（輪機(jī)工程專業(yè)論文）基于bs的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdfVIP

中文摘要 摘要 自動(dòng)化控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)船舶的監(jiān)控和管理 也提出了全新的要求。船岸數(shù)據(jù)同步，遠(yuǎn)程監(jiān)控，在線監(jiān)控就是在這種條件下應(yīng) 運(yùn)而生的。這些技術(shù)不僅從理念上更新了現(xiàn)代船舶管理人員的頭腦和視野，也為 現(xiàn)代輪機(jī)管理提供了可靠有力的技術(shù)支持?，F(xiàn)代監(jiān)控技術(shù)的采用，對(duì)于保持船舶 動(dòng)力裝置的可靠性和完成預(yù)定的營(yíng)運(yùn)功能起到至關(guān)重要的作用，必將為解決船岸 孤島瓶頸邁出嶄新一步。 本文重點(diǎn)是對(duì)b s 模式下的“育鯤”輪遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。 首先，文章對(duì)以往的在線監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。針對(duì)先前采用c s 方式 實(shí)現(xiàn)的三峽庫(kù)區(qū)運(yùn)輸船舶節(jié)能實(shí)用技術(shù)研究，遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控 系統(tǒng)兩個(gè)項(xiàng)目，分析比較了c s 與b s 的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了使用b s 模式實(shí)現(xiàn)“育 鯤 輪遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。 其次，本文的三、四、五章是全文的核心部分。在遵循b s 架構(gòu)基本原則的 條件下，本文第三章對(duì)b s 模式下實(shí)現(xiàn)“育鯤”輪遠(yuǎn)程監(jiān)控進(jìn)行詳盡的整體架構(gòu)， 并詳細(xì)介紹了各功能模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案。第四章介紹了對(duì) 機(jī)艙數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的相關(guān)方法，通過(guò)對(duì)時(shí)間序列中的小波分析、m a n n k e n d a l l 等方法的研究，最終選取m a n n k e n d a l l 方法對(duì)機(jī)艙數(shù)據(jù)進(jìn)行突變點(diǎn)的檢測(cè)，并實(shí) 現(xiàn)了多級(jí)預(yù)警功能。第五章是對(duì)b s 模式下“育鯤”輪船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件 實(shí)現(xiàn)，以網(wǎng)頁(yè)的形式將設(shè)備參數(shù)的動(dòng)態(tài)曲線，歷史數(shù)據(jù)，報(bào)警信息和預(yù)警功能等 形象的給予展示。 最后，結(jié)合自己在項(xiàng)目中所作的工作和在本文實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所存在的困難，對(duì) 論文進(jìn)行了總結(jié)并對(duì)船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展予以展望。 關(guān)鍵詞：b $ ；船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；預(yù)警；異變；時(shí)間序列 a b sir a c t w i t h r a p i dd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i o n c o n t r o l t e c h n o j o g y c o m p u t e r t e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , m o d e ms h i p p i n go 虢r sn e wd e m a n d s t 0 t h em 伽t o t i n ga n d m a n a g e m e n to ft h es h i p s h i p - s h o r ed a t as y n c h r o i l i z a t i o i l r e m o t e m o n i t o r i n ga n do n l i n em o n i t o r i n gc o m ei n t ob e i n gi nt h i sc o n d i t i o n 妣h 1 1 0 1 0 9 y n o t0 1 1 l ye n r i c h e st h em i n da n dv i s i o nf o rm o d e m s h i pm a l l a g e m e n t 謝t hr e s p e c tt 0 t h et t l e o r y ,b u ta l s o p r o v i d e sar e l i a b l e t e c h n o l o g ys u p p o nf o rm o d e mm 撕n e e n 毋n e e n n gm 鋤a g e m e n t m o d e m m o n i t o r i n gt e c h n o l o g yp l a y sa ni m p o r t 觚tr o l ei i l m a i n t a i n i n gt h er e l i a b i l i t yo f s h i pp o w e rp l a n ta n dc o m p l e t i n gt h es c h e d u l e do p e r a t i n g i u n c t l o n ，a n dw i l lo v e r c o m et h eb o t t l e n e c ko f s h i p s h o r ec o m m u l l i c a t i o n ih ek e yp o i n to ft h i s p a p e ri si m p l e m e n t i n gr e m o t em o n i t o t i n g s y s t e mo f y u k u nb a s e do nb s t1 r s t j y ，t h ep r e s e n ts t a t u so ft h e s h i p - o n l i n em o n i t o r i n gs y s t e mi sa n 甜v z e d c o m b l m n gw i t ht w op r o j e c t s “t h ea p p l i e de n e r g ys a v i n gt e c h n o l o g yo ns h i pi n t h r e eg o r g e sr e s e r v o i ra r e a a n d “s h i p c a r g oo n l i n em o n i t o r i n gs y s t e m ”，t h e a d v 姐t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fa p p l y i n gc sm o d ea n db sm o d ea r e 猢1 y z e da n d c o m p a r e d ，a n dt h em e t h o do fb sm o d e s y s t e mf o ry u k u n i sp r o p o s e dt oa c h i e v er e m o t em o n i t o r i n g s o n d l y , c h a p t e rt h r e e ，f o u ra n df i v ea let h ec o r eo f t h i sp a p e r i nc h 印t e r t h r e e ， h o wt oa c l l i e t h er e m o t em o n i t o r i n go ny u k u n w i t ht h ep r i n c i p l eo fb ss t r u c 嘶 1 sd i s c u s s e dm d e t a i la sw e l la st h ep r o c e s st oc a l t yo u t t h e nt h ea c c o r d i n g o p t i m i z e d p l a n1 sg i y e n i nc h a p t e rf o u r , t h em e t h o d st od e a lw i t ht h ed a t af r o me n g i n er o o m i s i n t r o d u c e d t h em a n l l - k e n d a l lm e t h o di sc h o s e nt ot e s tt h es u d d e n t h a n g ep o i n ti nm e d 蛾a rt h ec o m p a r i s o n sa m o n gw a v e l e tt h e o r y , m a n n - k e n d a l lm e t h o d ，鋤ds o o n i h em e t h o dc a na l s oe f f e c tm u l t i p l e - l e v e l a l e r tf u n c t i o n i nc h a p t e rf i v e ，h o wt o d e s l g nt h es o f t w a r ef o rt h em o n i t o r i n gs y s t e mi sf i g u r e do u t t h es o 舢es h o w s v 1 d l yt h em o v i n gc u r v e s ，h i s t o r i c a ld a t a , a l a r mi n f o r m a t i o na n d 甜e r tn m c t i o nb v u s i n gt h ew e b p a g e a tl a l s t ，t 1 1 ec o n c l u s i o ni s f i g u r e do u ta n dt h ed e v e l o p m e n to ft h em o n i t o r i n g s y s t 鋤1 8p r e d i c t e dw i t hr e v i e w i n gt h ew o r kf o rt h i sp a p e ra n d t h ed i f f i c u l t i e si nt h e 英文摘要 k e yw o r d s ：b s ：r e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mo fs h i p ；e a r l yw a r n i n g ；p h a s i c c h a n g i n g ：t i m es e r i e s ： 大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果， 撰寫(xiě)成博士碩士學(xué)位論文 竺基王墾么s 的魈舶適程墮控丕統(tǒng)數(shù)遮鹽皇塞現(xiàn)：。 除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均 已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個(gè)人或集體 已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或未公開(kāi)發(fā)表的成果。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：薹叛蒙州9 年多月y 鉬 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“大連海事大學(xué)研究生學(xué)位論文提交、 版權(quán)使用管理辦法”，同意大連海事大學(xué)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位 論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。 保密口，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 本學(xué)位論文屬于：保密口 不保密閩名青在以上方框內(nèi)打“ ) 論文作者簽名巍k 翩簽名：蕓毫矗( 代夕 同期：) 刃口年莎月工目 基tb s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第1 章緒論 1 1 課題背景 海上運(yùn)輸在全球性國(guó)際貿(mào)易中占有極其重要的地位，我國(guó)出口貨物中近九成 的貨物是通過(guò)海上運(yùn)輸完成的。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)步的發(fā)展，國(guó)內(nèi) 對(duì)鐵礦石、糧食、煤炭、石油等初級(jí)產(chǎn)品的需求量日漸增長(zhǎng)，但相應(yīng)的貨物運(yùn)輸 能力卻無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，使得海上運(yùn)輸瓶頸現(xiàn)象凸現(xiàn)n3 。 通過(guò)海上投入大量運(yùn)力，能夠快速解決運(yùn)需瓶頸，但由于造船能力的限制， 短期內(nèi)又難以實(shí)現(xiàn)。況且大量運(yùn)力進(jìn)入市場(chǎng)，又會(huì)造成運(yùn)力過(guò)剩的問(wèn)題，這種方 法并不是解決運(yùn)需瓶頸的良策。所以在現(xiàn)有運(yùn)力基礎(chǔ)上提升運(yùn)輸效率，不僅是市 場(chǎng)良性發(fā)展的需要，也是解決運(yùn)需瓶頸的有效途徑。 船舶運(yùn)輸周期、安全、壓港等是制約海上運(yùn)輸效率的主要因素。傳統(tǒng)的船舶 管理方式存在著船岸脫節(jié)現(xiàn)象。信息滯后、監(jiān)控乏力、反應(yīng)遲緩等是存在的主要 弊端。船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，在一定程度上克服了傳統(tǒng)船舶管理方式的 不足，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶信息動(dòng)態(tài)、及時(shí)、全面的管理。 三峽庫(kù)區(qū)運(yùn)輸船舶節(jié)能實(shí)用技術(shù)研究項(xiàng)目以三峽庫(kù)區(qū)營(yíng)運(yùn)船舶為研究對(duì) 象，系統(tǒng)地對(duì)三峽庫(kù)區(qū)營(yíng)運(yùn)船舶的航行狀況及航道特點(diǎn)進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上， 開(kāi)發(fā)出了三峽庫(kù)區(qū)船舶優(yōu)化操縱軟件，通過(guò)船用柴油機(jī)油耗監(jiān)測(cè)儀的研制，結(jié)合 燃油流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶燃油消耗的精細(xì)定量控制，對(duì)主機(jī)油耗進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示， 引導(dǎo)船員采用合理的方式駕駛船舶，達(dá)到了營(yíng)運(yùn)船舶節(jié)能的目的。此項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了 船端c s 模式的油耗實(shí)時(shí)顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)船岸同步，岸端同樣以c s 模式對(duì)船舶 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)是大連海事大學(xué)與中遠(yuǎn)集 團(tuán)合作的項(xiàng)目，也是通過(guò)c s 模式實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)洋船舶機(jī)艙及貨物數(shù)據(jù)的岸端在線監(jiān) 控。該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋了中遠(yuǎn)旗下的3 0 多條遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶，在國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)洋船舶 遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位1 2 。 結(jié)合以上兩個(gè)項(xiàng)目所實(shí)現(xiàn)的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)c s 模式下的遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)在客戶端布置上存在局限性，本文提出了采用b s 模式實(shí)現(xiàn)“育鯤”輪的遠(yuǎn) 程監(jiān)控。 第l 章緒論 1 2 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)狀分析 船舶監(jiān)控是針對(duì)船舶設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)而言的。船舶監(jiān)控主要分為船端的 本地監(jiān)控和陸岸端的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控。 船舶本地監(jiān)控就是以前船舶普遍采用的監(jiān)控方式，主要是就集中式結(jié)構(gòu)、分 布式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)( f c s ) 和全船網(wǎng)絡(luò)型而言的，這種監(jiān)控由于受到 通訊技術(shù)的制約，只能在船端實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控。比較有代表性的監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)包括：分布式機(jī)艙數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，典型產(chǎn)品有德國(guó)s i m e n s 公司的s i m a 3 2 c 系統(tǒng)和挪威n o r c o n t r o l 公司的d a t ac h i e f l 0 0 0 系統(tǒng)。2 0 世紀(jì)九十年代后， 船舶機(jī)艙設(shè)備的監(jiān)測(cè)逐漸轉(zhuǎn)向分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)。此類系統(tǒng)的代表性產(chǎn)品是西門 子的m a c 一3 3 監(jiān)控管理系統(tǒng)f 3 1 4 1 。 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是近年來(lái)伴隨著通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，衍生出的一種遠(yuǎn)程 監(jiān)控方式。船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控根據(jù)監(jiān)控要求的不同可劃分為兩種主要類型，一種是船 端不實(shí)施監(jiān)控，即數(shù)據(jù)在船端不做分析及顯示，而是將船端數(shù)據(jù)采集后直接通過(guò) 通訊端傳輸?shù)桨抖朔?wù)器進(jìn)行處理，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控與船端的直接監(jiān)控沒(méi)有多大的 區(qū)別，只是數(shù)據(jù)傳輸在空間和距離上比現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)要遠(yuǎn)，船端的通訊設(shè)施主要 包括船站通訊、海事衛(wèi)星等，由于這些通訊設(shè)施在數(shù)掘傳輸方面或多或少都存在 著延時(shí)，因此數(shù)據(jù)的顯示也就相應(yīng)的存在著時(shí)間上的滯后。其它部分則和船端監(jiān) 控系統(tǒng)相同；另一種是船端監(jiān)控與岸端監(jiān)控并存。船端普遍采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線技 術(shù)把分布于各個(gè)設(shè)備的傳感器、監(jiān)控設(shè)備等連接起來(lái)，也就是說(shuō)總線相當(dāng)于起到 了匯流的作用，新型組網(wǎng)技術(shù)可能會(huì)結(jié)合局域網(wǎng)技術(shù)，將船端各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)用局域 網(wǎng)連接起來(lái)，這樣在船端就形成了內(nèi)網(wǎng)。由于局域網(wǎng)可以使用共享資源，這種方 法可以更好的結(jié)合目前日益增加的監(jiān)控點(diǎn)的要求，方便監(jiān)控的布i 置【5 1 6 1 。 目前船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控所應(yīng)用的技術(shù)主要包括，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)、遠(yuǎn)程通訊技 術(shù)( 遠(yuǎn)洋的船站通訊，近海的海事寬帶，加上隨之發(fā)展起來(lái)的3 g 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)) 、 i n t e r n e t 技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等。 1 3 課題的提出及研究的意義 1 3 1 課題的提出 大連海事大學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)船“育鯤 輪，是專門為航海類專業(yè)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和 2 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 畢業(yè)實(shí)習(xí)所建造的教學(xué)實(shí)習(xí)船。船上配備了最為先進(jìn)的主機(jī)遙控系統(tǒng)，調(diào)距槳， 減搖鰭等設(shè)備，可以使學(xué)生更為直觀的對(duì)現(xiàn)代船舶動(dòng)力裝雹進(jìn)行認(rèn)識(shí)和了解。船 舶機(jī)艙設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控是現(xiàn)代輪機(jī)管理發(fā)展的要求，對(duì)于新一代的船舶管理人 員，了解并掌握船舶機(jī)艙設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控顯得格外的重要。 本文結(jié)合作者曾經(jīng)參與過(guò)的兩個(gè)船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外船舶 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究了解到；船舶運(yùn)輸公司的管理層對(duì)船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求已經(jīng) 從界面的個(gè)性化向監(jiān)控的廣泛性，智能性，靈活性方向轉(zhuǎn)移。而基于b s 模式下 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展可以很好的解決這一點(diǎn)，因此本文提出了針對(duì) “育鯤 輪基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控。 1 3 2 本課題的研究意義 基于b s 模式的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，可以使船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控不受地理及 計(jì)算機(jī)配置等限制，可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的監(jiān)控，即打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)輸入網(wǎng)址即可以對(duì)船 舶動(dòng)態(tài)進(jìn)行了解，并對(duì)機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)權(quán)限的限制，管理層可 以通過(guò)任何能夠訪問(wèn)i n t e r n e t 的設(shè)備，可以是電腦，也可以是手機(jī)，方便的了 解船上的信息，這一技術(shù)增加了監(jiān)控的覆蓋面，也提高了監(jiān)控的靈活性【7 1 1 引。 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，包括現(xiàn)在普遍采用的f 站通訊，小流量數(shù)據(jù)可以 采用按流量收費(fèi)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，大流量可以采用按時(shí)間收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行傳輸。 海事寬帶和3 g 網(wǎng)絡(luò)支持大流量的數(shù)據(jù)傳輸，為視頻監(jiān)控提供了可能性。有了先 進(jìn)的通訊技術(shù)的支持，對(duì)于船舶故障的早預(yù)警，早發(fā)現(xiàn)，早解決提供了有力保證。 1 4 本課題主要研究?jī)?nèi)容 本文以三峽庫(kù)區(qū)運(yùn)輸船舶節(jié)能實(shí)用技術(shù)研究和遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在 線監(jiān)控系統(tǒng)兩項(xiàng)目為研究背景，提出了采用b s 方式實(shí)現(xiàn)船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的 方法。 首先，結(jié)合船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有的c s 技術(shù)和b s 技術(shù)進(jìn) 行了介紹，通過(guò)對(duì)比提出了采用b s 模式的優(yōu)勢(shì)。 其次，結(jié)合“育鯤 輪現(xiàn)狀，包括船上現(xiàn)有的軟硬件基礎(chǔ)，對(duì)基于b s 的船 舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了整體架構(gòu)。 再次，對(duì)從“育鯤”輪上采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，建立了數(shù)學(xué)模型。 第1 章緒論 提出了數(shù)據(jù)分析處理的解決方法。 最后，結(jié)合w e b 網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控岸端展示系統(tǒng)的界 面功能。 1 5 論文結(jié)構(gòu) 第l 章結(jié)合船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出采用b s 方式實(shí)現(xiàn)船舶遠(yuǎn) 程監(jiān)控的方法。 第2 章通過(guò)c s ，b s 優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，突出b s 的靈活性。 第3 章對(duì)整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框架進(jìn)行構(gòu)建，詳細(xì)介紹各功能模塊的實(shí)現(xiàn)。 第4 章建立機(jī)艙數(shù)據(jù)預(yù)警分析模型。 第5 章通過(guò)b s 界面，展示系統(tǒng)功能。 第6 章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，提出不足及展望。 4 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第2 章b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù) 2 1 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)介紹 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是集現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、故障診斷技術(shù)為一體的一門 新的交叉技術(shù)。所謂遠(yuǎn)程監(jiān)控，就是借助遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障監(jiān)控診斷的技 術(shù)，將提供故障監(jiān)控診斷服務(wù)的遠(yuǎn)程客戶端和服務(wù)器端通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接 起來(lái)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信 息實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控診斷專家中心，由專家對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷。在遠(yuǎn)程監(jiān)控 中，本地計(jì)算機(jī)借助通訊網(wǎng)絡(luò)，由現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)將選定觀測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸至主控中心： 主控中心通過(guò)分析和處理這些數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，可推測(cè)出工作現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并根 據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)視與控制【9 - 1 1 】。 遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)本地局域網(wǎng)絡(luò)，i n t r a n e t 企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，i n t e r n e t 互聯(lián) 網(wǎng)等多種通訊介質(zhì)，對(duì)遠(yuǎn)端進(jìn)行監(jiān)視和控制，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分 散控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)控，通過(guò)在監(jiān)控端設(shè)置分析處理程序，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程 診斷維護(hù)等功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通常情況下由通信媒體( 數(shù)據(jù)傳輸方式不同而不 同) 、計(jì)算機(jī)軟件( 編程實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連接，數(shù)據(jù)的顯示) 、硬件系統(tǒng)( 底層監(jiān) 控設(shè)備) 組成。在工業(yè)生產(chǎn)中，往往存在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布廣泛或數(shù)據(jù)不易通過(guò)人為 方式采集的場(chǎng)合，但是，還需要能夠及時(shí)地監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并采取有效措施 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這就需要采用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)1 1 2 - 1 5 】。 遠(yuǎn)程監(jiān)控可以將企業(yè)內(nèi)部的信息網(wǎng)( i n t r a n e t ) 與本地設(shè)備所處的控制網(wǎng)( 現(xiàn) 場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)或總線結(jié)構(gòu)) 有效地連接起來(lái)。決策者或者管理人員通過(guò)內(nèi)部網(wǎng) 絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)情況的隨時(shí)掌握。這樣可以實(shí)現(xiàn)不再單單只依靠現(xiàn)場(chǎng)的 人員對(duì)設(shè)備故障的判斷，而是實(shí)現(xiàn)多人共同分析，最終形成思路匯總，形成統(tǒng)一 可行的方案。這種監(jiān)控方案對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化管理至關(guān)重要。隨著故障診斷 系統(tǒng)的發(fā)展，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備參數(shù)，主要是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)， 快速準(zhǔn)確的傳輸?shù)奖O(jiān)控端，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)獲得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，這是遠(yuǎn)程 故障診斷技術(shù)的基礎(chǔ)f 1 糾8 】； 2 2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要模式 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要采用3 種模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即面向c o r b a 技術(shù)、客戶機(jī)服務(wù) 5 第2 章b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù) 器( c l i e n t s e r v e r ，c s ) 模式、瀏覽器服務(wù)器( b r o w s e r s e r v e r ，b s ) 模式。 面向a g e n t 的c o r b a 技術(shù)是一種新型的跨平臺(tái)接口和模型，具有較高的獨(dú)立 性，與編程語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無(wú)關(guān)。這種技術(shù)還不成熟，還處 于研究和發(fā)展之中。下文主要對(duì)c s 體系結(jié)構(gòu)及b s 體系結(jié)構(gòu)展開(kāi)介紹。 2 2 1 傳統(tǒng)的c s 體系結(jié)構(gòu) c s ( c l i e n t s e r v e r ) 結(jié)構(gòu)，即客戶端和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。c s 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠 很好的利用客戶端和服務(wù)器在硬件方面的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù) 器端來(lái)實(shí)現(xiàn)，有效降低了在通訊方面的投入，在大多數(shù)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)中得到了 廣泛的應(yīng)用。但c s 結(jié)構(gòu)采用的是兩層結(jié)構(gòu)，即結(jié)合了用戶界面與業(yè)務(wù)邏輯的客 戶機(jī)系統(tǒng)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這樣的結(jié)構(gòu)需要一定的軟件支 持，還要針對(duì)各種不同的操作系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)各自所需要的軟件，并且由于計(jì)算機(jī)技 術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)軟件的升級(jí)換代方面也變的越來(lái)越快。已經(jīng)難以適應(yīng)廣域網(wǎng)和 局域網(wǎng)上的多用戶同時(shí)使用。由于c s 結(jié)構(gòu)的客戶端同時(shí)承擔(dān)著表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)邏 輯層兩個(gè)功能，導(dǎo)致在客戶端需要安裝大量的軟件，并且對(duì)機(jī)器的配置要求較高， 維護(hù)和升級(jí)頻繁，在界面操作上要求對(duì)用戶進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，使得運(yùn)行上的成本 逐漸增加，一定程度上限制了網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù) 的高速發(fā)展，c s 結(jié)構(gòu)已經(jīng)顯示出了一定的局限性。具體表現(xiàn)如下： 1 客戶端程序部署困難。采用c s 模式開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，除了要在服務(wù)器端 安裝軟件外，還要對(duì)每臺(tái)客戶端電腦安裝客戶軟件。并且針對(duì)軟件中較為復(fù)雜的 功能，要對(duì)用戶進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，才能確保用戶能夠正確使用； 2 跨平臺(tái)使用時(shí)受限。平臺(tái)主要是指操作系統(tǒng)，客戶端根據(jù)客戶的需求不同， 可能采用不同的操作系統(tǒng)，如w i n d o w s 家族、u n i x 、l i n u x ，操作系統(tǒng)對(duì)程序語(yǔ) 言的移植性有要求。為不同的操作系統(tǒng)編寫(xiě)不同的客戶端程序，是不現(xiàn)實(shí)的。然 而，為了迎合客戶端程序，而對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行修改，當(dāng)系統(tǒng)用戶較多時(shí)，需要耗 費(fèi)大量的資金。 3 客戶端軟件的升級(jí)維護(hù)成本高。c s 模式客戶端服務(wù)器都需要維護(hù)，由于 受到地域限制，客戶端可能多地分布，在客觀上對(duì)維護(hù)人員的要求較高，不僅增 加了程序維護(hù)的工作量，而且增加了維護(hù)成本。 6 基丁b i s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 222b $ 體系結(jié)構(gòu) 瀏覽器服務(wù)器結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)在較為流行的b s 結(jié)構(gòu)。它是隨著i n t e r n e t 技術(shù) 的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的c s 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。b s 結(jié)構(gòu)將c s 結(jié)構(gòu)的客 戶端負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)邏輯層單獨(dú)劃分出來(lái)，獨(dú)立形成中間層即w e b 服務(wù)器層。使b s 結(jié)構(gòu)形成了w e b 瀏覽器胛e b 服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的三層結(jié)構(gòu)。從而減輕了客戶 端電腦的負(fù)荷，并為后續(xù)的系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)提供有力的條件。 在b s 體系結(jié)構(gòu)中，所劃分的三層具體體現(xiàn)為表現(xiàn)層，業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層， 他們分別由w e b 瀏覽器、w e b 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖 2 l 所示： 圈 w e b 瀏覽器 ( 表現(xiàn)層) w e b 服務(wù)器 ( 業(yè)務(wù)邏輯層) 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 ( 數(shù)據(jù)層) 圖21b s 三層應(yīng)用結(jié)構(gòu) f 培2 1 1 6 口a p p l i c a t i o n m h i t e c t u m 1 ) 表現(xiàn)層的任務(wù)是通過(guò)w e b 瀏覽器將用戶的數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送到w e b 服務(wù)器， 并把從w e b 服務(wù)器返回的結(jié)果展示給用戶。 2 ) 業(yè)務(wù)邏輯層是由w e b 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，它的主要任務(wù)是接收用戶的請(qǐng)求后， 執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)用程序來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并接收由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器返回的查詢結(jié)果，并 將結(jié)果通過(guò)通用的格式( 如h t f l ，j s p 等) 返回給w e b 瀏覽器。 3 ) 數(shù)據(jù)層是由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，其主要的任務(wù)是完成w e b 服務(wù)器發(fā)送的 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢、更新、刪除等操作的請(qǐng)求并把執(zhí)行的結(jié)果返回到w e b 服務(wù) 器。 ， 第2 章b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù) 這樣的三層結(jié)構(gòu)，使得各自的分工更加的明確，客戶端不再需要處理相對(duì)繁 瑣的計(jì)算和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的任務(wù)，只需要完成顯示功能，大大減輕了客戶端的任務(wù)。 并且程序維護(hù)人員也不再需要奔波于各個(gè)客戶端，只要將精力放到w e b 服務(wù)器實(shí) 現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的程序更新升級(jí)方面。特別是在面向?qū)ο蟮目缙脚_(tái)編程語(yǔ)言出現(xiàn)( 如 j a v a 語(yǔ)言) 之后，更是體現(xiàn)出了b s 結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì) 1 9 - 2 2 1 。 2 3s s 結(jié)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)的主要特點(diǎn) 相對(duì)c s 結(jié)構(gòu)而言，采用b s 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控是次深刻的變革，它 具有如下突出優(yōu)點(diǎn)： 1 ) 客戶端是網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面，只進(jìn)行功能顯示，：數(shù)據(jù)的存取和數(shù)據(jù)分析處理放在 后臺(tái)運(yùn)行，主要是指服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)采用集中處理，一定程度上降低了對(duì)客戶 端的要求，進(jìn)而降低了丌發(fā)和使用成本。 2 ) 維護(hù)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。b s 結(jié)構(gòu)只有服務(wù)器端的數(shù)據(jù)在動(dòng)態(tài)改變，可以把系統(tǒng) 的維護(hù)保養(yǎng)主要精力放在服務(wù)器功能維護(hù)上。升級(jí)工作也只需要在服務(wù)器端進(jìn) 行，不需要對(duì)所有客戶端進(jìn)行更新，大大降低了工作量，降低了程序維護(hù)升級(jí)的 后續(xù)成本。 3 ) 便捷的用戶操作。瀏覽器具有廣大用戶非常熟悉的界面，只需要打開(kāi)網(wǎng) 頁(yè)，通過(guò)鼠標(biāo)操作，頁(yè)面刷新就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。幾乎所有的用戶都用過(guò) 瀏覽器，所以，無(wú)需培訓(xùn)，用戶可直接使用，利于程序的推廣。 4 ) 現(xiàn)存的操作系統(tǒng)基本上都有瀏覽器，在軟件布置上無(wú)需考慮兼容性問(wèn)題。 通過(guò)以上分析可以得出：b s 體系結(jié)構(gòu)是一種基于i n t e r n e t 的w e b 技術(shù)， 結(jié)合傳統(tǒng)控制原理，在一定程度上擴(kuò)大了監(jiān)控應(yīng)用的范圍，拓展了監(jiān)控功能，增 加了監(jiān)控的靈活性。這種便捷，靈活，友好的監(jiān)控方式具有極強(qiáng)的生命力。 2 4 基于b s 結(jié)構(gòu)的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控旨在解決船岸信息閉塞問(wèn)題，通過(guò)方便快捷的方法實(shí)現(xiàn)船岸數(shù) 據(jù)的溝通，對(duì)船舶整體狀態(tài)的監(jiān)控顯得格外重要。 b s 方式構(gòu)建船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)船舶的監(jiān)控具有諸多優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論從 軟件的開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的構(gòu)建，到日后的升級(jí)維護(hù)，歸結(jié)到成本問(wèn)題及靈活性，b s 架構(gòu)都能很好勝任。所以在解決“育鯤”輪的遠(yuǎn)程監(jiān)控問(wèn)題上，本文采用b s 8 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 2 3 - 2 5 】。 2 5 實(shí)現(xiàn)b s 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù) 基于b s 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，是以j a v a 語(yǔ)言作為底層的編程語(yǔ) 言，以e c l i p s e 的m y e c l i p s e 企業(yè)級(jí)工作平臺(tái)( m y e c l i p s ee n t e r p r i s ew o r k b e n c h 簡(jiǎn)稱m y e c l i p s e ) 軟件做為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選用s q ls e r v e r2 0 0 0 作為岸端數(shù)據(jù) 庫(kù)。并在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中使用了j s p 動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，j d b c 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，基于 b i v c 的s t r u t s 框架，j a v a s c r i p t 網(wǎng)頁(yè)特效技術(shù)和f u s i o n c h a r t s 圖形生成技術(shù)等。 下面對(duì)實(shí)現(xiàn)b s 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要核心技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。 2 5 1 面向?qū)ο蟮膉 a v a 技術(shù) j a v a 是s u n 公司推出的一種完全面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言【2 6 1 。使用j a v a 語(yǔ)言能 夠?qū)崿F(xiàn)跨越多平臺(tái)開(kāi)發(fā)可移植性最高的w e b 應(yīng)用程序。j a v a 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程 序可以運(yùn)行在多種w e b 服務(wù)器中，能夠連接各種小型、中型和大型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行企 業(yè)級(jí)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。j a v a 語(yǔ)言給w e b 的交互性帶來(lái)了革命性的轉(zhuǎn)變，j a v a 的一個(gè)顯 著優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)環(huán)境提供了平臺(tái)獨(dú)立性：你可以在w i n d o w s 、l i n u x 或其他操作 系統(tǒng)上使用完全一樣的代碼。這點(diǎn)對(duì)于在各種不同平臺(tái)上運(yùn)行從因特網(wǎng)上下載的 程序來(lái)說(shuō)是非常有必型2 7 11 2 8 。j a v a 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下： ( 1 ) 語(yǔ)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 j a v a 語(yǔ)言在語(yǔ)法方面同c ，c + + 相比較，一個(gè)重要改進(jìn)是不再使用指針?biāo)惴ǎ?操作符重載等，這些對(duì)于系統(tǒng)編程來(lái)說(shuō)是相當(dāng)大的困擾。 ( 2 ) 體系健壯 編程體系完善，它采取多種機(jī)制來(lái)完成錯(cuò)誤的檢查，尤其是早期錯(cuò)誤檢查， 編程后期可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢查，有力的防止很多可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。j a v a 采用的指針 模型較為簡(jiǎn)單實(shí)用，能減小內(nèi)存重寫(xiě)和溢出，數(shù)據(jù)崩潰的可能性也大大降低。 ( 3 ) 分布式 j a v a 同網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議t c p i p 協(xié)議族( 如h t t p ) 有很強(qiáng)的融合性，程序能夠 通過(guò)u r l 來(lái)穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而訪問(wèn)遠(yuǎn)程對(duì)象，由于j a v a 很好的跟網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使其 對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的訪問(wèn)同本地調(diào)用一樣，簡(jiǎn)便靈活。j a v a 的網(wǎng)絡(luò)處理能力相當(dāng)豐富， 而同其它編程語(yǔ)言相比較，又更容易上手，這就是我們所說(shuō)的入門容易。 9 第2 章b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù) ( 4 ) 程序可實(shí)現(xiàn)多線程 程序利用多線程可以更好的實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控，同步完成。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)普遍采用的是多處理器( 雙核或者更多) ，如果程序采用多線程可以 更好的利用c p u 。j a v a 程序?qū)€程的調(diào)用不隨計(jì)算機(jī)的改變而改變，多線程的實(shí) 現(xiàn)主要通過(guò)接口技術(shù)，通過(guò)接口調(diào)用操作系統(tǒng)或線程庫(kù)。 2 5 2 動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)j s p 技術(shù) j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 技術(shù)1 2 9 1 ，是面向動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)，能很好的 結(jié)合多線程，由于其在網(wǎng)絡(luò)編程上功能強(qiáng)大，目前普遍應(yīng)用于跨平臺(tái)的w e b 服務(wù) 器腳本開(kāi)發(fā)?；赽 s 模式的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)要把所要監(jiān)控的設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情 況，設(shè)備歷史數(shù)據(jù)等發(fā)布的內(nèi)容以網(wǎng)頁(yè)方式顯示給用戶，要求反映給用戶的實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)和監(jiān)控對(duì)象本身的狀態(tài)保持一致，即w e b 頁(yè)面的信息需要隨用戶請(qǐng)求的不同 而發(fā)生改變，這種改變就是刷新，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的頻繁改變需要?jiǎng)討B(tài)刷新 3 1 - 3 4 1 。靜態(tài) 頁(yè)面的功能受限，不能滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新的要求。j s p 技術(shù)是能夠?qū)㈧o態(tài)h t m l 和動(dòng)態(tài)h t m l 結(jié)合起來(lái)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，它具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)頁(yè)面的功能，支持頁(yè)面 動(dòng)態(tài)刷新 3 5 - 3 7 l 。 2 5 3j d b c 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù) 在j a v a 應(yīng)用程序中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)可以通過(guò)j d b c ( j a v ad a t a b a s e c o n n e c t i v i t y ) 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)【3 0 1 。j d b c 由用j a v a 語(yǔ)言編寫(xiě)的類和接口組成。通過(guò) 使用j d b c 技術(shù)，程序開(kāi)發(fā)人員可以很容易地向幾乎任何數(shù)據(jù)庫(kù)傳送s q l 語(yǔ)句。 而且，開(kāi)發(fā)人員用j a v a 語(yǔ)言編寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序可以在任何支持j a v a 的平臺(tái) 上運(yùn)行，不必為不同平臺(tái)編寫(xiě)不同的應(yīng)用程序。j d b c 技術(shù)具有易于掌握、使用 簡(jiǎn)單、可移植性強(qiáng)、良好的可復(fù)用性、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。所以j d b c 是實(shí)現(xiàn)j a v a 應(yīng)用程序同各種各樣數(shù)據(jù)庫(kù)連接較為先進(jìn)的技術(shù)h 1 。 使用j d b c 連接數(shù)據(jù)庫(kù)的主要步驟如下陽(yáng)3 ： 1 ) 定義數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串； 2 ) 加載數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)； 在j a v a 中使用c l a s s f o r n a m e 來(lái)加載數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)c l a s s f o r n a m e ( ) 方法注冊(cè)s q ls e r v e r 數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)類的關(guān)鍵代碼如下： c l a s s f o r n a m e ( “c o m m i c r o s o f t j d b c s q l s e r v e r s q l s e r v e r d r i v e r ”) ： 1 0 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3 ) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接 在j a v a 中使用位于j a v a s q l 包中的d r i v e r m a n a g e r 類管理j d b c 驅(qū)動(dòng)程序 的基本服務(wù)；通過(guò)j a v a s q l 包中的c o n n e c t i o n 接口與特定的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。 其關(guān)鍵代碼如下： c o n n e c t i o nc o n = d r i v e r m a n a g e r g e t c o n n e c t i o n ( u r l ，n a m e ，p w d ) ： u r l 為所訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的地址 n a m e 為訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶名 p w d 為訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的密碼 第3 章“育鯤”輪b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu) 第3 章“育鯤”輪b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu) 本章參照b s 架構(gòu)基本原則，結(jié)合“育鯤輪現(xiàn)狀，完成了b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系 統(tǒng)整體架構(gòu)，包括設(shè)備的完善、底層結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、功能模塊劃分，以及各個(gè)功能 模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 3 1b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控架構(gòu)基本原則 實(shí)現(xiàn)b s 架構(gòu)，應(yīng)盡量遵循如下基本原則： 1 適應(yīng)性與先進(jìn)性協(xié)調(diào)的原則 在滿足系統(tǒng)功能要求和具有充分可擴(kuò)展性的f j 提下，盡量選擇成熟的軟硬件 產(chǎn)品，從而保證系統(tǒng)的可靠性、開(kāi)發(fā)的成功性。 2 靈活性和可擴(kuò)展性同步的原則 系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，以適應(yīng)企業(yè)內(nèi)外環(huán)境的變化，便于系 統(tǒng)升級(jí)與系統(tǒng)集成。 3 充分利用現(xiàn)有資源的原則 設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，硬件上要發(fā)揮企業(yè)原有設(shè)備的作用，軟件上可以利用企業(yè)現(xiàn)有 相關(guān)軟件，新建系統(tǒng)為其提供適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)接口。 4 開(kāi)放性和安全性并重的原則 系統(tǒng)可以與外部i n t e r n e t 相連，以便內(nèi)外交流信息，但一定要采取適當(dāng)?shù)?保護(hù)措施，以防御外界干擾和破壞。 5 標(biāo)準(zhǔn)化與可管理性的原則 使用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：配置必要的管理平臺(tái)，包括硬件和網(wǎng)絡(luò)管理 軟件。 6 實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性兼顧的原則 功能設(shè)計(jì)要實(shí)用、有效、針對(duì)性強(qiáng)，并盡量節(jié)約資金。 3 2 “育鯤輪現(xiàn)狀 1 數(shù)據(jù)采集狀態(tài) “育鯤輪是大連海事大學(xué)新建造的教學(xué)實(shí)習(xí)船，為了滿足廣大師生實(shí)習(xí)、 教學(xué)和研究工作，船上配備的機(jī)器和設(shè)備與目前其他遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶相比都是較為 1 2 基- f b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 先進(jìn)的。 “育鯤”輪為了方便對(duì)船舶機(jī)器設(shè)備性能的研究，對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān) 控，其實(shí)際可監(jiān)控的參數(shù)點(diǎn)達(dá)1 8 0 0 多個(gè)。通過(guò)各種傳感器，測(cè)量設(shè)備，可以方 便的采集到設(shè)備的基本運(yùn)行參數(shù)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，只需要考慮獲取那些 有用的數(shù)據(jù)即可。 2 數(shù)據(jù)傳輸 “育鯤”輪采用現(xiàn)場(chǎng)總線與局域網(wǎng)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的傳輸工 作。監(jiān)控點(diǎn)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)匯集到總線再到局域網(wǎng)，然后再到網(wǎng)絡(luò)中遍布的計(jì)算機(jī)處。 視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)基本上是只滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)不保存，在機(jī)艙設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭， 視頻數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)郊厥业谋O(jiān)視屏【3 引。 3 通訊狀態(tài) “育鯤”輪配備了現(xiàn)有的各種船站通訊，包括c 站和f 站。通過(guò)岸端呼叫， 船端呼叫等方式人工建立船岸通訊連接，跟其它遠(yuǎn)洋船舶一樣，考慮到通訊時(shí)間、 通訊費(fèi)用問(wèn)題，這種通訊不可能實(shí)時(shí)處于在線狀態(tài)。 3 3b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控整體結(jié)構(gòu) 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)從功能模塊角度來(lái)看，我們可以把其分為三個(gè)部分，即船端、 通訊端、岸端。整體流程如圖3 1 所示： 數(shù)據(jù)采集一一 一 船端模塊| 圖3 1 船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控整體流程 f i g 3 1t h ew h o l ef l o wo f r e m o t em o n i t o r i n go f s h i p 第3 章“育鯤”輪b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu) 331 船端結(jié)構(gòu) 一、普通數(shù)據(jù)采集部分 終端設(shè)備( 底層設(shè)備) 包括，利用現(xiàn)有設(shè)備及結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加缺少的設(shè)備 l 、傳感器” 涉及不同的設(shè)備參數(shù)測(cè)量，選用不同的傳感器，常用的傳感器包括如下幾種 ( 1 ) 溫度傳感器；( 2 ) 壓力傳感器；( 3 ) 濃度傳感器；( 4 ) 速度傳感器 蚓32 傳感器 f i g3 2s e f i s o r 2 、攝像頭 在通訊條件允許的情況下，要對(duì)船舶部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控，主要部件就是 船端視頻監(jiān)控設(shè)備。核心部件是船載攝像頭。下圖所示是云臺(tái)控制型攝像頭。 幽33 半球攝像機(jī) f i g33 d o m e c 姍啪 羹一蕊一 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3 、g p s 數(shù)據(jù) 采用船載終端如下圖所示，在不干擾現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)功能的前提下新增一 個(gè)終端，獲取g p s 數(shù)據(jù)，結(jié)合g p s 數(shù)據(jù)計(jì)算船速。 圖34 船載g p s f i g34s h i p b o a r d g p s 4 、工控機(jī) 工控機(jī)能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境，并且具有良好的穩(wěn)定性，易維護(hù)。 工控機(jī)的特點(diǎn)： ( 1 ) 高強(qiáng)度鋼，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗e m i ( e l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e ) i ( 2 ) 防塵設(shè)計(jì)，具有空氣濾網(wǎng)機(jī)箱內(nèi)微正壓； ( 3 ) 穩(wěn)定性高，維護(hù)方便，m t t r ( m e a nt i m et or e s t o r a t i o n ) 短：主板、電 源、磁盤驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)扇維護(hù)方便：濾網(wǎng)，電源更換簡(jiǎn)便： ( 4 ) 易擴(kuò)充性好； ( 5 ) 抗沖擊，耐振動(dòng)； ( 6 ) 寬溫度濕度范圍工作，散熱能力強(qiáng)。 二、視頻數(shù)據(jù)采集部分 攝像頭采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)視頻采集卡或磁盤錄像機(jī)保存到系統(tǒng)硬盤中，系統(tǒng) 中采用4 路視頻采集卡。 第3 章“育鯤”輪b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu) 圖35 視頻采集卡 f i g3 5 v i d e oc a p t u r ec a r d 視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖3 6 所示 圖36 視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 、機(jī)艙視頻部分 ( 1 ) 利用機(jī)艙現(xiàn)有的攝像頭 ( 2 ) 視頻分流( 視頻分配器) 從現(xiàn)有的機(jī)艙攝像頭獲取信息，并行出另一路傳輸?shù)桨渡稀＝Y(jié)合“育鯤 現(xiàn)狀，目前機(jī)艙部分已經(jīng)裝有監(jiān)控?cái)z像頭，只需再配備視頻分配器，將視 頻數(shù)據(jù)再分離出來(lái)一路。具體數(shù)據(jù)可接入機(jī)艙數(shù)據(jù)局域網(wǎng)。 2 、駕駛臺(tái)部分 ( 1 ) 雙攝像頭加串口 鏡頭l ：安裝在船頭左側(cè)，能看到左側(cè)船頭 鏡頭2 ：安裝在船頭右側(cè)，能看到右側(cè)船頭 ( 2 ) 帶云臺(tái)的攝像機(jī)( 可遠(yuǎn)程控制) 要求攝像機(jī)設(shè)備防暴、防水、防腐、帶有紅外功能。 能保證白天和晚上視頻能看到甲板的實(shí)時(shí)情況。 保證本地錄像清晰流暢，在有信號(hào)情況下遠(yuǎn)程查看圖像清晰流暢。 可以將以前的船舶監(jiān)控整合到同一個(gè)操作平臺(tái)上。 船上的所有的視頻能保存3 0 天。 3 3 2 通訊端結(jié)構(gòu) 船岸通訊響應(yīng)主要包括如下方式： 1 事件觸發(fā)式 當(dāng)船舶接收到岸端呼叫或岸端指令時(shí)，打開(kāi)通訊端口，完成數(shù)據(jù)的接收 和發(fā)送。這種數(shù)據(jù)通訊響應(yīng)方式的通訊端口處于常閉狀態(tài)，只有接收到岸 端指令后，通訊端口才會(huì)開(kāi)啟。 2 數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送 自定義數(shù)據(jù)的發(fā)送周期，當(dāng)數(shù)據(jù)累積到一定數(shù)量后，程序自動(dòng)打開(kāi)通訊 端口并發(fā)送數(shù)據(jù)。 3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送 程序自動(dòng)判別數(shù)據(jù)的新鮮度，如檢測(cè)到新數(shù)據(jù)，直接發(fā)送。這種通訊響 應(yīng)方式要求通訊端口處于常開(kāi)狀態(tài)。 結(jié)合采用現(xiàn)有船站通訊方式，這種傳輸方式適合于船岸距離較遠(yuǎn)時(shí)，由于“育 1 7 第3 章“育鯤”輪b s 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu) 鯤輪航線大多離陸地較近，需要新增3 g 無(wú)線上網(wǎng)，來(lái)適應(yīng)大規(guī)模數(shù)據(jù)量的傳 輸要求。 一、數(shù)據(jù)量判斷 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，就要求船端數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨抖?，這就要做到船岸數(shù)據(jù)同步，數(shù) 據(jù)傳輸流程如圖3 7 所示： 圖3 7 數(shù)據(jù)傳輸流程 f i g 3 7d a t at r a n s m i s s i o np r o c e s s 數(shù)據(jù)量的判斷是由下文的數(shù)據(jù)傳輸模塊的程序來(lái)完成。 二、模式選擇 l 、方式 ( 1 ) 現(xiàn)有的船站通訊： 無(wú)限航區(qū)船舶配備系統(tǒng)船站類型通常有c 站、f 站，這些船站通訊是基于 i n m a r s a t 的海事通訊，“育鯤 輪也同樣使用以上兩種主要通訊方式，結(jié)合不同 的船站通信，可以實(shí)現(xiàn)不同的信道選取。 表3 1 主要是采用不同的船站通訊時(shí)對(duì)應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。 1 8 基于b s 的船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 表3 1 船站收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) t a b 3 1t h ec h a r g es t a n d a r do fs h i ps t a t i o n l n m 船站數(shù)據(jù)信道傳輸速率費(fèi)率 l s d n 6 4 k b p s 6 5 u s m i n f 船站 m p d s 2 0 k b p s 3 8 u s mb i t 6 5 b 船站 h s d 6 4 k b p s s d r m i n m ，m i n im 2 3 船站 話音信道數(shù)據(jù) 2 4 k b p s u s m i n 0 1 7 c ，m i n i cc m a i l l 6 0 0 b p s s d r 2 5 6 b i t ( 2 ) 海事寬帶 海事寬帶是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的近海船岸通訊，這種通訊方式較好的結(jié)合了 3 g 技術(shù)，通常稱其為海事衛(wèi)星新干線( b g a n ) 。這種通訊方式具有費(fèi)用低，通 訊質(zhì)量好，服務(wù)功能好等多方面優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)需要大規(guī)模數(shù)據(jù)