智能航運數據庫群及交換技術研究

陳尚新 葉建鋒

摘 要： 船聯網項目涉及到全國范圍的內河航運數據，需要連通所有省級航運數據中心并接入數據，因此需要具備可擴展性強的航運數據群及交換共享體系。針對船聯網項目中智能航運數據交換共享場景，參考國內外成熟的理論基礎，提出一種星型模式的航運數據部署模式。這種模式可以完成海量航運數據的處理任務，滿足上層航運信息服務的需求，并適應今后不斷增長的航運數據交換共享需求。

關鍵詞： 內河航運； 星型模式； 航運數據庫群； 航運數據交換共享

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）12-18-04

Research on the database group and exchange technology for intelligent shipping

Chen Shangxin1， Ye Jianfeng2

（1. The Information Center of Zhejiang Provincial Transport Department， Hangzhou， Zhejiang 310009， China；

2. Zhejiang Collaboration Data System CO.， LTD）

Abstract： The project of "Internet of Ships" involves nationwide inland river shipping data， needs to connect all provincial shipping data centers and access data， so it is needed to have a strong scalability of shipping data base as well as an exchange and share system. According to the exchanged and shared scene of intelligent shipping data in the Internet of Ships， and referencing to domestic and foreign mature theories， a star-like shipping data deployment mode is put forward in this paper. This mode can perform processing tasks of massive shipping data， meet the shipping information service needs， and meet the needs of the growing shipping data exchange and share in the future.

Key words： inland river shipping； star-like mode； shipping database group； shipping data exchanging and sharing

0 引言

船聯網跨區域智能航運數據庫群及交換平臺的開發，涉及面向海量數據的船聯網數據資源庫群部署交換模式，交換模式的研究對于后期船聯網落地工程的具體架構及實施方案有重要意義。該項研究必須要通過理論與實踐結合的研究思路，確定一種科學、穩定的數據庫群及交換技術。我們通過大量的研究及實踐，最終確定船聯網跨區域智能航運數據的部署及交換采用星型模式[1]。

1 研究方法

跨區域航運數據資源庫群的設計首先需要考慮數據庫群在區域間的部署模式[2]。目前主流的面向共享的數據資源庫群部署采用兩種部署模式。

⑴ 網狀數據資源庫群模式，數據資源點對點進行共享。

⑵ 星型數據資源庫群模式，數據資源通過中心節點進行共享。

我們采用對比法對兩種部署模式的優缺點進行了總結，最終的對比分析結果如表1所示。

從表1可以看出我們的結論：星型結構比網狀結構更加適合于船聯網數據資源庫群部署。

2013年，我們采用該模式對航運數據庫群部署進行了實際部署測試。2014年，又采用了點對點的模式進行航運數據庫群部署的試驗。通過實際的部署對比和總結，確認星型模式具有結構清晰，實施簡易，技術先進，可擴展性強等優點。因此我們認為，星型模式更加適合于航運數據庫群部署。

經過實踐和總結，確定了航運數據的交換與共享采用一個主控節點即中心節點，多個分節點的模式，即星型模式。以長三角地區兩省一市為例，整個航運數據庫群設置一個中心節點作為主控節點，各省/市的航運數據不直接進行數據交換，而是通過中心節點進行統一的數據接收與分發。每個省市均通過設置前置機實現與中心節點的數據交換。不同省份的數據，則通過內網由下屬各地方海事局，港航管理局等，推送到前置機上。在中心節點上部署交換服務器，通過數據交換平臺實現與前置機的數據交換，詳情如圖1所示。

主控節點即中心節點數據庫存儲并管理以基礎數據和業務數據為核心的兩類航運主數據。主要存儲不同分節點上傳的數據，并通過部署在中心節點的數據交換平臺，對不同的航運數據作如下處理。

⑴ 對所有接收到的航運數據進行存儲，中心節點將作為航運數據資源庫的核心存儲地，匯總各區域上傳的數據。

⑵ 對于接收到的數據進行分類處理。如接收到一條江蘇開往浙江船舶的報港簽證信息，則將該信息實時的發送到浙江節點，以便浙江節點能夠及時收到最新的航運數據。

⑶ 在每個省份的交通廳部署前置機，該前置機作為分節點與中心節點的數據交換中轉站，同時作為不同網絡連接的連接點。該前置機上將部署mysql，作為航運交換數據庫，用以存儲本省需要共享給其他省份的數據，以及存儲中心節點推送的其他省份共享到本省的數據。

在前置機上，將會建立航運數據表。對每個相同業務信息會建立兩個表，分別存儲本省共享的數據和外省共享過來的數據。比如船舶基本信息表（CB01_JBXX），這兩張表字段完全相同、字段格式完全相同。

船舶基本信息表（CB01_JBXX）——用以存儲其他省份交換共享到本省的數據。

船舶基本信息表（BD_CB01_JBXX）——用以存儲本省份交換共享到外省的數據。

在這兩張表中，CB01_JBXX的數據是通過中心節點推送過來的，對于推送過來的數據，各省港航管理局將定時從該表獲取到這些其他省份共享過來的數據，并將這些數據獲取到其本地數據中心加以利用。而BD_CB01_JBXX表的數據，則是由各省港航管理局將共享的船舶信息定時推送到該表，由中心節點的數據交換平臺進行統一的采集。根據業務邏輯，這些信息在中心節點存儲后被分發到各省市前置機。

3 應用場景

3.1 船舶報港簽證數據交換場景

以下講述船聯網兩級分布式計算框架的應用場景，以及在各個場景下集群的計算擴展能力。

以一個典型的數據交換共享場景為例子，來說明航運數據如何在跨區域之間進行交換共享。

江蘇發生一個船舶出港報港信息，該船舶為A，其目的地為浙江省。當江蘇省海事局獲取該信息后，發現是一條需要交換共享的數據，蘇省海事局需將該船舶的基礎信息共享給浙江。為此，江蘇海事局可通過各種方式，將該數據按照前置機上BD_CB01_BGXX所規定的數據格式，組裝好數據插入到該表即可。后續的船聯網統一的數據交換平臺會定時掃描該表并將該條數據抓取到中心節點，并將該條數據共享到最終目的地即浙江省前置機上的表CB01_BGXX。浙江省港航局可通過相應的方式，定時掃描CB01_BGXX表獲取數據。

從上述流程中可知：

⑴ 對省節點和中心節點之間的數據交換共享，由船聯網統一的數據交換平臺負責；

⑵ 對省節點和各海事局、港航局之間的數據交換共享，由各區域自行負責實現。

3.2 簽證流向動態總覽

簽證數據是船聯網示范應用的核心數據。從某種程度上來說，船聯網的核心業務需求即在于，浙江、江蘇及上海如何更好的預先知道將要進入各自管理區域范圍內的船舶信息，為監管跟蹤工作做好準備。

系統的側重點放在出港簽證信息的展示上，在船聯網課題8沒展開之前，不同區域內發生的出港簽證信息，其目的地港口是無法預先知道的。而通過課題8的工作，目前兩省一市的船舶簽證信息，已經實現實時共享。

下面結合簽證數據，給出圖示，如圖2。

圖2顯示了全國特別是長三角地區發生的出港簽證動態數據。一旦在某個區域發生了一個出港簽證信息，就會在該區域和該簽證信息目的港所在的區域畫一條動態流向線。表示有一條船發向了目的地。

在圖2上重點突出浙江，上海，江蘇三個區域的位置，在每個區域上顯示一個餅圖，每個餅圖顯示的是當天發生的所有出港簽證信息中，目的港為該區域的按船舶類型劃分的船舶數量。以浙江省為例，在浙江省所在區域的餅圖上，顯示當天發生的出港簽證信息，目的港為浙江區域內的船舶數量。并且，根據船舶類型來劃分餅圖。船舶類型主要分為：危險品船（油船、瀝青船、化學品船、液化氣船）和普通船舶。

該系統界面在左上角提供一個下拉列表，供用戶選擇統計時間段，用戶可以選擇當天、最近兩天、最近三天、最近五天、最近十天等發生的出港簽證情況。

通過船舶報港簽證數據的交換共享，準確的獲取到不同目的地的船舶基本信息，如船舶是否是危貨船舶，船舶的實時位置信息等。幫助相關地區的管理部門提前掌握即將進入其境內的船舶信息，從而提前進行相關的準備工作，加強安全監控。

通過基于GIS的船舶動態位置跟蹤系統，任何地區的航運管理部門可實時精確定位到任意船舶的位置，以便在需要進行安全檢查和突發事故應對等情況下，能夠及時的定位船舶，迅速到達指定船舶位置，開展相關的工作。

4 結束語

基于星型模式部署的航運數據庫群，可以在滿足當前智能航運數據處理需求的情況下，充分考慮今后航運信息化發展中數據爆炸性增長的情況，以及節點逐步擴大時的數據交換共享要求。由于具備良好的擴展能力，今后的集群擴展成本將非常可控：平臺不需要更換升級，只要不斷增加節點即可提供不斷增長的數據交換處理能力。隨著具體航運數據交換共享需求的落地和實現，基于星型模式部署的航運數據庫群將為跨區域航運業務數據交換共享提供更好的數據支撐。

參考文獻（References）：

[1] 江恭和，武友新，李慶華.虛擬數據交換子平臺設計與實現[J].

計算機工程與設計，2012.33（10）.

[2] 王鵬.關于建立長江航運綜合數據倉庫模型的探討[J].信息

通信，2009.3.

[3] 楊成忠.網狀數據庫的設計與建庫[J].計算機應用研究，

1987.1.