Маркировка и идентификация лесоматериалов
Актуальность проблемы и новые решения
В последнее время в Российской Федерации на высшем государственном уровне большое внимание уделяется электронному учету древесины.
На основании поручений Президента России от 7 мая 2013 года № Пр-1037 профильными ведомствами были подготовлены изменения в нормативно-правовых актах Российской Федерации, которые вступили в силу 1 февраля 2014 г. на основании Федерального закона Российской Федерации от 28 декабря 2013 г. №415-ФЗ «О внесении изменений в Лесной кодекс Российской Федерации и Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях».
Основные изменения, внесенные в соответствии с 415-ФЗ, касаются Лесного кодекса РФ, в котором появилось сразу несколько новых глав, касающихся создания единой государственной автоматизированной информационной системы (ЕГАИС) учета древесины и сделок с ней (глава 2.3 ЛК РФ), введения новых правил учета и маркировки древесины (гл. 2.1 ЛК РФ) и введения новых требований к транспортировке древесины и учету сделок с ней (гл. 2.2 ЛК РФ).
Хотелось бы отметить, что 415-ФЗ предусматривает принятие нескольких новых подзаконных нормативно-правовых актов, без которых он не может действовать. Также нужно отметить, что закон вступает в действие постепенно и, соответственно, принятие необходимых подзаконных актов также разнесено по времени.
Одним из наиболее важных для отрасли нормативно-правовых актов (согласно 415-ФЗ), который должен быть принят Правительством Российской Федерации и вступить в действие 1 января 2015 года, является документ, определяющий порядок маркировки и требования к маркировке древесины ценных лесных пород (дуб, бук, ясень), а также информацию о маркировке, представляемой в ЕГАИС. Важность этого документа заключается в том, что он определяет очень серьезную финансовую составляющую реализации названного закона.
Дело в том, что выбор метода маркировки древесины может существенно повлиять на стоимость его внедрения, дальнейшей эксплуатации и обслуживания как для государства, так и для лесопользователей. В настоящее время известны как минимум две технологии, которые имеют шанс быть выбранными для маркировки древесины ценных лесных пород (с учетом требований п. 3 гл. 2.1 ЛК РФ об обеспечении возможности нанесения и считывания сведений о маркируемой древесине с использованием технических средств). Первая из рассматриваемых технологий основана на использовании специальных меток с визуальной и алфавитно-цифровой информацией, которые прикрепляются к торцам кряжей древесины ценных лесных пород. Примером использования этой технологии может служить пилотный проект региональной системы учета и контроля оборота древесины в Краснодарском крае, реализованный в 2008 году. В этом проекте использовались специализированные пластиковые бирки зарубежного производства, предназначенные для маркировки древесины твердолиственных пород; эти бирки забивались специальным молотком в торец кряжа.
На поверхности бирок был нанесен рисунок, текстовая информация общего характера и уникальный 12-значный код, который дублировался в виде штрихового кода (что обеспечивает возможность идентифицировать промаркированный кряж с помощью сканера штриховых кодов). Уникальность кодов бирок, использованных при маркировке, дает возможность отслеживать перемещения промаркированного кряжа от вывоза из леса до учета при вывозе на экспорт или переработку в РФ.
Необходимо также отметить, что в этом проекте для организации автоматизированного учета использовался широкий спектр специализированного оборудования (защищенные терминалы сбора данных, электронные измерительные вилки и высотомеры, мобильные и карточные принтеры и т. д.), а также целый набор специализированного программного обеспечения.
Вторая технология также основана на использовании меток, которые прикрепляются к торцам кряжей деревьев ценных лесных пород, однако принципиальным отличием от первой технологии является использование для маркировки лесоматериалов специальных RFID-меток*, выполненных в виде гвоздей, которые забиваются в торец бревна. Метки изготовлены из радиопрозрачного материала и снабжены RFID-транспондером, позволяющим хранить данные и осуществлять их беспроводную передачу. Примеры использования этой технологии неоднократно демонстрировались на различных профильных выставках и форумах, например на международном форуме по нанотехнологиям Rusnanotech.
Особенностью технологии является возможность бесконтактного считывания информации с метки с довольно большого расстояния (до пяти метров), за счет чего возникает возможность потокового чтения специализированной антенной, например при прохождении транспортным средством с промаркированной древесиной таможенного поста или иного пункта учета.
Необходимо понимать, что выбор одной из вышеуказанных технологий в любом случае будет связан со значительными финансовыми затратами как для государства, так и для бизнеса. Это обусловлено необходимостью создания инфраструктуры, позволяющей обеспечить со стороны государства учет и контроль распространения и использования меток для маркировки (по аналогии с акцизными марками), и необходимостью использования дорогостоящего специализированного оборудования (терминалов сбора данных, RFID-считывателей и т. д.), а также довольно высокой стоимостью самих меток (3-4 руб. за пластиковую бирку без RFID и 12-15 руб. за RFID-бирку). Также возникают вопросы, связанные с тем, что бирки для маркировки производятся за рубежом и защищены международными патентами. С учетом вышеизложенного трудно предположить, пойдет ли государство на подобные существенные вложения в автоматизацию учета в лесной отрасли или внедрение обязательной маркировки ценных пород дерева будет отложено на неопределенный срок.
Рис. 1. Образец инструмента для
нанесения точек маркера на
поверхность
Однако надо сказать, что в России сегодня ведутся исследования, которые могут позволить существенно сократить затраты на маркировку древесины. В частности, летом этого года в Роспатент была подана патентная заявка на довольно оригинальный метод маркировки и идентификации лесоматериалов.
Суть метода заключается в использовании уникальности рисунка текстуры древесины и оригинального способа обработки изображения поверхности древесины за счет нанесения на ее поверхность специального оптического маркера. В качестве участка поверхности материала, на который будет наноситься оптический маркер, выбирается поверхность торца бревна или бруса, обычно представляющая собой ровный плоский срез или спил, на котором хорошо виден природный рисунок структуры древесины в виде годовых колец.
Рис. 2. Пример нанесения точек маркера на поверхность
торца бревна
Рис. 3. Определение области поверхности торца бревна
для формирования набора идентификационных данных
Рис. 4. Принцип формирования набора
идентификационных данных
Маркер - это три точки, являющиеся вершинами условного неравностороннего треугольника, один из углов которого 90°. Такая форма маркера позволяет точно определить область поверхности, которая в дальнейшем будет использоваться для формирования набора идентификационных данных (ИД) для промаркированного бревна или бруса, а также позволяет в дальнейшем упростить обработку изображения полученной области поверхности.
Точки оптического маркера предлагается наносить на торец путем вдавливания поверхности лесоматериала ударным способом, с помощью специализированного инструмента в виде шаблона из твердого материала, например металла. Образец инструмента для нанесения оптического маркера приведен на рис. 1.
Нанесение маркера должно выполняться посредством однократного удара инструмента в торец бревна или бруса таким образом, чтобы после соприкосновения с инструментом на поверхности остались три вмятины одинаковой глубины и формы (см. рис. 2, точки 1, 2 и 3).
После нанесения маркера на поверхности торца можно точно определить область поверхности бревна или бруса, которая в дальнейшем будет использоваться для формирования набора идентификационных данных (ИД) для промаркированного бревна или бруса (см. заштрихованную область на рис. 3).
Далее набор идентификационных данных предлагается формировать следующим образом. Они должны состоять из шести одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит набор относительных координат пересечений линий годовых колец и воображаемой линии вектора, проходящего через область поверхности, выделенную оптическим маркером.
Графическая иллюстрация принципа формирования набора идентификационных данных представлена на рис. 4, а в табл. 1. приведена последовательность формирования набора ИД согласно принципу формирования ИД, показанному на рис. 4.
Таким образом, сформированный набор идентификационных данных для приведенного примера будет выглядеть следующим образом:
[7,15,35,60]
[10,38,90]
[10,19,31,50,90]
[3,9,19,40,50,90,97]
[3,10,25,45,62,90]
[10,35,50,60,72,80,88,95]
После того как набор идентификационных данных сформирован, он сохраняется в электронной базе данных, чтобы в дальнейшем обеспечить возможность проведения процедуры идентификации промаркированных единиц лесоматериала. При проведении процедуры идентификации можно использовать комплексный критерий, который позволяет оценить степень совпадения полученного набора идентификационных данных с одним из наборов, хранящихся в электронной базе данных.
Комплексный критерий, например, может быть следующим:
- общее количество точек пересечения, зафиксированное во всех массивах идентифицируемого набора, не должно отличаться от исходного более чем на две позиции;
- общее количество точек пересечения, зафиксированное в одном из массивов набора, не должно отличаться от количества точек пересечения в исходном наборе более чем на одну позицию;
- относительные координаты любой точки пересечения не должны отличаться от относительных координат аналогичной точки исходного набора ИД более чем на одну часть в обе стороны.
Пример сравнения наборов по предложенному комплексному критерию приведен в табл. 2.
Таким образом, в случае соответствия наборов идентификационных данных по всем трем подкритериям можно заключить, что наборы совпадают до такой степени, что их можно считать идентичными.
Подобный подход с использованием комплексного критерия позволяет наиболее гибко подходить к процессу поиска совпадения наборов и учитывать возможные помехи, например, при получении цифрового изображения поверхности древесины.
Необходимо отметить, что у набора идентификационных данных, формируемого в рамках предложенного способа, минимальный размер и четкая структура, за счет чего можно обеспечить существенное ускорение поиска наборов ИД в электронной базе данных, например, выполнив предварительную выборку данных по размеру набора и размерам отдельных элементов набора.
Предлагаемый способ нанесения оптического маркера ударным способом, с помощью специализированного ручного инструмента, не требует использования расходных материалов, сложных технических приспособлений для маркировки и привлечения квалифицированного персонала, за счет чего обеспечивается низкая себестоимость маркировки.
Имеются основания полагать, что в случае реализации предложенного метода себестоимость создания системы для маркировки и идентификации лесоматериалов будет весьма низкой. При реализации метода, скорее всего, будут использованы результаты уже проведенных исследований. Например, для определения координат пересечения можно применять методы обработки цифровых изображений торца бревна с целью выделения на изображении характерных признаков годовых колец (предложены в статье Automatic counting of annual rings on Pinus sylvestris end faces in sawmill industry, опубликованной в журнале Computers and Electronics in Agriculture в феврале 2011 года).
Сергей ПИКИН, консультант ООО «ПолиСОФТ Консалтинг»
