz有源RFID手持读写器21进行船舶身份核实，2.45GHz有源RFID手持读写器21可以将采集的主卡信息通过无线移动网络发送给系统服务器3，同时2.45GHz有源RFID手持读写器21还可以供工作人员巡检时使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都在要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，采用了电子通信技术、计算机技术和网络技术，其特征在于，所述系统包括：

硬件系统，由硬件设备组成，负责信息的采集、识别和发送；

软件系统，实现船舶的调度和过闸管理。

2.如权利要求1所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述硬件系统包括：

RFID电子标签，包括频段为2.45GHz的有源RFID主卡和频段为13.56MHz的无源RFID副卡，所述RFID主卡支持可读写操作，存储空间不小于512字节，安装时固定在船舶上，所述RFID副卡可支持读写操作，存储空间不小于1kbit，由船民保管；

RFID读写器，包括2.45GHz有源RFID岸基读写器、2.45GHz有源RFID手持读写器、2.45GHz有源RFID桌面读写器和13.56MHz无源RFID桌面读写器，所述2.45GHz有源RFID岸基读写器安装在船闸待检区和上下游闸门附近，与主卡的通信距离可调，用于识别和核实船舶身份，并将采集的主卡数据信息传送给系统服务器，所述2.45GHz有源RFID手持读写器作为岸基读写器的有益补充，用于岸基读写器突发故障情况或用于工作人员巡检，采集主卡的数据并且传送给系统服务器，所述2.45GHz有源RFID桌面读写器安装于服务中心，用于发卡操作，所述13.56MHz无源RFID读写器安装在上下游登记室和服务中心，用于发卡操作；

LED可变情报板，用于显示船闸管理部门或单位发布的通告信息，包括即将过闸的船舶登记号、天气情况、水文信息、紧急通知；

船民手机，除船民常规使用外，还可接收系统短信服务器发送的过闸登记号、过闸时间以及其他各类信息；

短信服务器，由系统服务器控制，负责向船民手机发送过闸的船舶登记号、预计过闸时间、过闸提醒信息、天气情况、水文信息、紧急通知；

系统服务器，完成与RFID读写器、LED可变情报板、短信服务器、客户端电脑之间进行信息交互，负责数据的处理，搭建本系统的网页服务。

3.如权利要求1所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述软件系统包括：

读写器管理子系统，负责RFID读写器的基本信息和部署信息的录入和查询，工作状态显示及设备故障诊断；

电子标签管理子系统，负责RFID电子标签的发放、注销、挂失以及船舶信息的录入、查询和充值；

船舶过闸管理子系统，负责船舶登记排号、缴费、过闸调度、身份确认、信息发布、历史记录查询、数据统计、报表打印、票据管理以及以数据挖掘方法获取辅助决策信息；

用户管理子系统，负责系统用户的注册、密码修改、资料更新、数据注销和权限设置操作。

4.如权利要求2所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述RFID主卡采用2.45GHz工作频段，卡内数据信息包括ID号和船舶信息数据，船舶信息数据是在办理发卡操作时，通过2.45GHz有源RFID桌面读写器向卡内写入，信息包括船名号、船籍港、船舶种类、总吨位、总长、最大宽度、型深、驾驶台位置、准载吨位、船舶所有人、船舶经营人和船检登记号，主卡也可与2.45GHz有源RFID岸基读写器和2.45GHz有源RFID手持读写器实现短程无线通信，完成信息的采集和识别，通信协议符合我国《信息技术射频识别2.45GHz空中接口协议》；所述RFID副卡采用13.56MHz工作频段，卡内保存数据信息包括ID号和金额，与13.56MHz无源RFID桌面读写器通信时，符合ISO 14443B标准，主卡ID和副卡ID通过船舶过闸管理子系统在发卡时进行绑定。

5.如权利要求2所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述安装于待检区的2.45GHz有源RFID岸基读写器与主卡的通信距离大于600m，安装在闸门附近的2.45GHz有源RFID岸基读写器的通信距离小于100m，并且通信距离可调；所述2.45GHz有源RFID手持读写器与主卡的通信距离大于100m，并且通信距离可调；所述2.45GHz有源RFID桌面读写器与主卡的通信距离小于30cm，并且通信距离可调；所述13.56MHz无源RFID桌面读写器与副卡的通信距离不小于1cm。

6.如权利要求2所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述2.45GHz有源RFID岸基读写器采用市电或者太阳能供电，在缺省情况下，以一定频率向外广播唤醒信号；所述主卡由内置电池供电，在缺省情况下，主卡处于休眠状态和监听状态的交替循环，当它接收到2.45GHz岸基读写器或2.45GHz有源RFID手持读写器或2.45GHz有源RFID桌面读写器的广播的唤醒信号后，立即被唤醒，经握手协议验证后与岸基读写器或手持读写器建立通信，直到通信结束。

7.如权利要求1所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理系统，其特征在于，所述软件系统采用分布式B/S架构设计，工作人员通过客户端电脑进行实时操作，不同用户可设置不同操作权限。

8.一种基于RFID技术的船舶过闸管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：船舶待检登记、船民缴费排号、船舶过闸提醒、船舶二次识别、船舶过闸确认等五个步骤。在当待检船舶驶入待检区后，该区域内的2.45GHz有源RFID岸基读写器能自动识别船舶有效身份，并将数据发送到系统服务器中，系统服务器对数据进行去重复、清理、保存和统计后把数据传送到船舶过闸管理子系统，完成船舶第一次身份确认；待船民持副卡上岸登记时，工作人员利用在登记室安装的13.56MHz无源RFID桌面读写器进行船舶过闸登记，并通过船舶过闸管理子系统查询船舶第一次身份判断的结果并进行相关操作；缴费成功之后，船舶过闸管理子系统会自动根据登记船舶的类型和运载货物类型生成过闸序号，并通过短信服务器发送到船民手机上；当将轮到某些船舶过闸时，船民将再次收到短信提醒船民准备过闸，同时也将通过LED可变情况板发布即将过闸的船舶牌号，得到通知的船舶将按过闸序号依次进入引航道等待过闸；在引航道闸室附近，安装有2.45GHz有源RFID岸基读写器会对引航道中等待过闸的船舶做第二次身份确认，以确认此批候闸船舶是否按照预约序号有序进入闸室，如果发现违章船舶，通过系统软件重新调度，并将违章船舶记录在系统服务器中；当船舶顺利过闸后，安装在另一端闸门附近的2.45GHz有源RFID岸基读写器将自动记录船舶过闸时间，并将结果保存在系统服务器中。

9.如权利要求8所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理方法，其特征在于，所述方法采用2.45GHz RFID技术进行两次船舶身份确认，并通过手机短信和LED可变情报板提醒的方式，确保船舶有序过闸。

10.如权利要求8所述的一种基于RFID技术的船舶过闸管理方法，其特征在于，所述船舶过闸流程，如遇突发事件，如船舶申请提前过闸、登记后船舶申请暂不过闸，船民都可以执副卡到服务中心办理申请，经管理部门审批后，船舶过闸子系统会自动调整船舶过闸顺序，及时通知相关船民。

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