谈物联网技术在船队管理中的应用

中石油京唐液化天然气有限公司 张鹏飞

大连海事大学航海学院 郝庆龙

谈物联网技术在船队管理中的应用

中石油京唐液化天然气有限公司 张鹏飞

大连海事大学航海学院 郝庆龙

由于船队管理中的船舶、船员以及船舶货物管理受内外因素影响较大，使得船队管理成为各大远洋运输公司日常管理工作中较为繁杂的一项工作。为进一步规范上述管理，引入物联网这一新兴技术，通过介绍物联网体系结构，将其和实际运营中的船舶管理、船员监管和货物管理相结合，深层挖掘物联网的优势特点，为公司的船队管理提出一条新思路和新颖的管理模式。

物联网；船队管理；安全

一、物联网定义及简介

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet of things”，含义就是物物相连的互联网。早在1995年，比尔·盖茨在出版的The Road Ahead中首次提到“物联网”，称它为连接“物”的网络。[1]物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络。[2]

从“物联网”概念的正式提出到如今的二十余年间，物联网已经应用于社会生活的多个领域。从产业链看，物联网可广泛应用于工业自动化生产，智能电力供应和管理，农产品自动维护和管理，食品、物品在运输存储中的质量管理等，这些功能为人们带来了美好的前景。

物联网在公司运营管理中显现出来的优越性，完全可以移植到船队管理工作中。通过射频识别、红外感应、全球定位系统、机关扫描、各类传感器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，从而实现对船队的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

二、物联网体系结构

物联网体系结构按功能划分，从下到上依次有三个层次，即感知层、传输层和应用层。如图1所示。

1. 感知层

该层主要的功能为感知和识别物体，采集和捕获物体及其环境的相关信息。它包括各种具有感知能力的设备和网络，如各种传感器、近程通信的无线传感器网络（WSN）、RFID标签和读写器、M2M终端、视频采集器终端等。

2. 传输层

该层主要功能为传送和处理物联网数据，其中包括现有的有线、无线通信网，以满足数据的高带宽、远距离传输要求，还包括网关设备，以实现感知层和通信网络的互联和协议之间的转换。传输层还包括感知数据管理和处理。

3. 应用层

其功能为利用经过传送和分析处理的感知数据，为用户提供丰富的应用服务。中间件则是为物联网应用提供基础的公共服务系统的平台系统。

通过底层感知终端的船舶实时状态、货物情况和船员状态，将其数据经过分析、分类和整合，通过公共网关，经过互联网传输，录入相应的管理数据库，经过和之前已经存储的信息比对，发现船舶、货物和船员管理存在的问题，提出这些问题的解决方案，预防类似问题的再次出现，提高船队管理的效率和安全。

图1 船队管理的物联网体系结构

三、物联网在船队管理中的具体应用

船队管理工作主要包括船舶管理、船员管理和货物管理三个内容。船舶运营期间，船舶公司须对船舶航行水域的安全状况、船舶的结构、船舶抵港时间等进行监管，对船员的健康状况、业务水平和证书有效期等进行监管，对货物在运输过程中的包装、湿度、船舱压力等进行监管。这些监管工作可以依托于物联网，通过各种传感器、GPS定位系统、互联网等传输到船舶公司，从而提高监管效率，创造更大效益，提高船舶公司的竞争力。

1.船舶管理

船舶是海上货物运输的主要载体，在船舶运行期间，公司需要对船舶的所处位置、船舶航经水域、船舶的进出港时间等即时信息进行监管。通过以上监管，船舶公司可以及时安排船舶代理、货物代理，为船舶进出港作准备。通过这样的优化管理，可以节约大量船期，减少船舶在泊位等待时间。当船舶航经特殊水域，例如海盗经常出没水域、军事演习区域、恶劣天气地区等，公司通过物联网可以与航经上述区域船舶进行信息交换。当船舶驶入海盗区域，船舶通过GPS或北斗定位系统，将船舶所在位置传输到公司服务器，由服务器对信息进行处理，返还给船舶驾驶人员信息，以提醒船员仔细瞭望。公司服务器收集海上天气信息，为船舶航行提供驾驶最佳航线，避免恶劣海况对船舶、货物造成严重经济损失。当船舶在海上遇难或者船舶处于固定船位不再更新时，服务器将通过短信、邮件、报警等方式通知公司，以达到及时救助或协助救助，将损失降到最小。

2. 船员管理

船舶在海上航行，人是决定船舶安全和货物安全的主导因素。驾驶人员的业务水平直接导致船舶是否行驶在正确航线上，并且在船舶会遇过程中，驾驶人员的船舶操纵水平，会直接影响船舶避碰效果的好坏。

同时，在外海航行会受到船舶医疗条件的限制，不能像陆地医治那么及时，船员的身体状况也备受关注。由于在船缺乏锻炼，并且受值班的时间安排限制，船员的作息时间会影响其健康状况，公司需要对船员的业务水平和健康状况进行监管。例如，通过在驾驶台和机舱值班室安装打卡器，记录值班人员交接班时间，以便对船上人员进行考核。并且通过船上网络传输到船公司服务器，与预先设定好的值班人员数据进行匹配。如与预先设定数据不能匹配，则证明值班人员未按时工作，服务器则会自主向船长、公司领导发送通知信息，并将事件记录，作为考核数据。船员健康状况同样可以监测，船上医务室的测量仪器可以通过数据传输系统，将数据传入船上数据处理计算机，最终通过网络将数据传输到服务器。通过各种测量仪器，测量船员的体温、血压、脉搏、视力等，将测量结果直接通过船上设备和网络传输到公司服务器。对船员的健康测量结果进行分析统计，向测量结果不在健康值范围内的船员发送健康通知，如对血压偏高的船员，通过发送通知，建议其食用低脂肪的食物。对健康状况不能胜任船上工作的船员，及时进行更换，以保证其健康不至恶化，并确保船舶和货物安全。

3. 货物管理

船舶运营主要任务是将货物运送目的地。然而海上运输的货物种类繁多，包装、规格、特性、装运方式等各不相同，具有不同的特性和装运要求。为了安全及便利货物运输，必须充分了解货物的基本特性。但是船员日常工作、值班任务繁重，在货物管理方面难免会有疏漏。为了货物的运输安全，需要借助各种传感器材，依托于物联网平台对货物进行智能监管。例如货物由于成分和结构不同，货物当中含有亲水基团以及货物结构疏松多孔，使得货物具有吸附或散发水分的性质即吸湿和散湿性，如棉、麻、茶等物品。在运输中，货物含水量过多，会造成货物潮解、溶化、分解、生霉等变质现象，为防止货物吸湿变质，需要熟悉各种货物的安全含水量，加强温、湿度控制和采取防潮措施。如在货舱中加装温度、湿度传感器，及时测量货舱温度、湿度信息，并将数据传输到物联网的服务器进行分析处理，将结果及时反馈给船上负责人员。如果货舱温度湿度超出允许值，将发送报警信息给船公司主要负责人和船长。

又如某些货物具有热变性，即货物因温度变化后引起形态变化的性质。有些散装货物如煤炭、矿砂等，如果水分含量较高，在低温条件下会冻结成块。有些低熔点货物在超过一定温度范围后，在形态上会发生变化，如软化、变形、粘连、熔化等。货物热变后，虽在成分上未发生质的变化，但容易造成货损、倒垛、沾染其他货物、影响装卸作业等后果。货物热变与含水量、熔点、外界温度等因素有关，在运输中应采取控制货物含水量、低熔点货物装载于阴凉低温舱位、适当控制温度等措施。上述措施可以依托物联网控制实施，在货舱安装温度传感器，将货舱温度传输到服务器，根据不同装载货物性质进行处理，将结果发送给值班人员，以保证货物载运过程中的质量及安全。

四、结束语

物联网在船舶管理中的应用在国内具有较大的市场。物联网在公路交通中的应用技术已经很成熟，建议将陆路交通的物联网管理有选择性地移植到船队管理体系中，这样不仅可以节约大量的人力，而且可以更加充分发挥管理中的高效、便捷、安全、准确等优点。

建立一个多方共赢的商业模式，是推动物联网发展的关键问题。只有尽可能让参与船队管理的物联网各个环节都从中受益，获得相应的经济效益，才能促进加大船公司对物联网技术的投入，并实现良性循环，从而更好地促进物联网技术在船队管理中的应用，促进船舶智能化发展和精细化管理。

[1]黄忠秀.船舶运输控制系统[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2]陆月,张欣,渠继东.物联网技术在船舶行业上的应用前景[J].科技传播,2012(17):213-214.

10.16176/j.cnki.21-1284.2015.11.002