基于Inmarsat- Fleet77的船岸综合监控系统的设计与实现 来源：李顺亮，李满启，张均余 作者： 发表时间：2009-12-08 09:47:17
李顺亮，李满启，张均余
目前，从技术和功能上分析，综合船舶监控系统还仅限于单船范围内的C／S模式结构的封闭式综合监控系统u]。船岸之间的数据交换这一通信瓶颈制约了船舶监控系统向陆地航运企业延伸。然而，面对不断提高的开放性、灵活性和易维护的系统需求，只有具备Web功能的B／S模式结构的船舶监控系统，才更能满足当今航运企业信息化的发展要求。 基于Web的监控系统只需客户端有一个浏览器、并且具有易于扩展和客户端零维护等许多优点，恰当地把WEB技术与船舶监控技术相结合，是对现有船舶监控系 统的一大提升。Inmarsat．Fleet77系统的推出突破了这一瓶颈，该系统的出现在船岸通信中为许多新的应用开启了大门 红外线烘干(2)。利用该系统新推出的MPDS(mobilepacket data service)功能，F77船站与船舶网络监控系统可保持实时在线连接(RS．232)，可实现岸上有关部门对船舶航行状况、机舱设备运行状态等进行远程的实时监控。 1 系统框架设计
本文以解决船岸系统之间的相互隔离，实现船岸数据共享为出发点，建立船岸综合监控系统。在研究国外同类产品综合船桥系统(IBS)的基 础上采用了多种现场总线网络(比如CAN、RS-485、RS-232等)、船舶千兆局域网和海事卫星通信网络的三层网络结构。船舶局域网内任意联网客户 机均可显示并直接查看当前最新的设备运行数据，并且通过海事卫星通信网络，实时数据也能传送到岸上机构，以B／S模式浏览监视，提供指挥与决策的重要现场 数据。整个系统框架设计见图1。
该数据采集网络采用了由Moxa公司生产的Nport~据采集卡，该设备也称为串口设备联网服务器。该技术是一种在主机与设备联网服务器之间建立一个透明 的传输通道，将设备联网服务器上的每一个串口虚拟地映射成为串口采集程序运行所在主机上的一个标准串口。在Windows NT／2000／XP主机下最多可扩展256个串口。二者均接人局域网，从而实现程序主机和串口设备之间的远程连接，使得串口应用程序可以通过网络在任何 一个终端都能访问到相应设备的串口。它充分利用网络的优点，使得多个串口应用程序可以同时运行在一台机器上，易于配置和集中管理，同时，对用户来说可以继 续使用原有的基于串口通讯的软件，无须对软件和设备本身进行任何修改，极大的方便了用户的使用。
从图1中可看出，整个系统的软件被分为上下两层。下层程序负责数据采集、解析和广播转发到船舶局域网，包括机舱数据、损管系统和驾驶台数据三个采集 与转发子程序；上层程序则为数据接收和显示、保存程序。其中，下层数据采集和转发程序采用VB6.0或VC++6.0编写，安装在整个船舶网络的中心服务 器上。上层数据接收监视程序基于Web的B／S模式结构，运用先进的．NET框架和ASP．NET结构的Web编程技术，采用VisualC#
．NET编 程语言实现。由于ASP．NET采用的是HTML显示代码与后台编码(脚本代码)文件分离的编程模型，只需在后台代码中给网页Web控件的属性赋值即可， 它实现了Web编程与Windows编程在编程模型上的一致性。 2 关键技术实现
2．1 自定义W曲控件
作为ASP和．NET 的结合物，ASP．NET是利用．NET提供的新功能来创建动态Web页的一种功能强大的新技术。ASP．NET Web窗体编程模型的一个基本原则是使可重用控件类能够封装复杂的呈现和行为逻辑，从而将基于组件的编程引入Intemet中（3）。 在本系统的开发实现过程中，综合信息显示界面的设计是首要的一步，其中，网页仪表控件的制作则是关键的一环。尽管FCL(框架类库)的内置服务器控件种类 丰富，但是它们不可能满足所有开发人员的需求，在本系统中采用的控件是要符合船舶仪表特殊外观和功能的控件，因此必须开发自定义Web控件。通过使用 HtmlTextWfiter书写输出流，自定义控件可以呈现任何能用m眦灰示的内容。控件可以返回图形图像。这种图像可以在服务器上静态保存，也可以在 运行时动态生成。返回动态生成的图像使得控件突破了HTML的限制，并且使各种情况成为可能，包括呈现曲线图和饼状图、地图、设置报表格式及任何能想象得 出
的事物。编写图形控件的关键在于，让它的Render方法返回一个<img>标记。如果图像是静态的，那么该标记的Src属性就指向该图像 文件；如果图像是动态生成的，Src属性就必须指向创建图像的URL地址。如下面这个<im
2．2 GDI+图形编程技术四氧化锰
在制作自定义web控件的过程中，图像生成函数可以动态生成位图。图像生成函数内部动态生成位图的方法有多种，本系统运用先进GDI+绘图技术和面向对象 的C}}语言来制作外观逼真且功能完善的仪表控件，简单又灵活。GDI+不仅提供了消除锯齿、渐变和变形矩阵等新功能，更重要的是它改变了图形编程模 型。使用GDI+，不需要再使用句柄或设备上下文，而只需创建一个Graphics对象，然后以您熟悉的面向对象样式调用其方法。比如，
在舵角指示器 Web控件制作中就反复地应用GDI+的缩放、平移，旋转变换、象素反锯齿，渐变效果等。其核心代码如下：
2．3 图形浏览界面的设计与实现
结合ASP．NET 出组件化编程理论和GDI+绘图思想，按前述方法制作各种仪表类web控件并编译成一个程序集组件后，就可以在isualStudio．net中的web应用程序项目中引用了，就像在Windows编程那样引用组件一样。
本系统是实时性很强的远程系统，就要求具备浏览数据自动刷新显示功能，同时还要求在服务器端可以更改自动刷新的时间间隔。在每一个商场导购系统
数据浏览网页HTML代码的<head>标记之间添加<meta http-equiv= refresh”content= “5”>，其中的数字“5”便是刷新时间间隔5 s，这样基本上就可以达到岸上有关部门对船舶运行数据实时监控的目的。
2．4 数据库的访问、操作与维护在船舶内部综合监控系统中，中心服务器设有一个SQL Server数据库。存贮检测点信息和历史数据，实现全船采集的数据的查询、分类、备份和部分数据的趋势绘制等功能。同时在船舶局域网内选择一台客户机， 负责往数据库服务器保存实时数据。这一功能实现只需在这台客户机上运行着的综合监控系统的程序配置文件里修改保存键值即可。由于系统实时性要求，本系统的 业务逻辑组件层采用的是程序内存数组的形式。网络广播数据接收后，给程序内存数组赋值的同时往数据库保存数据，但Web页的数据是从程序内存数组中读取 的。这样方式有两个好处：首先，程序内存数组的
数据始终是最新的；其次，直接从程序内存数组中读数将大大提高系统的性能，因为建立与数据库的连接是比较消 耗服务器资源的，而且客户端刷新频繁，每刷新一次就需建立连接一次。
3 结束语
本文以现场总线技术、计算机网络技术、lnmarsat-Feet77卫星通信技术、先进的．NET框架和ASP．NE1编程技术和网络数据库技术为基 础，重点阐述了基于Inmarsat-Fleet77通信手段和B／S模式的船岸综合监控系统设计和开发过程。本系统在实船上得到了成功的应用，具有很强 的扩展性、很高的技术可行性和经济可行性。
对等网线
[1]张均东，任光，孙培廷．舰船综合监控中上层计算机网络的冗余设计．系统工程与电子技术，2002，(11)：101～103
[2]朱剑锋．Ininarsat Fleet助船舶全速前进．航海技术，2004，(1)：32～32
百花仙酒[3]普罗修斯，王铁等译．Microsoft．NET程序设计技术内幕．北京：清华大学出版社，2003．27
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