基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)

寧小敏 陽 斌 王 奕 謝 偉

中國艦船研究設計中心，湖北武漢 430064

基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)

寧小敏 陽 斌 王 奕 謝 偉

中國艦船研究設計中心，湖北武漢 430064

針對目前國內(nèi)船舶各類業(yè)務信息系統(tǒng)獨立及缺乏綜合集成的問題，本文提出了一種基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用統(tǒng)一的信息管理支撐平臺，將各類數(shù)據(jù)采集及處理，實現(xiàn)了船舶導航氣象和機艙監(jiān)控數(shù)據(jù)動態(tài)采集、船務管理、公共信息管理等業(yè)務應用的綜合集成，并以B／S方式進行綜合信息發(fā)布。該系統(tǒng)已在多艘巡邏艦及海事船中得到成功應用，工程實踐表明該系統(tǒng)具有較強的實用性和良好的可擴展性。

機艙監(jiān)控；船舶導航；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控；信息集成

1 引言

船舶的信息化和自動化管理是船舶設計未來的重要發(fā)展趨勢之一。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的船舶自動化系統(tǒng)正在向船舶信息集成化方向發(fā)展，其核心是利用計算機、網(wǎng)絡通訊、自動控制等技術(shù)，將通信設備、導航設備、機艙監(jiān)控、船務管理、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等相對獨立的分系統(tǒng)納入到統(tǒng)一的船舶網(wǎng)絡系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息集成［1］。目前國內(nèi)船舶的各類業(yè)務應用普遍處于分離狀態(tài)，缺乏統(tǒng)一的信息集成管理支撐平臺，難以靈活地在不同部位獲取綜合性的數(shù)據(jù)，這導致工作效率和對緊急事件反應速度的下降；同時，由于船舶上的各種業(yè)務信息獨立，且各業(yè)務子系統(tǒng)采用不同的技術(shù)規(guī)范、體系架構(gòu)和設計開發(fā)語言，對于不同型號的船舶信息需求，往往需要重新設計開發(fā)系統(tǒng)，耗費大量的人力及開發(fā)時間［2］。

本文針對以上問題，提出并實現(xiàn)了一種基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過接口模塊將各類數(shù)據(jù)采集并處理后，形成統(tǒng)一的信息管理支撐平臺，實現(xiàn)船舶導航氣象和機艙監(jiān)控數(shù)據(jù)動態(tài)采集、船務管理、公共信息等業(yè)務應用的綜合集成，并以B／S方式進行綜合信息發(fā)布，接入船舶網(wǎng)絡中的任何計算機，只需使用瀏覽器即可實現(xiàn)基于 Web的船舶信息管理［3-4］。

2 系統(tǒng)總體框架

本系統(tǒng)主要采用B／S的3層體系結(jié)構(gòu)：動態(tài)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務邏輯中間件層（信息集成管理系統(tǒng)服務端）和客戶端層（包括Web客戶端和Java Bean），利用分布式中間件服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型、顯示、邏輯控制的分層，保證系統(tǒng)設計簡潔、清晰。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

動態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)持久層是整個系統(tǒng)的基礎，負責采集導航設備（如DGPS／GPS、風速風向儀、測深儀、電羅經(jīng)、計程儀等）實時數(shù)據(jù)［5］、機艙實時監(jiān)控信息（如主機／輔機轉(zhuǎn)速、燃油艙液位、主機滑油壓力、綜合報警信息）［6］，并實現(xiàn)后臺的數(shù)據(jù)存儲。船舶信息集成管理系統(tǒng)服務端實現(xiàn)業(yè)務邏輯的處理，一方面同動態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通信，完成數(shù)據(jù)的接收、處理及存儲管理，另一方面通過與遠程客戶端進行數(shù)據(jù)交互?？蛻舳藢訉崿F(xiàn)綜合信息發(fā)布及業(yè)務管理。

系統(tǒng)的主要工作流程如下：對于實時性要求較高的數(shù)據(jù)（如導航數(shù)據(jù)、機艙監(jiān)控數(shù)據(jù)），動態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)實時采集導航設備及機艙監(jiān)控的數(shù)據(jù)，通過Socket接口與遠程Web客戶端通信（內(nèi)嵌 Java Applet及 Ajax 技術(shù)）［7］， 實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的實時顯示及刷新；對于非實時數(shù)據(jù)（如船務管理、公共信息等），客戶端通過RMI接口實現(xiàn)與船舶信息集成管理系統(tǒng)服務端通信。

3 船舶信息集成管理系統(tǒng)的設計

本節(jié)將詳細描述基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)的設計。首先介紹系統(tǒng)的主要功能組成，接著描述系統(tǒng)服務端的設計，最后是Web客戶端的設計。

3.1 系統(tǒng)功能組成

本系統(tǒng)實現(xiàn)船舶動態(tài)數(shù)據(jù)采集及顯示、船務管理、公共信息等業(yè)務應用的綜合集成，圖2所示為系統(tǒng)的功能組成圖，其主要功能模塊如下：

1）公共信息 主要包括文章查詢、公告欄、最新消息、公用知識庫、今日天氣、論壇交流和生活娛樂、監(jiān)視監(jiān)視系統(tǒng)／光電取證系統(tǒng)的集成等；

2）動態(tài)數(shù)據(jù)采集及顯示 包括機艙監(jiān)控數(shù)據(jù)實時采集及顯示、導航氣象信息實時采集及顯示；

3）船務管理 包括人事管理、維修保養(yǎng)計劃和設備備品／備件管理等；

4）后臺管理 僅供系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)進行管理，包括管理員密碼修改／注銷、系統(tǒng)訪問權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理。

3.2 系統(tǒng)服務端設計

系統(tǒng)服務端是整個船舶信息集成管理系統(tǒng)的核心節(jié)點，采用面向?qū)ο蠹澳K化的設計模式，保證系統(tǒng)的可擴展性，主要UML類如圖3所示［8］。

對于非實時數(shù)據(jù)，每個模塊使用單獨的Manager處理，以上模塊通過JDBC接口從數(shù)據(jù)庫讀取信息，并作為RMI Server注冊到服務器中，Web客戶端利用 Java Bean［9］，通過遠程調(diào)用 RMI接口實現(xiàn)與遠程服務端程序通信。

動態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)實時采集導航設備及機艙監(jiān)控的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過Socket接口發(fā)送到遠程Web客戶端，其中客戶端導航信息的顯示采用基于XML的Ajax技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)更新，由于機艙監(jiān)控需要圖形化的儀表動態(tài)顯示，客戶端采用Java applet方式；系統(tǒng)服務端主要采用MonitorServer模塊處理動態(tài)實時數(shù)據(jù)，該模塊在固定的端口監(jiān)聽客戶端連接請求，連接請求建立后將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端。

3.3 Web 客戶端設計

由于本系統(tǒng)的設計采用業(yè)務邏輯與視圖分開的方式，如果用戶對客戶端視圖有特殊需求，可根據(jù)用戶的要求，簡單地更改視圖部分，系統(tǒng)總體架構(gòu)可保持不變，從而保證系統(tǒng)良好的可維護性。

導航數(shù)據(jù)要求Web頁面能及時地更新并顯示數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的請求／響應的方式需要進行整個頁面的刷新，Ajax技術(shù)提供與Web服務器異步通信的能力；機艙監(jiān)控客戶端采用Java applet實現(xiàn)，每個applet啟動一個接收線程實現(xiàn)與系統(tǒng)服務端通信，獲取數(shù)據(jù)后對機艙監(jiān)控圖形化的儀表進行動態(tài)更新。

4 應用實例

在具體實現(xiàn)中，系統(tǒng)的UML建模工具使用Rational Rose 2003， 開發(fā)平臺為 Java 1.6.0，Web服務器使用Tomcat 4.1.24，后臺數(shù)據(jù)庫采用MS SQL Server 2000。目前該系統(tǒng)已在成功應用在某型的多艘巡邏艦的設計中。

在瀏覽器中輸入Web服務器的地址，進入客戶端的主界面，如圖4所示。首頁頂端為系統(tǒng)功能導航條，其中艦務信息、機艙監(jiān)控、監(jiān)視系統(tǒng)視頻和后臺管理要求授權(quán)，后臺管理功能只供系統(tǒng)管理員操作使用，對后臺數(shù)據(jù)進行管理維護；導航氣象信息實時顯示經(jīng)度、緯度、時間、航向、水深、風速、風向等導航信息。

圖5所示為機艙監(jiān)控的主機／輔機實時轉(zhuǎn)速圖，實時動態(tài)顯示所有主機及輔機的轉(zhuǎn)速。該圖上方為機艙監(jiān)控的功能導航條，包括燃油艙液位、冷卻水水溫、主機滑油壓力等，另外油料使用分析和航行里程預測可提供實時數(shù)據(jù)分析處理功能。

5 結(jié) 論

本文提出并實現(xiàn)了一種基于Web的船舶信息集成管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)船舶導航氣象和機艙監(jiān)控數(shù)據(jù)動態(tài)采集、船務管理、公共信息、后臺數(shù)據(jù)管理等各類船舶業(yè)務應用的綜合集成，接入船舶網(wǎng)絡中的任何計算機或顯控臺，只需采用客戶端的瀏覽器即可實現(xiàn)基于Web的船舶信息集成管理。實際的工程應用表明，該系統(tǒng)具有實用性較強、系統(tǒng)可靠性高、以及擴展性靈活等優(yōu)點。

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Design and Implementation of Web-Based Ship Information Integrated Management System

Ning Xiao－min Yang Bin Wang YiXie Wei

China Ship Development and Design Center， Wuhan 430064， China

This paper proposes a web－based ship information integrated management system.A uniform information management supporting platform is constructed in the system.It integrates with data acquisition of marine navigation devices and engine room，ship management，and common information management.Ship information can be acquired through the popular Browser ／Server method.The system has been successfully applied to several patrol and maritime ships.It possesses several merits， such as good practicability and scalability， which has been proven in the engineering practice.

engine room monitoring； ship navigation；supervisory control and data acquisition； information integration

U662.9

A

1673－3185（2011）03－99－04

10.3969/j.issn.1673-3185.2011.03.021

2010-07-29

寧小敏（1978－），男，博士研究生。研究方向：艦船平臺信息化。E-mail：ningxm＠hotmail.com

陽 斌（1973－），男，高級工程師。研究方向：艦船通信技術(shù)、艦船平臺信息化。