船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

楊 蕾，張厚保

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的技術(shù)和應(yīng)用體系，依據(jù)分層、分離原則，按信息化技術(shù)功能不同，抽象、歸納出智能船舶管理系統(tǒng)“六橫二縱”的總體框架模型。“六橫”為云基礎(chǔ)設(shè)施層、信息采集層、數(shù)據(jù)中心層、中間件層、應(yīng)用系統(tǒng)層和用戶對(duì)象層；“二縱”為支撐“六橫”的保障環(huán)境，包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全保障體系。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：能夠?qū)崟r(shí)采集船端AIS數(shù)據(jù)及機(jī)艙工況數(shù)據(jù)并基于海事衛(wèi)星鏈路實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨痘悄艽肮芾硐到y(tǒng)；能夠?qū)Υ暗亩ㄎ贿M(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理；能夠?qū)Υ暗能壽E進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析；能夠?qū)Υ?duì)以及船隊(duì)中各個(gè)船舶進(jìn)行即時(shí)處理（監(jiān)控處理、預(yù)警處理、險(xiǎn)情排查、機(jī)艙工況監(jiān)控處理等等）；能夠?qū)Υ昂叫羞M(jìn)行監(jiān)管和分析等。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證船岸智能航運(yùn)平臺(tái)的服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行，服務(wù)器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)置必須是相對(duì)獨(dú)立的，這可以通過設(shè)置兩個(gè)不同內(nèi)外接口來實(shí)現(xiàn)。

（1）船端采集的AIS數(shù)據(jù)及機(jī)艙工況數(shù)據(jù)基于海事衛(wèi)星鏈路從船端通過海事衛(wèi)星傳輸?shù)叫l(wèi)星地面站，并通過衛(wèi)星地面站接入Internet。

外部網(wǎng)絡(luò)如果想接入企業(yè)內(nèi)部的服務(wù)器，必須首先知道服務(wù)器的IP地址，并且只能通過IOM光纖進(jìn)入。

（2）外部的用戶對(duì)系統(tǒng)的訪問，必須知曉企業(yè)的IP地址或者固定的域名。

（3）系統(tǒng)設(shè)置了防火墻，并對(duì)相關(guān)的端口進(jìn)行了加密，這些措施可以保證企業(yè)的系統(tǒng)有足夠的安全性。

（4）企業(yè)內(nèi)部員工對(duì)系統(tǒng)的訪問可以通過內(nèi)網(wǎng)直接進(jìn)行。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示：

圖1 船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，也即是我們常說的瀏覽器-服務(wù)器模式，其英文原語包括外部模式、邏輯模式、內(nèi)部模式三種。船岸基智能航運(yùn)系統(tǒng)的軟件層次結(jié)構(gòu)如圖3所示：

4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

在船端，主機(jī)溫壓傳感器等基于CAN總線協(xié)議匯聚于船端監(jiān)控儀表臺(tái)，本系統(tǒng)通過船載終端基于485協(xié)議與監(jiān)控儀表臺(tái)通訊，實(shí)現(xiàn)船舶AIS數(shù)據(jù)及船舶工況數(shù)據(jù)的接入與采集，并通過海事衛(wèi)星鏈路實(shí)時(shí)向岸基回傳。其功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

通過船載終端，實(shí)現(xiàn)船舶工況數(shù)據(jù)與AIS數(shù)據(jù)的采集，將船載終端接入船端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，判別網(wǎng)絡(luò)的通訊鏈路及連接狀態(tài)并基于TCP協(xié)議實(shí)時(shí)向岸基回傳數(shù)據(jù)。其功能主要包含如下幾個(gè)方面：

圖3 船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖4 船端數(shù)據(jù)采集功能結(jié)構(gòu)圖

（1）數(shù)據(jù)接入：通過連接船舶AIS設(shè)備引航員接口（設(shè)備空閑輸出接口）及船舶機(jī)艙工況監(jiān)控儀表臺(tái)數(shù)據(jù)輸出接口（包括設(shè)備報(bào)警及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)），基于RS485協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入。

（2）在設(shè)備連接的海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可用的情況下，數(shù)據(jù)基于TCP協(xié)議向岸基實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)回傳時(shí)使用LibZ實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。

船岸基智能航運(yùn)系統(tǒng)的功能模塊主要有基礎(chǔ)應(yīng)用功能、機(jī)艙工況監(jiān)控分析和航行監(jiān)管分析三個(gè)方面組成，功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)束語

本文從系統(tǒng)開發(fā)的角度，從系統(tǒng)總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、軟件架構(gòu)、功能架構(gòu)對(duì)船岸智能航運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)開發(fā)提供技術(shù)支撐。■