船舶航运物流系统建设中嵌入式技术运用分析

王振凯 九江市港口航运管理局

嵌入式技术本身是一种基于网络信息技术不断发展起来的信息系统，该系统能够被应用到多个行业和领域的发展当中，满足对各类复杂的数量庞大的数据信息进行处理的需求。在近年来船舶航运物流不断发展的背景下，船舶航运需要处理的数据信息逐渐增多，嵌入式能够被应用船舶当中，为实现对数据信息的整理和控制起到积极的作用。对船舶航运物流系统建设中嵌入式技术的应用情况进行分析，能够为提升船舶航运物流系统的运行效率提供一定的建设和优化思路。

1.嵌入式技术与船舶航运物流系统

1.1 嵌入式技术

从技术原理的角度来看，嵌入式技术主要是指能够对各种辅助装置、机器以及设备运行情况进行控制、监视的装置，由软件和硬件系统构成。为了满足对不同装置和设备进行自动化控制的要求，通常还需要通过安装机械等附属装置来提高嵌入式技术的应用效果。嵌入式技术在实际的应用中，需要依靠计算机技术来发出控制指令，能够满足对于不同应用系统的控制需求，是一种具有专用和实用性质的计算机系统[1]。同时，这种技术还具有较强的灵活性，能够被嵌入到硬件平台当中，为相关数据信息的处理提供有效的支撑，因而能够满足用户对于信息系统进行个性化定制的需求。智能手机就是当前嵌入式技术应用最为典型的案例之一，从这一方面来说，嵌入式技术的应用对于推动社会整体的创新发展具有重要的作用。

1.2 嵌入式技术在船舶中应用的表现形式

从整体上来看，嵌入式技术在船舶方面有着广泛的应用，其不仅能够被应用到以船舶为主要形式的航运物流当中，也能够用于提升船舶的自动化控制水平当中。从提升船舶自动化控制水平的角度来看，嵌入式技术的应用，最为典型的就是嵌入式变频控制技术的应用。嵌入式变频技术主要是指基于微机控制的交流变频调速技术，该技术能够被应用到控制船舶起货机的起货速度、控制船舶航向当中，也能够代替以往船舶应用的机械传动推动系统来控制船舶在航行过程中的航行动作变化，保障船舶航行的安全。该技术在实际的应用中主要依靠变频调速的原理来发挥作用。变频调速能够通过改变电动机定子供电频率来影响磁场的同步转速，从而达到调速的目的。

嵌入式技术还能够被应用到船舶航运物流当中。基于物流行业的发展需求，当前船舶航运物流主要可以分为内河及沿海运输和远洋运输两种类型，内河及沿海运输能够有效提高国内物流运输的效率，而远洋运输则对于加强我国与世界各个国家之间的沟通和联系具有重要的作用，能够有效推动我国整体的发展[2]。考虑到船舶航运过程中很容易受到天气变化的影响，在船舶航运过程中应用嵌入式技术，能够充分发挥信息时代的优势，在对船舶航运情况进行分析之后，采取合适的措施对船舶航运情况进行控制，从而保障船舶运输工作能够顺利完成。

1.3 在船舶航运物流系统中应用嵌入式技术的作用

将嵌入式技术应用到船舶航运物流系统当中，能够充分发挥信息技术的作用和优势，以提高船舶航运物流数据处理分析能力的方式，让船舶航运系统能够在保持高速度运转能力的基础上，也能够呈现出良好的物流信息处理效果。这样不仅能够有效提高船舶航运物流运输的整体效果，还能够在一定程度上节省由于储存和计算资源运营消耗的费用，对提高船舶航运物流的服务效果和系统整体性能具有重要的作用。

2.船舶航运物流系统建设中嵌入式技术应用情况的具体分析

在物流行业不断发展的背景下，船舶航运作为一种具有代表性的物流运输方式，在物流运输中的重要性也逐渐凸显出来。以嵌入式技术为基础来构建船舶航运物流系统，对于提升船舶航运物流的质量效果具有重要的作用。在对嵌入式技术在船舶航运物流系统建设中的应用情况进行分析时，主要可以从以下几个方面来入手：

2.1 船舶航运物流信息处理系统设计

通过前面的分析可以发现，嵌入式技术是一种同时具备硬件和软件的综合性信息装置，因而在基于嵌入式技术设计船舶航运物流信息处理系统时，需要从硬件和软件两个方面来进行设计。具体而言，在对系统的软件部分进行设计时，需要从航运物流信息处理的相关要求出发，基于原有的航运物流信息处理系统模块，考虑当前传播航运物流的信息关系较为复杂，为了提高对各类航运物流信息的处理效率，可以在软件设计中增加数据聚类算法。数据聚类算法主要是指将系统中储存记录的物流数据看做一个集合，将集合内的数据按照a1,a2,a3的形式表现出来，在基于信息集合要求的基础上，就可以将这些数据划分为b类。这样最后得到的物流信息聚类结果误差值最小。在这一前提下，将物流信息用m来表示，就可以得到物流信息的间距d:

在得到这一数据的基础上，还需要进行数据集合聚类中心的计算。在依据物流信息结合的不同类别应用算法进行计算之后，能够有效提升信息处理系统的数据处理能力。在实际应用该系统的过程中，能够将信息处理系统的应用优势发挥出来。

而在对船舶航运物流系统的硬件进行设计时，则需要以保证系统运行和处理信息的承载力为主要标准，基于原有的信息处理系统来对硬件结构进行优化设计。在对系统硬件进行优化设计的过程中，可以应用高性能芯片整合的方式，对硬件进行优化。例如，在设计中可以应用S3C2440、AT91SAM、INTEL等类型的芯片，以平台芯片为基础来构建系统硬件结构的核心控制平台。对于核心控制平台的设计，需要在保证满足芯片运行需求的同时，设定多个通信接口，保证能够对航运中产生的各类信息进行处理。而对于航运信息处理系统中的储存器设计，一般需要基于储存器自身的占用空间来进行参考，并尽可能控制储存器的购置成本。

2.2 AIS系统

AIS系统主要是指船舶自动识别系统，在对基于嵌入式技术的船舶航运物流信息处理系统进行设计时，需要应用自动识别系统来掌握船舶航运过程中的实际情况，并将该系统识别收集到的数据信息作为控制船舶航行情况的主要依据。在对AIS系统进行设计的过程中，最为重要的就是信息解码技术的应用。AIS系统中信息管理模块的数据传输主要就是依靠编码方式来完成的。基于这一前提，在设计AIS系统时，需要重视AIS信号的解码工作，保证AIS信号能够被转换为信息处理系统能够识别的信息格式，保证转换后的信息能够用于分析和掌握船舶航运的工作状态，并获取相应的航运信息。当前我国在AIS系统的设计方面已经进行了一定的尝试和探索，长江干线的AIS系统就是一个较为典型的体现（如图1）。

图1 长江干线AIS系统的组成结构

长江干线中应用的AIS系统主要包括软件和硬件两大模块，在软件方面主要应用VB计算机程序来设计语言，在对AIS识别系统进行信息解码的同时，也能够建立相应的数据库系统，满足AIS系统的异构类型、信息采集流程和物流运作等方面的要求；而在硬件方面，AIS系统能够结合嵌入式PLC自动控制系统，将船舶航运物流的供应环节、仓储模块、人力模块和其他基础设施结合起来，以构成一个整体的方式来提高系统的运行效率。

在应用基于长江干线AIS的航运物流技术应用过程中，对于系统的建设重点考虑物流的客户层、运输层和目标用户层三个部分。其中，客户层主要包括订货单位和订货代理商等主体，在该系统的运行中，各个独立的系统单元都能够发挥AIS系统的作用来获取到所需的位置信息和进程信息；运输层一般是指航运公司以及航运船只，能够在航运船只航行的过程中及时获取信息，并保证信息的准确性，从而为选择和确定最佳的船只航运路线提供参考；而用户层则能够为用户提供供需信息和物流信息的查询服务。

而在AIS系统运行的过程中，航运物流过程中产生的供需信息需要在解码之后输入到综合信息平台的异构数据库当中，利用数据库系统的程序和WEB信息处理技术来对解码后的信息进行处理（如图2）。

图2 异构数据库的数据处理模型图

2.3 嵌入式Linux技术的应用和系统构建

将嵌入式技术应用到船舶航运物流系统的建设当中，还可以充分发挥嵌入式Linux技术的作用，以Linux内核来满足系统信息处理和进程管理的要求。而在应用该技术的过程中，信息处理系统中的各个子系统发挥的功能作用也存在一定的差异。首先，应用嵌入式Linux技术，能够发挥进程管理的功能作用。在系统对CPU进行访问、多进程以及多任务并发运行的过程中，可以应用Linux技术来选择进程，基于有限级别进程来调度算法，优化系统访问CPU的基本流程，提升信息处理系统的实际运行效果。其次，嵌入式Linux技术还能够被应用到文件系统当中，以Linux技术来提供多个文件系统，每个文件系统包括逻辑文件和软件文件系统，能够用于支持系统硬件设备的接口连接。第三，嵌入式Linux技术还能够用于对系统设备进行控制。考虑到船舶航运物流信息处理系统本身具有较强的扩展型，因而在系统设计中需要基于系统需求来保证与外界各类硬件设备的连接效果。

而在基于嵌入式Linux技术构建系统的过程中，需要结合当前船舶航运物流发展的实际需求，将嵌入式Linux技术和AIS系统结合起来，基于船舶航运环境的实际情况，对信息处理系统进行优化[3]。例如，对于在运河中进行航行的船只而言，在对信息处理系统进行构建的过程中，需要考虑不同航道的水深差异是否会对船舶的正常航行产生影响。以嵌入式Linux技术和AIS系统来构建船舶航行物流系统，一般需要包括一级控制中心、二级管理中心、AIS基站和船舶终端四个部分组成。在船舶终端交付信息基于AIS基站传送给二级管理中心和一级控制中心之后，就可以满足对信息进行高效率处理的要求，从而有效提高船舶航运物流信息的处理质量。从技术优化创新的角度来提升船舶航行物流的服务质量，能够有效促进物流行业的进一步发展。

3.结论

综上所述，将嵌入式技术应用到船舶航运物流系统的建设当中，能够有效提升船舶航运物流系统的运行效率，保证船舶航运的整体服务质量。物流行业的快速发展在一定程度上影响着企业生产经营的方式和人们的生活方式，充分发挥以嵌入式技术为代表的各类先进信息技术在物流行业中的作用，不仅能够有效提升物流效率，还能够对推动物流行业的整体发展起到积极的作用。