基于物联网的远洋渔船作业管理系统研究与应用

摘要

目前，科技发展突飞猛进，物联网技术在这样一个时代背景下，迅速崛起，然而在远洋渔船中，相关技术的应用还不是很普及。信息技术在物联网技术中有着比较重要的地位。信息技术在商船上的应用相对较多，但远洋渔船上的数据处理方式还是比较原始。信息技术有着非常好的优势，比如信息的存储、处理方面，它也尤其深受企业管理层的青睐。基于物联网技术的现代化船上关键设备监控、运营管理、智能化的生产服务等逐渐引起人们的关注。物联网技术在船舶上的应用，涉及到RFID技术、ZigBee无线组网技术、传感器技术、数据存储和处理等技术。相关技术的综合应用不仅对船舶物联网的建设有重大意义，对物联网技术本身的理论研究也有很大的促进作用。目前，物联网相关技术在船舶行业中的应用仍处于发展阶段，在数据协议标准化、硬件接口等方面还存在许多亟待解决的问题。
　　海洋资源丰富，是各国竞相保护和争夺的重要资源。我国是世界上最大的渔业捕捞国和海产品消费国，本项目的研究与应用将发挥高新技术对远洋渔业发展的支撑作用。远洋渔船由于自身的特点和各种外部因素的制约，其在信息化建设水平和管理理念较其他行业还存在一定差距，开发一个信息管理系统来实现对渔获物的信息化管理，能大大提高工作人员的工作效率，以及有助于决策者们做出正确决策。将先进技术渗透到远洋渔业是发展的必然趋势。本文在分析了物联网的三层架构的基础上，结合企业需求，以及目前国内外对远洋渔船信息化管理的研究和应用现状，提出了基于物联网技术的远洋渔船作业管理信息系统的架构。结合开创公司的实际需求，梳理出基于物联网的远洋渔船作业系统的功能需求，并设计了具体的实现方案。
　　根据开发设计的具体要求，论文首先介绍了相关理论技术，对数据库的设计原则、系统的架构等方面进行了详细论述，对系统的流程和功能需求进行了全面分析，设计出符合公司需求的作业信息数据库。此外，还认真研究了相关技术在国内外的研究和应用现状，也给后续的开发工作提供了技术上的参考和支撑。
　　利用面向对象的C＃开发语言的优势，从远洋渔船的实际情况出发，结合渔船的作业特点实现了每个功能模块的详细设计。本系统主要包括各类日志的管理模块、渔获物出库模块、物料申请模块等。实现了各类日志、报表电子化，满足了企业管理需求。此外还对船岸一体化的设计与实现做了简单介绍。由于渔船环境的限制，传统的使用串口连接上位机和下位机的方式不利于无线射频识别的数据与上层应用系统的融合，因此使用RFID中间件技术作为原始数据和上层应用之间的桥梁，有着非常重要的作用。本系统开发了一种渔获物出库管理系统以统一数据格式向上层提供数据。本文对相关技术进行了分析，并且详细介绍了远洋渔船渔获物出库管理系统的RFID中间件的构建，采用RFID中间件技术能更好地管理渔获物出库的相关数据。将RFID技术应用于渔获物的出库管理，有利于渔获物源头数据的建立。
　　文章还探讨了RFID电子标签的防碰撞情况。目前，阿罗哈算法和二进制树算法是解决标签防碰撞问题的主要算法。本文着重分析了二进制搜索算法，二进制搜索算法是一种确定型算法，从本质上说是逐次比较。返回式二进制算法是在二进制算法中的一种算法，本文分析比较了几种二进制算法的优劣，主要是二进制算法、后退式二进制算法、固定帧时隙算法等。根据实际应用情况，我们可以选择不同的算法，比如，当出入库时的标签数目比较固定，我们可以选择固定帧时隙算法，且选择与标签数目接近的帧长。
　　在解决一系列问题后，本文还给出了系统应用的设备的参数的选取情况、应用效果及运行情况。本系统中设备参数的选取主要涉及标签参数的选取和阅读器参数的选取以及天线的配置情况。运行效果主要是渔获物出库管理模块的运行情况。
　　系统是按照国际标准实现了系统的各个功能，并且各接口、协议等都是标准化的。本系统具有操作简单方便、维护成本低、界面友好、数据处理能力强的特点。对系统稍加处理，可扩充到整个远洋渔船船队的信息管理和信息共享，具有较高的实用价值。远洋渔船作业信息管理系统的应用，提高了作业信息管理的信息化水平，大大提高了工作效率和管理水平，加强了企业的竞争力。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的研究内容

第二章 系统的需求分析与作业流程

2.1远洋渔船的作业系统的需求分析

2.2系统的作业内容与流程

2.3相关理论及技术

第三章远洋渔船作业管理信息系统的详细设计

3.1系统的设计目标和设计原则

3.2远洋渔船作业管理信息系统的总体架构设计

3.3 数据库设计

3.4 远洋渔船作业信息管理系统的设计

3.5 船岸信息交互的设计

3.6中间件的设计

3.7本章小结

第四章 系统实现过程中的关键技术

4.1系统应用中存在的关键问题

4.2RFID标签防碰撞算法

4.3 RFID相关设备的工作情况

4.4 渔获物出库系统的运行效果

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢