江苏内河船舶便捷过闸系统的试点应用

袁学忠

内河船舶便捷过闸系统（水上ETC）

1、总体情况

项目建设于2012年3月启动，在船舶过闸登记、船闸运行调度、系统结算等方面展开研究。自试点工作开展以来，口岸船闸努力以水上ETC改进船闸原有的调度方式，实现船闸管理的转型升级。在项目建设中，船闸管理所主要承担了船民需求分析、现场管理、硬件测试、软件调试等八项工作。项目建设历时10个月，先后研发了船载电子标签、RFID阅读器、自组织通信网络设备三种新硬件，开发身份自动识别系统、电子标签管理系统、岸基设备远程监控系统、信息发布系统、ETC结算系统、智能手机嵌入式软件、自动收费处理平台、ETC现场监管系统等八套软件。涉及“船联网”科研课题六项，投入资金480万元。至2012年底项目建设初见成效， 12月18日完成第一条试点船舶安装，19日第一条试点船舶成功通过口岸船闸。截止2013年1月10日，安装试点船舶100艘，过闸281次，征收过闸费21102元。（水上ETC示意图附后）

2、工作原理

在船舶顶棚上安装电子标签，电子标签内写进了船舶的相关信息，每个电子标签到与每艘船舶一一对应。在船闸的报到区、待闸区、闸口安装RFID阅读器，RFID阅读器扫描船舶顶棚上已安装的电子标签，将相关信息通过自组网的传输，传到船闸机房的计算机。每条船配备一台中国电信3G手机，在3G手机上下载安装水上ETC软件，船闸与船员的互动通过3G手机实现。船舶经过报到区，3G手机会自动收到欢迎信息，在3G手机的引导下完成船舶登记。船闸对船舶的调度也通过3G手机，经过调度的船舶，船员会自动收到调度信息，船员根据调度指令进闸。船舶进入闸室后，船闸工作人员通过手持的平板ipad，核查进闸船舶，如有违章信息，记录于手持电脑。船员事先如预存手机话费一样，在售票员处预存一定量的过闸费，船舶在报到区登记成功后，系统将冻结本次过闸所需要缴纳的过闸费，船舶进入闸口后，系统自动扣除本次过闸费。按照系统的设计，船员将来可以在江苏省内的每一个交通部门所属的船闸进行充值、票据打印。

3、核心技术

3.1船载电子标签和RFID阅读器

船载电子标签和RFID阅读器由上海秀派电子科技有限公司研发。射频身份识别系统是关键设备之一，扫描电子标签ID信息，可以为手持式或固定式。RFID（Radio Frequency Identification，即射频识别）技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。经过十几年的发展，RFID技术已在各行各业得到了广泛的不同程度的应用，实现动态、快捷、准确的管理。秀派公司RFID技术特点是：2.45GHz、主动、有源。2.45GHz是指电子标签与阅读器之间数据通讯载波的频率是2.45GHz，也叫做微波。关键设备分别是阅读器和电子标签。射频身份识别系统关键设备之一，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。上海秀派公司提供的产品是防拆卸型电子标签，该电子标签能够间隔400毫秒主动发射射频信号，传送ID信息。手持机是一种可移动的智能电子设备。内嵌iPhone4、微型阅读器、电源管理模块等关键设备。

RFID部分的操作系统支持以下操作系统： Windows Server 2003 、2008 Enterprise ； Windows CE ；Windows XP 、7 serial。数据库管理系统支持以下数据库管理系统： Oracle 10g 、11g ； SQL Server 2005 、2008 Enterprise 。 通讯系统平台支持 GPRS。定位系统平台支持以下定位平台： GPS Location system ；Google Map ；MapABC GPS。电子封条：实时发射射频信号，携带数据包括：ID、开关、开关时间。阅读器：接收电子封条发射的射频信号，解析数据，包括：ID、开关、开关时间。数据通讯箱：通过485接收阅读器上传的数据，包括：ID、开关、开关时间；实时接收GPS数据、解析成标准位置数据；通过GPRS实时发送数据到后台数据采集系统；实时通过GPRS实时接收后台系统指令完成相应操作。数据采集：使用Socket通讯方式保持与数据通讯箱之间的双向通讯；将接收到的数据保存到数据库。 Web软件：从数据库中读取数据，显示到界面上，特别是运输工具的位置信息，以及这些位置信息的进一步处理。

3.2智能自组织网络系统SANS

口岸船闸水上ETC项目在国内首次采用船联网智能自组网系统SANS（Smart Ad-hoc Networking System），该系统是一种无线分布式结构，强调的是多跳、自组织概念。当一台感知终端进入到网络的覆盖区域内时，这台感知终端可以自动连入（或者密码验证方式）网络；当感知终端离开网络覆盖区时，网络会重组，以便维持网络的平衡。每一台感知终端以及每个基站都具有自组网能力。SANS为满足与当前计算机网络互通互联的无缝对接要求，采用业界领先的IPv6和IPv4双协议支持的方式，以满足当前和未来网络的发展需要，对数据通信需求进行有针对性的处理，将SANS的整体网络架构划分成两个主要部分：感知网络和承载网络。在整个网络架构中，感知网关路由器位于承载网和感知网的分界点，作为感知网和承载网的接口（即SANS基站），承载网与感知网有机结合，统一构建成安全、稳定、可控的新型宽带船联网。

这是交通运输部船联网项目中第一个采用智能自组网系统SANS的示范性工程。智能自组织网络系统SANS由南京诺依曼智能科技有限公司研发。SANS是一种超低功耗、高稳定的物联网通信技术，具有以下技术特点：支持国际通用标准IPv4和IPv6； 支持中文编码； 原型系统具备被验证的高度可靠性（国际上最大规模的自组网测试项目之一，共计15000个同时组网节点）； 支持超过1～3公里的稳定传输距离； 超低功耗且超低辐射； 硬件数据加密与军工级加密跳频防干扰；适合复杂外界环境，不管是偏远地区还是人口稠密的街区；不依赖其他网络设施，直接传输到指定基站；安装简单，一次性投入，永久免费使用，无流量和时间限制，省去了用户使用中繁琐的缴费过程。

3.3 水上ETC系统与联网收费系统的融合

江苏省内交通部门所属船闸于2005年实现了联网收费，本次试点的水上ETC项目，将水上ETC船舶的登记、调度、缴费、违章处理等一系列业务融合到原来的联网收费系统中，

项目应用成效

试运行证明，水上ETC的实施确实给船舶出行带来不少的便利。根本性的改变就是船舶过闸船民再也不需要上岸办理过闸手续，船舶过闸从原来的上岸、登记、征收、调度等八个程序减至ETC简单的识别、调度、过闸三个步骤，应用实效明显。一是改善了船舶出行安全。船民不上岸即可避免长江行驶小船和船民乘坐三轮摩托车的不安全因素。二是船舶过闸做到了简单便捷。避免了船员来回两次往返办理过闸手续。每次过闸可节省船民约10公里的路程，至少40分钟的时间。三是提升了船闸运行效能。船民办理过闸手续程序繁琐，有时会出现闸等船的现象发生。以口岸船闸为例，每闸放船速度平均为23分钟，2012年放闸最多的一天共放53闸次。如全部以ETC过闸方式运行，最多一天可放闸62.6次，可比原调度模式放船速度提高18%。四是降低了船舶运输成本。船民每次上岸办理过闸手续，乘坐小船和三轮摩托等交通工具的费用合计需30元。按2012年口岸船闸单个船舶过闸次数最多的407次计算，全年最多可为船民节省12210元交通费。五是提升船闸管理水平。船舶便捷过闸系统的实施能够推进“钓鱼竿”问题的解决和船闸调度无纸化的进程，改进管理方式，实现节能减排。六是规范了船闸内部管理。船民不再需要上岸办理过闸手续，也就无需面对因办理程序繁琐而滋生的“黄牛”，从源头上杜绝“黄牛”的存在。

水上ETC在口岸船闸的试点成功，为水上ETC在其他船闸的推广打下了良好的基础，也推动了船联网技术的发展，水运信息化必将引领水运的现代化。