基于B/S的船舶虛擬機艙信息管理系統設計

趙宇宇，陳 寧

(江蘇科技大學 能源與動力工程學院，江蘇 鎮江 212003)

0 引 言

計算機技術的發展帶來了各個行業的繁榮，航運業也是受益者。隨著航運業對船舶信息自動化的需求越來越高，國際海事組織（IMO）也對船舶的運行、管理等諸多方面提出更高要求。雖然船舶的信息自動化管理已發展多年，但進步緩慢。如何更加高效的管理船舶，是諸多航運企業迫切需要解決的問題。為了適應新的航運要求，船舶機艙信息管理作為船舶管理的一個重要組成部分，它對船舶機艙設備的維修保養以及備件、物料等的安排和分配等諸多事務進行管理，不僅可以有效的提高船舶運行的安全性、環保性，也可以讓船舶的管理更加透明、更加高效。

當前時期，航運企業所使用的船舶管理軟件大多數為C/S架構，即客戶端/服務器的運行模式。這種模式是在計算機應用程序流行時期被廣泛采用，但隨著互聯網技術的發展，云計算概念的提出，這種模式因其諸多限制因素漸漸被新的模式即B/S架構取代[1]。B/S架構是一種瀏覽器/服務器的運行模式，不同于以往的本地應用程序，用戶可以通過瀏覽器直接實現各種應用的操作，在互聯網的大背景下，大大降低了維護成本。與此同時，云端數據庫的使用，將使得管理工作更加高效。

1 系統規劃

本文采用ASP.NET技術和三維全景漫游技術，完成虛擬船舶機艙信息管理系統的開發。這是典型的B/S架構應用程序，旨在開發基于船舶實景漫游的機艙信息管理系統，是對船舶管理方式的一次探索，這將能使船舶的管理方式更加人性化，管理操作更加便捷。系統開發流程如圖1所示。

2 核心功能設計

2.1 三維全景漫游技術

三維全景漫游技術是將一組視角大于人眼正常視角的360°全景圖片，通過Flash 3D引擎組織管理而形成的全景漫游技術。這是一種設計開發成本較為低廉的三維場景再現技術，只需要通過數碼相機和魚眼鏡頭完成某個場景的圖片采集，即可在短時間內開發一套該場景的全景漫游系統[2]。該技術具有制作成本低、開發周期短等優點，當前已在諸多行業使用。在船舶機艙這種設備眾多、布置復雜的場所，使用全景漫游技術可以有效的還原船舶機艙的真實場景信息，使人更加直觀地了解機艙布局。

本文所使用的機艙三維全景漫游系統是以某海洋工程船舶為背景拍攝并開發的1套標準場景漫游程序。其中包括了船舶機艙各主要設備、關鍵布置等圖片信息，用戶可根據內置的地圖和指示箭頭完成對船舶整個艙室的虛擬游歷。不用復雜的三維模型即可對船舶機艙有整體的了解，這也正是視景漫游系統的優點所在。船舶機艙全景漫游示例如圖2所示。

2.2 機艙信息管理模塊

船舶管理系統設計時大多會采用“技術管理是基礎、安全控制是核心、成本控制是目的”的管理理念[3]，為了兼顧系統的實用性且考慮船級社對船舶的檢驗要求，船舶管理的功能設置上將參考多種船舶維修保養和管理的體系要求，如船舶維修保養體系（CWBT）、船舶機械計劃保養體系（PMS）等。

機艙信息管理模塊作為船舶管理系統的一部分，同樣遵循船舶管理系統的設計理念。本文設計的管理模塊的主要功能包括：船舶設備與備件管理、船舶維護保養計劃制定與審驗、證書的管理、船舶物料油品管理和報表管理[4]。通過該系統可以實現機艙設備的定期維護保養、計劃和安排船舶維修相關事宜、計劃采購船用油、物料、備件以及工具，為參與企業經營決策與成本控制提供參考。

本套系統基于ASP.NET開發，以船舶機艙虛擬場景為基礎，對其中可視的設備添加交互熱點，從而實現對機艙設備的信息化管理。本次開發以某船漫游系統作為底層核心，信息管理系統將圍繞該漫游系統設計，其中主要參考該船完工手冊及其說明書。機艙信息管理核心功能模塊如表1所示。

2.3 設備實時運行數據監測

為了能夠更加方便、直觀地管理機艙主要設備，本系統希望能獲取機艙部分設備的實時運行數據，于是嵌入了基于Web的組態軟件WebAccess的監控界面。WebAccess作為一種B/S架構的工業組態軟件，技術已經相當成熟，近幾年來已在船舶機艙自動化管理中廣泛使用。WebAccess系統架構如圖3所示。

WebAccess是完全基于Web平臺設計的網際組態軟件，其與生俱來的強大網絡功能使現場監控向船舶管理平臺的嵌入提供了支持。WebAccess允許瀏覽器通過鏈接地址實現監控界面的遠程訪問，前提是訪問之前正確配置鏈接地址。

本系統開發時，因沒有實船環境，故利用現有實驗條件自行開發了1套WebAccess監控界面，以此實現信息管理系統對WebAccess界面的調取。從圖3可以了解到，WebAccess組態運行時需要1臺計算機作為工程節點，始終與下位機保持通信，起到服務器的作用。而瀏覽器端的訪問則相當于客戶端向服務器的訪問，都是從工程節點中獲取數據，而這也正是B/S架構的核心所在。

2.4 數據庫設計

數據庫是整個管理平臺的核心，不同的功能模塊將通過數據庫形成一個完整的管理體系。用戶信息、設備管理、備件和物料管理等功能的實現本質都是在完成數據存儲任務。本文采用Microsoft SQL Server數據庫來滿足大數據、安全高效的數據存儲。數據庫表的建立根據本文2.2節表格內容設計字段信息，建立相關的數據表格即可。

3 系統實現

3.1 機艙漫游系統開發

機艙漫游系統采用Flash CS6開發，其中使用開源Flash3D引擎PaperVision3D（以下簡稱PV3D引擎）完成全景圖片組的組織、渲染。通過PV3D引擎制作的船舶漫游系統運行流暢、系統穩定、用戶體驗極佳，也正因此它是制作場景漫游系統的首選引擎[5]。機艙漫游系統不僅只是通過鼠標拖拽實現全景圖片的360°瀏覽，還可以向場景中添加導航箭頭、地圖信息、熱點信息等更加豐富的用戶交互方式，以實現全景漫游的功能最大化展現。在機艙場景中主機位置處添加熱點，點擊后彈出窗口如圖4所示。

在漫游系統基本開發過程中，需要添加漫游交互式熱點的核心功能索引。因整個系統運行在服務器上，用戶通過訪問網頁的方式進行學習，故系統需要為漫游熱點添加熱點索引，并且為每一個熱點添加執行JavaScript代碼的功能，以方便后期數據的讀取。若要在Flash CS6中實現上述功能，需要添加對External-Interface包的引用，通過它提供的接口函數調用網頁中的JavaScript腳本[6]。這樣，用戶在點擊漫游中的熱點時，將會自動調用網頁中的JavaScript方法getHotspotIndex（），并以形參的方式傳遞索引值，只需要在該方法體內判斷該索引并實現相應的功能代碼即可。例如點擊“柴油機安裝說明書”熱點并彈出窗口，調用效果如圖5所示。

3.2 機艙信息管理模塊嵌入

漫游系統通常只是以場景展示的形式為人們所用，其在信息管理系統中的應用較少，但這并不是說漫游系統不適合在信息管理系統中使用，在合適的場合其發揮的功能更大。本文將信息管理模塊嵌入漫游系統作為信息展示的一種形式，其主要負責對信息維護，所有的數據存儲操作均在后臺完成。嵌入的方式同上，使用showDlg（）方法將后臺管理頁面鏈接MPage.aspx作為參數傳入即可。管理模塊入口在漫游系統的主界面，使用ASP.NET技術開發[7]，并使用jQuery EasyUI完成系統的界面布局及其他UI功能。

機艙設備目錄樹數據從數據庫中讀取并動態生成easyui-tree所需要的JSON字符串[8]。JSON字符串構建時，需要為其動態指定ID號作為各項的唯一標識碼。目錄樹生成以后，當項目點擊事件發生時，只需要判斷該ID號并結合項目間的父子關系即可彈出指定內容。設備目錄樹生成后，點擊目錄樹中的三級項目時，可彈出設備卡信息窗口。機艙漫游對設備管理界面的調用效果如圖6所示。

3.3 WebAccess組態監控界面的嵌入

若想在機艙信息管理系統中使用WebAccess組態監控界面，需要機艙設備使用WebAccess組態軟件開發上位機監控程序。一般的組態軟件都是以單擊的模式運行，對Web端的訪問支持不友好，這種情況下，如果想實現設備實時運行數據在瀏覽器端的顯示，則需要使用數據庫作為中轉介質，這無疑增加了開發成本。而WebAccess組態在瀏覽器端的訪問具有先天的優勢，完全基于Web的網際組態使得第三方系統的調用更加容易。

系統運行時，需要保證工程節點所在的計算機已成功啟動該監控節點，然后在漫游系統的熱點單擊事件或者后臺管理標簽鏈接中引用上面的鏈接地址即可成功實現第三方平臺對監控界面的調取。實際調用效果如圖7所示。

4 結 語

本文完成了船舶機艙信息管理系統的核心功能模塊的基礎開發工作，并實現了機艙三維場景漫游系統的嵌入。系統發布以后，用戶不僅可以通過局域網更能通過廣域網遠程查看機艙設備的實時運行信息，使得船舶的管理工作更加便捷。該系統便于維護且易于管理功能的再擴展，不僅便于操作者使用，更利于操作者快速熟悉船舶機艙環境，為今后船舶的維護保養工作打下良好的基礎。

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