海洋維權信息系統總體架構

梁小光，陳 峻

(中國電子科技集團公司第七研究所，廣東廣州510310)

0 引言

單一、孤島式的信息系統已逐漸被充分互聯互通的體系所取代。以網絡為基礎，以信息為紐帶，以信息系統為平臺，連接相關各要素，實現要素間有機協同，從而形成體系化能力，是目前各個行業或領域漸已實現并仍在不斷發展的方向。海洋維權是國家的重大問題，通過信息系統，連接海洋維權各種要素，構建體系化海洋維權能力，是海洋維權裝備與系統發展的重要方向。本文的目的在于給出海洋維權信息系統的總體架構，從頂層上對海洋維權信息系統的體系加以規劃和描述，形成海洋維權信息系統的頂層視圖。

這里所提系統是概念化復雜系統，是指海洋維權信息系統的整體，或系統之系統。因此，本總體架構設計重點在于系統的框架結構，而非實體系統的設計細節。

1 海洋維權信息系統的使命任務

海洋維權信息系統的使命是組織運用各種海洋維權資源，對海洋重點、熱點區域海上目標進行監視和預警，為海上維權行動提供通聯保障和信息支援。具體任務包括:

(1)海洋維權預警監視

利用海天海洋監視手段對島礁、海上設施以及重要目標進行監視，發現變化和異常，為海洋維權行動提供前期預警。

①島礁監視:包括島礁的自然變化監測和人為侵占監視，利用海天海洋監視手段對島礁進行監視，發現并監測島礁的自然變化和人為侵占痕跡;

②上設施監視:對海上石油勘探、開采等進行監視，發現異常動向;

③重要目標監視:對重點、熱點海域海上艦船進行監視，識別目標類型。

(2)海洋維權行動指揮

①海洋維權態勢感知:利用海天海洋監視手段對任務海域進行監視，感知任務海域態勢;

②海洋維權指揮協同:指揮中心對海洋維權平臺進行指揮和調度，海上維權編隊協同，海洋維權船、機協同，以及海洋維權船或編隊與海軍艦船或編隊協同。

(3)海洋維權業務保障

①海洋基礎信息資源服務:海洋地理信息、氣象水文信息等服務;

②海洋維權目標基本信息服務:目標對象海上警衛力量(人員、平臺)信息、海上設施信息;

③海洋維權平臺勤務調度保障:海洋維權船勤務調度，海洋維權飛機勤務調度。

2 信息系統功能架構

海洋維權信息系統功能上主要由業務功能和技術支持功能兩大類13個功能系統組成，如圖1所示。

圖1 信息系統功能組成架構

(1)業務功能類

①目標信息整編

整理編輯島礁、海上船舶以及海上設施等海上目標的基本信息，形成標準化的數據，入庫保存，并對其進行刪除、修改等維護管理;

②法規信息處理

對海洋維權法規信息進行數字化，形成標準化海洋維權法規數據，入庫保存，并對其進行刪除、修改等維護管理;

③信息匯集

接收海洋維權相關機構發送的海洋維權指令、海上空中海洋維權平臺發送的海上情況與信息請求以及海洋監視等信息，進行解析等處理;根據訂閱分派規則，分派給相應的要素進行處理和應用;

④監視預警信息處理

匯集海洋監視傳感器及相關部門提供的海洋監視信息，對接收的信息進行處理，發現和識別可疑目標及海洋侵權行動，形成海洋維權監視預警信息;

⑤態勢處理

提取、匯總海洋監視信息，對海洋監視預警、海洋監視平臺上報的位置以及海上目標基本信息等信息進行關聯融合處理，生成海上、空中航跡以及目標分布等態勢，并在海洋地理空間圖形環境中進行顯示;

⑥指揮調度

受理上級機構下達的海洋維權指示和命令，結合海上目標基本信息、海洋地理空間信息、海洋氣象水文信息、海洋維權監視預警信息以及海洋維權資源信息，制定海洋維權規劃、計劃和方案(預案);接收海洋維權現場情況信息，監視海洋維權態勢，下達海洋維權指示和命令;

⑦信息分發與服務

通過點對多點發送、及時通信以及電子郵件等方式，將指示命令、海洋環境預報、海洋監視預警以及海洋維權態勢等海洋維權信息推送給指定的用戶;通過網絡服務方式，提供海洋維權信息服務，支持用戶瀏覽和下載使用。

(2)技術支持功能類

①網絡通信

提供網絡通信服務，并對網絡進行管理，形成海洋維權專用通信網絡，為系統提供基礎網絡通信環境。網絡管理的具體功能包括網絡配置管理、網絡性能管理、網絡流量分析、網絡拓撲顯示、網絡故障管理以及接入認證等;

②數據庫

對系統涉及的各類數據進行維護和管理，為各類業務功能系統提供數據服務。具體功能包括數據庫表空間管理、數據庫數據維護、數據導入與導出、數據庫備份以及數據庫操作審計等;

③海洋環境數據服務

對海洋地理空間、海洋氣象水文基礎及預報數據進行格式解析和轉換等處理，形成標準格式的海洋環境數據;對其更新和維護，提供應用支撐服務;

④安全保密

對系統的網絡基礎設施進行安全監控和防護，操作系統的各類對象進行身份認證，并根據其業務角色進行授權管理和訪問控制，對其操作進行審計，并對存儲和傳輸的信息進行保密處理，從而保證系統的安全運行和信息的安全使用;

⑤時間統一服務

通過“北斗”、“GPS”以及天文報時臺等基準時鐘源獲取基準時間，通過網絡對系統內服務器計算服務設施進行對時;

⑥系統運行管理

其主要任務是對系統用戶及其使用權限進行管理，根據用戶權限提供系統登錄服務;對用戶系統的操作進行審計，對非法操作進行告警;對運行狀態進行監視;對系統應用進行管理，并提供應用服務。

3 信息系統總體技術架構

從體系化集成角度出發，海洋維權信息系統自下而上分為基礎設施、基礎支撐、應用支撐、業務功能以及應用五個層次。下層單元是上層單元的基礎和支撐。

(1)基礎設施層

基礎設施層是應用系統的物理支撐層，是系統運行的物理承載平臺或網絡、設備環境，為系統運行提供硬環境支撐。主要由海洋維權業務專用網絡、計算服務、存儲、安全保密以及時間統一設備等組成。

(2)基礎支撐層

該層是應用系統運行的軟件基礎層，是應用系統的操作系統以及數據管理支撐層，為系統運行提供軟環境支撐。主要包括操作系統、數據庫管理系統、海洋地理空間信息管理平臺等基礎支撐系統。

(3)應用支撐層

應用支撐層是業務功能的支撐以及應用系統運行的支撐，為功能系統提供模型以及處理、信息交換、數據、傳輸等服務，并為應用系統的運行提供公共的安全、時統以及運管等服務。主要信息交換格式解析、目標識別模型與處理、態勢聚合模型與處理、關聯融合處理、各類信息收發與共享服務、各類數據服務、各類傳輸服務等應用支撐單元，以及安全保密、時間統一、系統運管等運行支撐等單元組成。

(4)業務功能層

業務功能層是系統的業務功能實現層，為應用系統集成提供功能單元。主要由海上目標信息整編、法規信息處理、信息匯集、監視預警信息處理、態勢處理、指揮調度以及維權信息分發與服務等功能單元組成。

(5)應用層

應用系統層是業務應用系統層，也是集成系統層，為海洋維權提供業務平臺。其主要由國家海洋維權指揮調度信息系統、海區海洋維權指揮調度信息系統、分區海洋維權指揮調度信息系統、海洋維權船指揮調度系統以及空中海洋維權指揮調度系統等組成。信息系統總體技術架構如圖2所示。

圖2 海洋維權信息系統總體技術架構

4 網絡通信架構

海洋維權網絡通信系統實現海洋維權船內部勤務調度與要素間組網通信、維權船只編隊間通訊與網絡互聯、船只與岸上指揮調度中心通訊與網絡互聯、船只與海洋維權空中平臺通訊與網絡互聯、維權船只與海軍艦船或艦隊間通訊與網絡互聯以及海洋維權船只通用聯絡與應急通信保障。

海洋維權網絡主要由地面固定通信網絡、海上移動通信網絡和機載通信單元組成。

地面固定通信網絡依托國家共用基礎網絡構建。各節點通過網絡路由器接入海洋信息網，實現互聯;節點內配衛星通信設備、短波電臺和數據鏈地面設備等無線通信設備，實現與海上及空中移動海洋維權船和機的網絡互聯與話音通信。配通信控制器，實現無線話音與數據通信和有線話音與數據通信全互聯;從而實現全域、全業務一張網，為建立網絡化的海洋維權業務體系提供一體化的網絡通信支撐環境。節點內部構建內部業務局域網、連接服務器和業務工作站。

在國家和海區兩級指揮調度中心分設一級和二級網管中心，管理網絡通信資源和用戶，配置網絡通信參數，監視網絡通信設備運行情況，統計網絡通信流量，優化網絡通信性能，發現網絡運行故障，保證網絡的可靠運行。

海洋維權船上配衛星通信設備和短波電臺，實現海洋維權船與地面指揮調度中心的網絡互聯和話音通信;配置超短波電臺，形成海洋維權船編隊的自組織網絡;配移動基站和相應地終端，用于船上勤務指揮與調度;配專用話音交換機，實現船上各固定要素間話音通信;通過網絡交換機，構建船上業務局域網，連接船上服務器和業務工作站;配置船載數據鏈設備，實現船機話音通信與數據交換。

海洋維權飛機配機載衛星通信和專用數據鏈設備，實現海洋維權飛機與地面指揮調度中心及海洋維權船的話音通信和數據交換。

海洋維權通信網絡架構如圖3所示。

圖3 通信網絡架構

5 信息架構

海洋維權信息總體上可以分為基礎、指揮調度以及綜合保障3大類20種，其結構模型如圖 4所示。

(1)海洋維權基礎類信息

基礎類信息主要是共性約束性信息，包括海洋維權術語字典、海洋維權分類代碼、海洋維權信息元素代碼、海洋維權資源代碼以及海洋維權信息媒體類別等。

圖4 信息架構

(2)海洋維權指揮調度類信息

指揮調度類信息主要是直接用于海洋維權指揮調度的信息，包括指示命令、計劃方案、固定實施信息、裝備與系統信息、人員信息、態勢信息、現場情況報告以及支援保障請求等。

(3)海洋維權綜合保障類信息

綜合保障類信息主要是保障海洋維權指揮決策和行動的信息，包括海洋監視預警信息、海上目標基本信息(包括島礁基本信息、海上船舶基本信息和海上設施基本信息等)、海洋維權資源信息(包括港口、機場等固定設施信息，裝備與系統信息，以及人員信息等)海洋環境信息(包括海洋地理空間信息和海洋氣象水文信息等)以及海洋維權法規等信息。

6 結束語

信息系統既是開展海洋維權行動重要的手段和工具，也是連接海洋維權各種要素的紐帶。通過信息系統互聯海洋維權各種要素，形成海洋維權體系能力是海洋維權能力建設的重要發展方向;總體架構設計給出了構建海洋維權信息系統的頂層框架結構，是構建海洋維權信息系統的一種總體理念，可以作為實體系統研發與集成的框架性指導和技術約束。本文提出的技術架構是一個開放的架構，原則上講，可以支持從基礎設施到業務功能和應用系統各層的擴展;同時也是一個需要不斷完善和發展的架構，需要根據業務需求的調整和技術的發展而不斷改進和完善。而其中的網絡通信架構，提出了全域、全業務一張網的概念，重點強調了網絡通信的一體化;具體的通信方式和手段是需要根據實際使用環境和業務需求進行集成設計和選擇配置的。

［1］ 麻德明，豐愛平．海島規劃管理信息系統框架設計［J］．海岸工程，2011，30(3)：82 －89．

［2］ 陳峻．公開情報搜集分析系統總體設計［J］．無線電通信技術，2008，34(6)：38 －40．

［3］ 馬春雷，馬麗娜，朱麟．海警指揮信息系統頂層設計方法與內容研究［J］．信息系統工程，2013(7)：34 －35．

［4］ 宋坤，周智海．基于SOA的海洋環境觀測集成系統框架研究［J］．海洋開發與管理，2013(9)：57－60．

［5］ 方朝輝，任酉貴．遼寧省“數字海洋”信息基礎框架構建［J］．科技情報開發與經濟，2013，23(9)：114 －115．

［6］ 白福義，羅曉玲．淺談數字海洋技術支撐體系［J］．氣象水文海洋儀器，2008(1)：7 －11．

［7］ 張新，劉健，石綏祥，等．中國“數字海洋”原型系統構建和運行的基礎研究［J］．海洋學報，2010，32(1)：153－160．

［8］ 夏學知，吳向軍，張子鶴．船舶一體化網絡系統技術研究［J］．船舶工程，2005，27(2)：54 －57．

［9］ 何亞文，蘇奮振，杜云艷，等．海洋信息網格服務平臺的設計與實現［J］．地球信息科學學報，2010，12(5)：680－686．

［10］孔梅，黃海軍，時紅麗，等．海島管理信息系統的設計與實現［J］．地理空間信息，2010，8(5)：100 －102．

［11］楊春英，左艷軍，李敏茹．艦船網絡技術現狀和發展趨勢［J］．艦船科學技術，2011，33(3)：3 －6．