基于Web的船舶信息集成管理系統的設計及實現

寧小敏 陽 斌 王 奕 謝 偉

中國艦船研究設計中心，湖北武漢 430064

基于Web的船舶信息集成管理系統的設計及實現

寧小敏 陽 斌 王 奕 謝 偉

中國艦船研究設計中心，湖北武漢 430064

針對目前國內船舶各類業務信息系統獨立及缺乏綜合集成的問題，本文提出了一種基于Web的船舶信息集成管理系統。該系統采用統一的信息管理支撐平臺，將各類數據采集及處理，實現了船舶導航氣象和機艙監控數據動態采集、船務管理、公共信息管理等業務應用的綜合集成，并以B／S方式進行綜合信息發布。該系統已在多艘巡邏艦及海事船中得到成功應用，工程實踐表明該系統具有較強的實用性和良好的可擴展性。

機艙監控；船舶導航；數據采集與監控；信息集成

1 引言

船舶的信息化和自動化管理是船舶設計未來的重要發展趨勢之一。隨著信息技術的迅速發展，傳統的船舶自動化系統正在向船舶信息集成化方向發展，其核心是利用計算機、網絡通訊、自動控制等技術，將通信設備、導航設備、機艙監控、船務管理、視頻監視系統等相對獨立的分系統納入到統一的船舶網絡系統中，實現信息集成［1］。目前國內船舶的各類業務應用普遍處于分離狀態，缺乏統一的信息集成管理支撐平臺，難以靈活地在不同部位獲取綜合性的數據，這導致工作效率和對緊急事件反應速度的下降；同時，由于船舶上的各種業務信息獨立，且各業務子系統采用不同的技術規范、體系架構和設計開發語言，對于不同型號的船舶信息需求，往往需要重新設計開發系統，耗費大量的人力及開發時間［2］。

本文針對以上問題，提出并實現了一種基于Web的船舶信息集成管理系統。該系統通過接口模塊將各類數據采集并處理后，形成統一的信息管理支撐平臺，實現船舶導航氣象和機艙監控數據動態采集、船務管理、公共信息等業務應用的綜合集成，并以B／S方式進行綜合信息發布，接入船舶網絡中的任何計算機，只需使用瀏覽器即可實現基于 Web的船舶信息管理［3-4］。

2 系統總體框架

本系統主要采用B／S的3層體系結構：動態數據采集及數據持久層、業務邏輯中間件層（信息集成管理系統服務端）和客戶端層（包括Web客戶端和Java Bean），利用分布式中間件服務，實現數據模型、顯示、邏輯控制的分層，保證系統設計簡潔、清晰。系統體系結構如圖1所示。

動態數據采集子系統及數據持久層是整個系統的基礎，負責采集導航設備（如DGPS／GPS、風速風向儀、測深儀、電羅經、計程儀等）實時數據［5］、機艙實時監控信息（如主機／輔機轉速、燃油艙液位、主機滑油壓力、綜合報警信息）［6］，并實現后臺的數據存儲。船舶信息集成管理系統服務端實現業務邏輯的處理，一方面同動態數據采集子系統通信，完成數據的接收、處理及存儲管理，另一方面通過與遠程客戶端進行數據交互。客戶端層實現綜合信息發布及業務管理。

系統的主要工作流程如下：對于實時性要求較高的數據（如導航數據、機艙監控數據），動態數據采集子系統實時采集導航設備及機艙監控的數據，通過Socket接口與遠程Web客戶端通信（內嵌 Java Applet及 Ajax 技術）［7］， 實現動態數據的實時顯示及刷新；對于非實時數據（如船務管理、公共信息等），客戶端通過RMI接口實現與船舶信息集成管理系統服務端通信。

3 船舶信息集成管理系統的設計

本節將詳細描述基于Web的船舶信息集成管理系統的設計。首先介紹系統的主要功能組成，接著描述系統服務端的設計，最后是Web客戶端的設計。

3.1 系統功能組成

本系統實現船舶動態數據采集及顯示、船務管理、公共信息等業務應用的綜合集成，圖2所示為系統的功能組成圖，其主要功能模塊如下：

1）公共信息 主要包括文章查詢、公告欄、最新消息、公用知識庫、今日天氣、論壇交流和生活娛樂、監視監視系統／光電取證系統的集成等；

2）動態數據采集及顯示 包括機艙監控數據實時采集及顯示、導航氣象信息實時采集及顯示；

3）船務管理 包括人事管理、維修保養計劃和設備備品／備件管理等；

4）后臺管理 僅供系統管理員對系統的后臺數據進行管理，包括管理員密碼修改／注銷、系統訪問權限管理、數據管理。

3.2 系統服務端設計

系統服務端是整個船舶信息集成管理系統的核心節點，采用面向對象及模塊化的設計模式，保證系統的可擴展性，主要UML類如圖3所示［8］。

對于非實時數據，每個模塊使用單獨的Manager處理，以上模塊通過JDBC接口從數據庫讀取信息，并作為RMI Server注冊到服務器中，Web客戶端利用 Java Bean［9］，通過遠程調用 RMI接口實現與遠程服務端程序通信。

動態數據采集子系統實時采集導航設備及機艙監控的數據，數據通過Socket接口發送到遠程Web客戶端，其中客戶端導航信息的顯示采用基于XML的Ajax技術實現動態更新，由于機艙監控需要圖形化的儀表動態顯示，客戶端采用Java applet方式；系統服務端主要采用MonitorServer模塊處理動態實時數據，該模塊在固定的端口監聽客戶端連接請求，連接請求建立后將數據發送到客戶端。

3.3 Web 客戶端設計

由于本系統的設計采用業務邏輯與視圖分開的方式，如果用戶對客戶端視圖有特殊需求，可根據用戶的要求，簡單地更改視圖部分，系統總體架構可保持不變，從而保證系統良好的可維護性。

導航數據要求Web頁面能及時地更新并顯示數據，傳統的請求／響應的方式需要進行整個頁面的刷新，Ajax技術提供與Web服務器異步通信的能力；機艙監控客戶端采用Java applet實現，每個applet啟動一個接收線程實現與系統服務端通信，獲取數據后對機艙監控圖形化的儀表進行動態更新。

4 應用實例

在具體實現中，系統的UML建模工具使用Rational Rose 2003， 開發平臺為 Java 1.6.0，Web服務器使用Tomcat 4.1.24，后臺數據庫采用MS SQL Server 2000。目前該系統已在成功應用在某型的多艘巡邏艦的設計中。

在瀏覽器中輸入Web服務器的地址，進入客戶端的主界面，如圖4所示。首頁頂端為系統功能導航條，其中艦務信息、機艙監控、監視系統視頻和后臺管理要求授權，后臺管理功能只供系統管理員操作使用，對后臺數據進行管理維護；導航氣象信息實時顯示經度、緯度、時間、航向、水深、風速、風向等導航信息。

圖5所示為機艙監控的主機／輔機實時轉速圖，實時動態顯示所有主機及輔機的轉速。該圖上方為機艙監控的功能導航條，包括燃油艙液位、冷卻水水溫、主機滑油壓力等，另外油料使用分析和航行里程預測可提供實時數據分析處理功能。

5 結 論

本文提出并實現了一種基于Web的船舶信息集成管理系統。該系統實現船舶導航氣象和機艙監控數據動態采集、船務管理、公共信息、后臺數據管理等各類船舶業務應用的綜合集成，接入船舶網絡中的任何計算機或顯控臺，只需采用客戶端的瀏覽器即可實現基于Web的船舶信息集成管理。實際的工程應用表明，該系統具有實用性較強、系統可靠性高、以及擴展性靈活等優點。

［1］汪思源.船舶綜合管理控制一體化系統的研究［J］.工業控制計算機，2005，18（11）：34－35.

［2］錢曉江.船舶集成平臺管理系統和船岸一體化［J］.上海海事大學學報，2006，27（1）：53－57.

［3］黃小孟，劉磊.基于Web的遠程監控系統設計與實現［J］.計算機工程與科學，2004，26（2）：97－102.

［4］倘洪儒，劉大年.基于Internet的遠程監控系統技術研究［J］.測控技術，2003，22（4）：48－53.

［5］何祖軍，郭善寧，張香梅.綜合艦橋SCADA系統設計［J］.船海工程，2008，37（6）：107－110.

［6］楊文菊，孟憲堯，韓新潔.雙冗余網絡型船舶機艙監控系統［J］.大連海事大學學報，2003，29（4）：35－37.

［7］SCHUTTA N T，ASLESON R.Ajax與 Java高級程序設計［M］.北京：人民郵電出版社，2007.

［8］伍星，陳進，李如強.基于Web的設備遠程監測與診斷系統 UML 模型［J］.計算機工程，2004，30（14）：27－28.

［9］ROMAN E.Mastering enterprise Javabeans and Java 2 platform enterprise edition［M］.John Wiley and Sons Inc.，2001.

Design and Implementation of Web-Based Ship Information Integrated Management System

Ning Xiao－min Yang Bin Wang YiXie Wei

China Ship Development and Design Center， Wuhan 430064， China

This paper proposes a web－based ship information integrated management system.A uniform information management supporting platform is constructed in the system.It integrates with data acquisition of marine navigation devices and engine room，ship management，and common information management.Ship information can be acquired through the popular Browser ／Server method.The system has been successfully applied to several patrol and maritime ships.It possesses several merits， such as good practicability and scalability， which has been proven in the engineering practice.

engine room monitoring； ship navigation；supervisory control and data acquisition； information integration

U662.9

A

1673－3185（2011）03－99－04

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.021

2010-07-29

寧小敏（1978－），男，博士研究生。研究方向：艦船平臺信息化。E-mail：ningxm＠hotmail.com

陽 斌（1973－），男，高級工程師。研究方向：艦船通信技術、艦船平臺信息化。