水運工程施工船舶管理系統軟件設計與實現

楊志國（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 引言

在水運工程的施工過程中，經常會出現多條船舶同時操作的情況，施工現場常會出現管理混亂的問題，由于施工區內包括石油平臺、電纜、管線及航道等各種地物，造成了比較復雜的施工環境。因此，施工船舶在進行作業的過程中，必須全面了解施工區域內的各種情況，保證每一施工步驟的順利完成。這也對船舶上的作業人員提出了較高的要求，其對施工圖紙及船舶作業范圍必須完全掌握。基于此，本文對水運工程施工中，其船舶管理系統軟件設計及實現方面，展開了簡單的討論。

2 我國水運工程施工現狀

在我國水運工程的施工過程中，由于主要施工區域是在海上完成的，其通信條件及管理環境受到很多的限制，再加之有關水運工程方面的信息化技術的應用水平也相對較低，使得我國水運工程建設困難重重?；谏鲜鲈颍壳拔覈\工程施工中，主要的操作流程還主要是依靠人工來完成的，或是采用傳統的施工方式，對先進技術的使用比較少，人工工作量大，施工中存在的安全風險也較高，施工效率及施工質量都難以得到有力的保證。同時，在現階段水運工程施工中，通訊工作還采用無線對講方式，沒有將信息技術及自動化技術進行有效利用，容易出現信息延遲到達，或是受到信號的影響出現錯誤信息預報的情況。因此，建立船舶管理的信息管理平臺，對提高水運工程施工效率、保障施工質量等方面有著非常重要的影響。

3 船舶管理系統軟件結構的設計

3.1 通信管理模塊的設計

在船舶管理系統中，通信管理部分有著非常重要的作用。實際上，該部分的管理主要是利用硬件設施，完成對同一條船舶或多條船舶的信息交流及數據傳輸，該過程中利用的技術主要是數據處理技術、傳輸技術及相互通信技術。因此，在設計通信管理模塊的過程中，應保證數據的處理功能、傳輸功能及相互通信功能?，F階段，通信管理模塊中使用的硬件接口，主要是選擇串口及網口這兩種樣式。其中，串口主要是在通信系統中采用串行的方式，進行各接口的銜接，一般水運工程中使用的是型號為RS-232的標準串口，并采用不平衡的數據傳輸方式，用于完成整個通信管理模塊中設備的連接。此外，在設計通信管理模塊的過程中，還應注意數據格式的解析部分，應在設計軟件的過程中，保證該軟件系統能夠接收各種設備發出的數據，并具有處理數據的能力，再利用各種運算體系，精準地定位船舶及載體的實際位置[1]。

3.2 圖形管理模塊的設計

圖形管理模塊也是船舶管理系統軟件結構設計中非常重要的部分，在進行該模塊的設計時，應充分考慮水運工程的施工環境以及施工背景。在圖形管理模塊中，包括施工現場的地圖、所有施工船舶、錨、纜繩以及各種類型的水下載體，這些內容都按照其真實的位置，在電腦屏幕上展現出來，并利用計算機軟件，完成施工圖形的繪制及操作流程規劃。需要注意的是，施工船舶及載體在地圖上進行顯示的過程中，必須完全根據其實際形狀及尺寸進行繪制、顯示。而在施工背景圖的繪制過程中，應包含水運工程施工過程中的各類信息及數據，包括施工環境中的各種地理數據及影響因素。舉例來說，背景圖中應包括水深程度、地形、海岸線距離、航道等。此外，在施工背景圖中，還應包括相關設施，并為之后測量水下障礙物、規劃施工船舶位置以及規劃施工范圍等工作提供準確的數據依據。

3.3 船舶管理模塊的設計

對船舶管理系統來說，船舶管理模塊是整個系統有效運行的核心部分，并由船舶管理模塊為整個系統的管理提供相關支持。通常情況下，船舶管理模塊的主要功能包括相關指令及命令的發出、工作任務的指揮調度、起錨及拋錨的管理三個主要功能。其中，在指令及命令的發出環節，待命令發出后，接收方會立即收到相關消息，并在自己的船舶上完成指令及命令的任務要求。并且，這些指令及命令的內容會在電腦屏幕上顯示出來，目標點的施工位置也會在背景地圖上進行標明，而這一系列的消息及數據都會自動保存在數據庫中，方便施工人員調取。同時，在計算機系統的幫助下，施工船舶的航線會自動生成，將船舶的實際位置與目標點的位置用一條線進行連接，圖上還會標示出目標點與船舶之間的距離、平面高差以及角度數據等信息。

3.4 數據管理模塊的設計

在船舶管理系統的運行過程中，數據管理模塊主要是負責將施工船舶運行過程中產生的各種相關數據、信息及資料進行記錄，為施工人員提供回放功能，幫助其有效處理數據信息，查看數據傳輸的正確性。總之，數據管理模塊在水運工程施工中，主要負責處理設備的信息及數據，并對其進行有效的管理。在水運工程的施工過程中，會產生大量的數據及信息，由于施工船舶在運行過程中，其位置會不斷發生變化，所有的相關信息都要進行儲存。并且，在數據管理系統中，不僅包括原始的施工數據及設備的數據信息，還包括相關文件的記錄。施工文件主要包括以下幾個方面：①頭文件。其主要負責記錄水運工程施工中各環節的參數、數據傳輸路徑以及數據記錄時間等方面的信息。②數據文件。其主要負責記錄系統運行過程中，各種設備接收到的各種信息數據、接收時間以及標號等。總之，數據管理模塊主要負責對施工船舶的運行航跡進行完整的記錄，并按照固定的格式，繪制有關的圖表及文字記錄文件，以便為工作人員提供有價值的參考。

4 船舶管理系統的實現

在水運工程的施工過程中，其船舶管理系統在運行過程中，具有比較明顯的對象特征，其大部分工作任務的完成，都是面對具體的施工對象，對其進行封裝、繼承以及多態等設計。同時，在船舶管理系統的運行過程中，將水運工程施工中涉及的施工船舶、施工人員、施工設備以及施工技術等方面都進行了分類處理，并利用計算機系統的相關軟件，實現了對施工中數據的讀取，保證了系統的穩定運行；此外，還在系統具有原有功能的基礎上，對系統功能進行了進一步的拓展。在建立船舶管理系統的過程中，常會利用相關的網絡技術，完成對某一體系的建立。舉例來說，在建立水運工程用戶界面的過程中，就可以利用WPF技術，建立統一使用的計算機界面，為工作人員提供全新的多媒體交互功能。值得一提的是，在水運工程的建設過程中，會涉及多船協作及遠程控制等方面的工作。在這一工作過程中，需要計算機保證穩定的運行狀態，在數據傳輸技術的支持下，快速、高效地完成上述工作。由此可見，相比傳統的串口數據連接，網絡數據傳輸技術在應用過程中具有更多的優勢，能夠為施工人員提供更多的數據信息，在傳輸數據的過程中也具有快速、及時的特點[2]。

5 結論

綜上所述，在水運工程的施工過程中，其船舶管理系統的有效運行是完成工程建設任務的重要保證。本文對我國水運工程的施工現狀進行了分析，提出了我國水運工程施工中存在的一些問題。例如：施工技術水平低、人工勞動量大、缺少一體化管理平臺等。船舶管理系統則是水運工程施工中的核心部分，通過完善該系統，解決了多傳感器的數據融合困難的問題，并實現了在同一時間對多種數據進行同時處理，為構建船舶綜合導航定位系統奠定了良好的基礎。目前，船舶管理系統已經在許多水運工程項目中得以運用，并取得了良好的效果。希望通過相關領域人員的不斷努力，進一步完善船舶軟件管理系統，提高該系統的應用范圍，促進我國水運領域的發展。