基于動態鏈接庫的海上溢油數據庫設計與研究

胡 舜，尚前明

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基于動態鏈接庫的海上溢油數據庫設計與研究

胡 舜1，尚前明2

（1.武漢武船船舶設計有限公司，武漢 430060；2.武漢理工大學，武漢430070）

船舶海上溢油事故給國家財產和海洋環境造成巨大損失，有效的事故處理措施能夠大大降低事故后果，而緊急處置綜合指揮系統作為岸上人員調度和指揮的核心，合理和完整的指揮系統數據庫的設計顯得極其重要。為了對海上溢油事故進行綜合指揮，在分析綜合指揮系統數據庫構成及關聯關系的基礎上，闡述了數據庫設計的準則以及存在的關鍵技術，對健全我國海上溢油規章制度有著重要意義。

船舶 溢油 綜合指揮系統 數據庫

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，石油消費和運輸不斷持續增長，海上溢油事故不斷發生。據不完全統計，近30年期間，我國發生的溢油事故大約有2600多起，溢油量超過50噸的重大溢油事故大約有70起，占總溢油事故的2%，總溢油量接近4萬噸，尤其是2005年以后，由于運油量的增加，船舶溢油事故也相應增加。長期以來，海上溢油事故給國家和人民財產造成了巨大的損失，人們開始從法律、組織和技術層面對船舶溢油事故進行研究[1]。人們逐漸對船舶溢油事故的共性管理技術進行研究，借助信息技術實現船舶溢油事故管理的數字化[2]，而溢油綜合管理系統數據庫作為岸上指揮和調度的核心，有效的數據庫建立能夠迅速對溢油事故做出應急反應并采取應急措施，以控制、減少和清除污染。本文通過對系統數據庫的設計，優化子數據庫之間的關聯性，通過溢油信息的匹配生成最佳的應急計劃以及各種信息之間的相互融合，為制定溢油應急計劃提供可靠依據。

1 系統數據庫

該系統數據庫的設計包括基礎信息數據庫、事故案例數據庫、溢油模擬數據、應急信息數據庫、應急預案以及損失評估。由于動態鏈接庫文件的使用較為廣泛，其大部分功能都是由鏈接庫實現的[2]。編程人員可以進行分塊編程，最后提供動態鏈接庫的庫文件和函數調用說明，可以很好地完成系統程序的開發，大大降低程序開發者的工作量，系統的升級也更加便利。

1.1 數據庫的信息需求

1）溢油應急處理信息需求

在船舶溢油事故處理過程中，需要獲取大量的信息，如溢油地點、溢油量、清理溢油需要獲取治理工具的信息等。當發生溢油事故后，相關部門需要將該溢油事故信息報告給政府，政府組織人員進行應急處理，同時政府要根據事故的危害程度追究肇事者的責任，如果溢油事故較嚴重，則要向法律部門提出訴訟，要求肇事者對事故進行相應的賠償和承擔相應的責任，因此該系統還要有法律法規信息和歷史數據信息等。

2）系統決策支持需求

主要包括船舶溢油事故的統計分析、船舶溢油事故損失評估、船舶溢油事故應急計劃生成等。船舶溢油事故損失評估是對應用應急計劃處理溢油事故后造成損失的一種評估，它為應急決策和賠償機制提供了非常有力的依據。船舶溢油事故應急計劃生成是一個難點，岸載端對船舶溢油事故現場傳送過來的數據進行分析，將這些信息和溢油模擬的數據進行結合來預測油實時擴散的動態，來協助應急方案的實施，從而對溢油事故進行遠程調度和救援。

1.2 數據庫的功能需求

數據庫作為該系統的核心部分，一個功能完善的數據庫對指揮人員處理溢油事故極其重要，能夠有效降低事故造成的危害，所以該系統的數據庫需要具有以下功能：

1）添加功能

若某一個數據庫中需要添加新的字段和內容，除了在后臺數據庫中可以添加外，還可以利用數據添加功能將需要的信息添加到表格中，在表格上顯示新添加的內容會同步到數據庫中。

2）刪除功能

數據庫中某些數據已經不實用或沒有實際價值需要將其刪除，這樣可以節約系統的空間，有利于空間更好的循環利用。

3）修改功能

如果數據庫表名或字段名與其內容不相符合，或者表中的內容有誤，需要對其進行修改，方便系統管理員針對錯誤的信息及時進行糾正。

4）查詢功能

查詢功能是數據庫管理系統中一個動態的功能，同時也是較為重要的一個功能。由于系統中儲存了很多數據，如果逐條對數據進行查看較為麻煩，查詢功能可以讓用戶快速瀏覽信息。

1.3 系統子程序實現

該系統的子程序全部采用Visual C++ 6.0軟件基于動態鏈接庫創建，動態鏈接庫全部放在庫文件里。動態鏈接庫是基于MFCAppWizard [dll]的，按照默認的選擇后，插入一個對話框，申明類及運行后，需要對程序進行修改，建立動態鏈接庫的流程如圖1所示。

1）在對話框的源文件中將addadditionalincludeshere改為resource.h；

2）在resource的頭文件下將新建對話框的ID號進行更換，不可與程序中已有的ID相同；

3）將此信息復制到對話框的頭文件中，完成動態鏈接庫的創建；

1.4 主程序與子程序鏈接實現

主程序是基于MFCAppWizard [exe]建立的，當主程序和子程序都建好后，最重要的是將兩者連接起來。建立三個文件夾，第一個是主程序，第二個是庫文件，第三個是Library文件，使兩者鏈接起來需要以下幾個步驟：

1）在子程序中project的Settings中Output files寫為該目錄下的Library，如D：ShipOilLeakSysLibrary。

2）在主程序的project的Settings中，在Debug目錄下，將Working directory 設置為D：ShipOilLeakSysLibrary。

3）在C/C++目錄下，將Category的Additional library path設置為D：ShipOilLeakSysLibrary，并在Object/library modules 中寫上庫文件的.lib文件，如Plan Team.lib

4）將動態鏈接庫的頭文件拷貝到主程序的文件夾中，并將其頭文件加入到主程序中。

自此將主程序與庫文件鏈接起來，就可以在主程序中調用各個數據庫文件，從而實現各個功能需求。

2 系統的設計

2.1 系統結構

系統結構圖如下圖2所示，其中登錄模塊是管理用戶登錄的過程；主窗口模塊是系統主界面，功能子窗口模塊對應各項需求功能；安全管理模塊用來檢驗用戶密碼，管理用戶權限和用戶信息；系統控制模塊是管理各界面的生成與功能的使能；窗口管理模塊是對管理窗體各種操作的響應；數據管理模塊是管理所有對數據庫的操作。系統資源模塊是存儲管理各種系統所需的資源，輸入輸出模塊主要負責讀取或存儲數據到外部文件，Office SDK管理模塊具有管理方案文件輸出操作的底層功能。

2.2 數據庫間的關聯關系

如上所述，船舶溢油綜合指揮系統數據庫不僅庫、表多，數據信息量大，而且彼此關聯關系復雜。因此必須開發數據庫管理系統，以實現數據的集中管理和相互之間的調度，見圖3。

圖3 溢油計劃流程圖

如圖3所示，當海上出現溢油事故時，該系統將會把采集的溢油事故數據存儲到基礎信息數據庫，例如：溢油量，溢油時間，溢油種類等相關信息（可見以上所述）；在綜合指揮系統中可以輸入船舶相關信息對溢油的擴散進行實時模擬，以便在應急決策時提供可靠信息依據。同時該系統可以根據船舶溢油信息給出相應的預案，并且對計劃做出風險評估，最后生成最佳的應急計劃，從而輔助應急決策有效實施。

在進行數據庫建立時，需要在拓撲結構表上加入代表圖形要素的唯一標識—ID號（即標識符），在非空間屬性數據庫中加入同樣標識符，通過標識符來建立空間數據庫與非空間屬性數據庫的連接[3]。該系統對標識符進行識別來連接不同的非空間屬性表，將數據庫進行關聯，可以實現溢油系統數據庫的方案調度，生成最佳的應急預案以及各項準備工作。同時，該系統基于可視化編程語言編寫，可實現界面人性化、顯現的數據和圖形效果好、交互接口簡潔，從而完成屬性數據的無縫連接。

圖4 數據庫間關聯圖

2.3 系統軟件

由圖5可知，系統主界面主要包括6個大的區域，分別是系統信息區、實時監控區、功能切換、應急調度區、電子海圖區以及船舶信息區。

1）系統信息區

信息顯示區主要包括：系統日期、系統時間、當前值班、值班記錄及權限設置。當前值班顯示值班人，如出現問題可以找值班人員。值班記錄是一個數據庫，里面記錄有關值班人的信息。權限設置是指用戶在進入管理系統的登錄環節，只有輸入正確的密碼才能登入到數據界面，不用的用戶使用的權限不同，普通用戶只能瀏覽查詢，管理員可以進行修改，添加操作。

2）實時監控區

實時監控區主要包括：報警消聲，報警應答，報警數目，當前實時監控船舶以及當前報警。報警消聲是發生報警后船員的一種反應，如果消聲消除表示船員已知道報警，然后消除聲音。但是報警信息仍然會閃爍，報警應答表示要去處理報警事故的操作，報警數目顯示該船舶超出設定極限值的信息。當前實時監控船舶是當發生溢油事故后，監測派去救援的船舶，當前報警顯示船舶溢油事故名稱以及因為何種原因發生溢油[4]。

3）功能切換區

功能切換區主要包含電子海圖，事故列表，視頻圖像和實時通訊信息。電子海圖描述溢油船舶以及監測船舶的直升機的航跡，事故列表主要記錄發生事故的信息，溢油船舶，溢油種類，溢油量，溢油位置，溢油原因等。視頻圖像是將船舶發生溢油的情況圖片通過FIP協議發送至岸載端，以便指揮中心可以實時了解溢油情況。

4）應急調度區

數據庫顯示區主要包含6大數據信息，分別是基礎信息數據庫、事故案例數據庫、溢油模擬數據、應急信息數據庫、應急預案以及損失評估[5]。

5）電子海圖區

電子海圖描述了溢油船舶的航跡以及監測船舶的直升機的路徑，并且可以實現軌跡的回放和地理位置范圍的放大和縮小功能

6）船舶信息區

船舶信息區主要顯示溢油船舶的航跡，航跡回放，風向，風速等信息；監視船舶的直升機軌跡，直升機軌跡回放，以及直升機經緯度和電子海圖維護管理等信息。

3 結論與建議

船舶溢油綜合指揮數據庫的建設對處理船舶海上溢油具有十分重要的作用。本文介紹了綜合指揮系統數據庫的設計與建設方法，最終設計和建立標準，完善溢油事故數據庫和人員調度方案設計。為了使該數據庫的功能更加優化，可以加上GIS圖文互訪、空間分析等優勢，為海上溢油事故研究以及災害信息管理和應急指揮等系統的建立做好數據上和技術上的準備，同時省級溢油事故數據庫的建立使災害數據在較大的范圍內實現共享，減少了數據的冗余，使政府部門能夠站在一個更高的角度和更高的技術層面對與災害相關工作進行統籌規劃，提高在防災減災方面的工作能力。

[1] 趙文朋. 船舶溢油應急決策系統的研究與開發[D].上海: 上海海事大學, 2007.

[2] 趙慧敏,李文,土曉寧,聶冰,梁佩鵬. 動態鏈接庫在數據采集系統中的一個應用[J].控制工程, 2004,11(1):87-90.

[3] 陳雄波,孟遂民,秦紅玲. 基于GIS的輸電線路運行管理系統數據庫設計[J]. 電力建設, 2005,26(8): 65-67,70.

[4] 陳維皓. 海上溢油應急決策支持系統的研究與開發[D]. 上海:上海海事大學, 2006.

[5] 齊忠懷. 基于預測和決策功能的海上船舶溢油應急信息系統[J].辦公自動化雜志, 2003,(8): 40-43.

Design and Research of Oil Spill Database Based on Dynamic Link Library

Hu Shun1, Shang Qianming2

(1.Wuhan Ship Design Co., Ltd., Wuhan 430060, China; 2. Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430070, China)

U698.7

A

1003-4862（2017）09-0009-05

2017-04-15

胡舜（1984-），男，工程師。研究方向：電力推進及自動化技術。