基于Web的船舶信息集成管理系统的设计及实现

宁小敏 阳 斌 王 奕 谢 伟

中国舰船研究设计中心，湖北武汉 430064

基于Web的船舶信息集成管理系统的设计及实现

宁小敏 阳 斌 王 奕 谢 伟

中国舰船研究设计中心，湖北武汉 430064

针对目前国内船舶各类业务信息系统独立及缺乏综合集成的问题，本文提出了一种基于Web的船舶信息集成管理系统。该系统采用统一的信息管理支撑平台，将各类数据采集及处理，实现了船舶导航气象和机舱监控数据动态采集、船务管理、公共信息管理等业务应用的综合集成，并以B／S方式进行综合信息发布。该系统已在多艘巡逻舰及海事船中得到成功应用，工程实践表明该系统具有较强的实用性和良好的可扩展性。

机舱监控；船舶导航；数据采集与监控；信息集成

1 引言

船舶的信息化和自动化管理是船舶设计未来的重要发展趋势之一。随着信息技术的迅速发展，传统的船舶自动化系统正在向船舶信息集成化方向发展，其核心是利用计算机、网络通讯、自动控制等技术，将通信设备、导航设备、机舱监控、船务管理、视频监视系统等相对独立的分系统纳入到统一的船舶网络系统中，实现信息集成［1］。目前国内船舶的各类业务应用普遍处于分离状态，缺乏统一的信息集成管理支撑平台，难以灵活地在不同部位获取综合性的数据，这导致工作效率和对紧急事件反应速度的下降；同时，由于船舶上的各种业务信息独立，且各业务子系统采用不同的技术规范、体系架构和设计开发语言，对于不同型号的船舶信息需求，往往需要重新设计开发系统，耗费大量的人力及开发时间［2］。

本文针对以上问题，提出并实现了一种基于Web的船舶信息集成管理系统。该系统通过接口模块将各类数据采集并处理后，形成统一的信息管理支撑平台，实现船舶导航气象和机舱监控数据动态采集、船务管理、公共信息等业务应用的综合集成，并以B／S方式进行综合信息发布，接入船舶网络中的任何计算机，只需使用浏览器即可实现基于 Web的船舶信息管理［3-4］。

2 系统总体框架

本系统主要采用B／S的3层体系结构：动态数据采集及数据持久层、业务逻辑中间件层（信息集成管理系统服务端）和客户端层（包括Web客户端和Java Bean），利用分布式中间件服务，实现数据模型、显示、逻辑控制的分层，保证系统设计简洁、清晰。系统体系结构如图1所示。

动态数据采集子系统及数据持久层是整个系统的基础，负责采集导航设备（如DGPS／GPS、风速风向仪、测深仪、电罗经、计程仪等）实时数据［5］、机舱实时监控信息（如主机／辅机转速、燃油舱液位、主机滑油压力、综合报警信息）［6］，并实现后台的数据存储。船舶信息集成管理系统服务端实现业务逻辑的处理，一方面同动态数据采集子系统通信，完成数据的接收、处理及存储管理，另一方面通过与远程客户端进行数据交互。客户端层实现综合信息发布及业务管理。

系统的主要工作流程如下：对于实时性要求较高的数据（如导航数据、机舱监控数据），动态数据采集子系统实时采集导航设备及机舱监控的数据，通过Socket接口与远程Web客户端通信（内嵌 Java Applet及 Ajax 技术）［7］， 实现动态数据的实时显示及刷新；对于非实时数据（如船务管理、公共信息等），客户端通过RMI接口实现与船舶信息集成管理系统服务端通信。

3 船舶信息集成管理系统的设计

本节将详细描述基于Web的船舶信息集成管理系统的设计。首先介绍系统的主要功能组成，接着描述系统服务端的设计，最后是Web客户端的设计。

3.1 系统功能组成

本系统实现船舶动态数据采集及显示、船务管理、公共信息等业务应用的综合集成，图2所示为系统的功能组成图，其主要功能模块如下：

1）公共信息 主要包括文章查询、公告栏、最新消息、公用知识库、今日天气、论坛交流和生活娱乐、监视监视系统／光电取证系统的集成等；

2）动态数据采集及显示 包括机舱监控数据实时采集及显示、导航气象信息实时采集及显示；

3）船务管理 包括人事管理、维修保养计划和设备备品／备件管理等；

4）后台管理 仅供系统管理员对系统的后台数据进行管理，包括管理员密码修改／注销、系统访问权限管理、数据管理。

3.2 系统服务端设计

系统服务端是整个船舶信息集成管理系统的核心节点，采用面向对象及模块化的设计模式，保证系统的可扩展性，主要UML类如图3所示［8］。

对于非实时数据，每个模块使用单独的Manager处理，以上模块通过JDBC接口从数据库读取信息，并作为RMI Server注册到服务器中，Web客户端利用 Java Bean［9］，通过远程调用 RMI接口实现与远程服务端程序通信。

动态数据采集子系统实时采集导航设备及机舱监控的数据，数据通过Socket接口发送到远程Web客户端，其中客户端导航信息的显示采用基于XML的Ajax技术实现动态更新，由于机舱监控需要图形化的仪表动态显示，客户端采用Java applet方式；系统服务端主要采用MonitorServer模块处理动态实时数据，该模块在固定的端口监听客户端连接请求，连接请求建立后将数据发送到客户端。

3.3 Web 客户端设计

由于本系统的设计采用业务逻辑与视图分开的方式，如果用户对客户端视图有特殊需求，可根据用户的要求，简单地更改视图部分，系统总体架构可保持不变，从而保证系统良好的可维护性。

导航数据要求Web页面能及时地更新并显示数据，传统的请求／响应的方式需要进行整个页面的刷新，Ajax技术提供与Web服务器异步通信的能力；机舱监控客户端采用Java applet实现，每个applet启动一个接收线程实现与系统服务端通信，获取数据后对机舱监控图形化的仪表进行动态更新。

4 应用实例

在具体实现中，系统的UML建模工具使用Rational Rose 2003， 开发平台为 Java 1.6.0，Web服务器使用Tomcat 4.1.24，后台数据库采用MS SQL Server 2000。目前该系统已在成功应用在某型的多艘巡逻舰的设计中。

在浏览器中输入Web服务器的地址，进入客户端的主界面，如图4所示。首页顶端为系统功能导航条，其中舰务信息、机舱监控、监视系统视频和后台管理要求授权，后台管理功能只供系统管理员操作使用，对后台数据进行管理维护；导航气象信息实时显示经度、纬度、时间、航向、水深、风速、风向等导航信息。

图5所示为机舱监控的主机／辅机实时转速图，实时动态显示所有主机及辅机的转速。该图上方为机舱监控的功能导航条，包括燃油舱液位、冷却水水温、主机滑油压力等，另外油料使用分析和航行里程预测可提供实时数据分析处理功能。

5 结 论

本文提出并实现了一种基于Web的船舶信息集成管理系统。该系统实现船舶导航气象和机舱监控数据动态采集、船务管理、公共信息、后台数据管理等各类船舶业务应用的综合集成，接入船舶网络中的任何计算机或显控台，只需采用客户端的浏览器即可实现基于Web的船舶信息集成管理。实际的工程应用表明，该系统具有实用性较强、系统可靠性高、以及扩展性灵活等优点。

［1］汪思源.船舶综合管理控制一体化系统的研究［J］.工业控制计算机，2005，18（11）：34－35.

［2］钱晓江.船舶集成平台管理系统和船岸一体化［J］.上海海事大学学报，2006，27（1）：53－57.

［3］黄小孟，刘磊.基于Web的远程监控系统设计与实现［J］.计算机工程与科学，2004，26（2）：97－102.

［4］倘洪儒，刘大年.基于Internet的远程监控系统技术研究［J］.测控技术，2003，22（4）：48－53.

［5］何祖军，郭善宁，张香梅.综合舰桥SCADA系统设计［J］.船海工程，2008，37（6）：107－110.

［6］杨文菊，孟宪尧，韩新洁.双冗余网络型船舶机舱监控系统［J］.大连海事大学学报，2003，29（4）：35－37.

［7］SCHUTTA N T，ASLESON R.Ajax与 Java高级程序设计［M］.北京：人民邮电出版社，2007.

［8］伍星，陈进，李如强.基于Web的设备远程监测与诊断系统 UML 模型［J］.计算机工程，2004，30（14）：27－28.

［9］ROMAN E.Mastering enterprise Javabeans and Java 2 platform enterprise edition［M］.John Wiley and Sons Inc.，2001.

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

宁小敏（1978－），男，博士研究生。研究方向：舰船平台信息化。E-mail：ningxm＠hotmail.com

阳 斌（1973－），男，高级工程师。研究方向：舰船通信技术、舰船平台信息化。