基于Google Earth/GPS技術的海上安全救助系統(tǒng)綜合應用

潘洪軍，陳洪濤，管林挺

(浙江海洋學院數(shù)理與信息學院，浙江舟山 316004)

隨著海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋運輸業(yè)得到了空前發(fā)展。尤其是進入21世紀以來，越來越多的沿海國家都將戰(zhàn)略目光投向海洋，加強海上安全救助保障體系建設已成為海洋經(jīng)濟發(fā)展的關鍵。海上安全救助系統(tǒng)是集衛(wèi)星通訊技術、地理信息系統(tǒng)、Internet技術、數(shù)據(jù)庫技術及信息處理技術于一體的綜合管理信息系統(tǒng)，在水運物流管理、國防安全、遠洋救助等眾多領域具有非常重要的應用。

為降低海上安全救助系統(tǒng)建設運營費用，有效地推廣海上船舶救助系統(tǒng)的應用，我們基于低軌Orbcomm數(shù)據(jù)衛(wèi)星通訊鏈路開發(fā)了雙向衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊機，很好地解決了遠程數(shù)據(jù)信息雙向通訊問題，極大地降低了產(chǎn)品成本，在船舶監(jiān)控調度系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應用和推廣。本文就基于Google Earth/GPS技術的海上安全救助系統(tǒng)進行詳細論述，對關鍵技術進行了系統(tǒng)闡述，這對開發(fā)基于衛(wèi)星通訊的管理信息系統(tǒng)具有重要參考價值。

1 海上救助系統(tǒng)總體結構

基于Google Earth/GPS技術的海上安全救助系統(tǒng)主要由船載雙向數(shù)據(jù)通訊終端、衛(wèi)星通訊鏈路、衛(wèi)星地面站、Internet網(wǎng)絡、地面網(wǎng)關監(jiān)控中心、Web服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、短消息服務器、郵件服務器、監(jiān)控中心管理系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)結構如圖1所示。

船載低功耗衛(wèi)星救助終端負責與低軌Orbcomm數(shù)據(jù)衛(wèi)星進行雙向數(shù)據(jù)通訊，而Orbcomm數(shù)據(jù)衛(wèi)星與數(shù)據(jù)衛(wèi)星地面接收站進行雙向數(shù)據(jù)交換，衛(wèi)星地面接收站經(jīng)地面站數(shù)據(jù)網(wǎng)關控制中心通過Internet與監(jiān)控管理中心服務器進行雙向數(shù)據(jù)通訊，最終通過先進的監(jiān)控管理軟件和Google Earth實現(xiàn)監(jiān)控中心對海上船舶的動態(tài)監(jiān)控、管理和應急救助等任務。

圖1 海上救助系統(tǒng)總體結構Fig.1 Architecture of marine salvage assistant management information system

2 船載低功耗衛(wèi)星救助終端

船載低功耗衛(wèi)星救助終端是由舟山海視野通電子科技有限公司研發(fā)，主要利用無線通訊原理和手機無線通訊功能實現(xiàn)衛(wèi)星與手機集成通訊，解決了利用低軌數(shù)據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡實現(xiàn)全球范圍內(nèi)價廉的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、短信雙向通訊功能。其內(nèi)部結構如圖2所示，主要由衛(wèi)星通訊模塊、GPS模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、藍牙傳輸模塊、報警按鈕、外部無線設備(PDA、電腦等)等模塊組成。其主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息雙向傳輸，具體傳輸過程如下：

(1)船上用戶需要向陸地發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以直接利用手

機或電腦將數(shù)據(jù)打包，并利用藍牙技術以無線方式發(fā)送給收發(fā)模塊，收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳送給衛(wèi)星模塊，并通過衛(wèi)星天線發(fā)送出去，衛(wèi)星接收后將數(shù)據(jù)信息轉發(fā)到地面網(wǎng)關數(shù)據(jù)控制中心，并由數(shù)據(jù)網(wǎng)關控制中心通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到用戶數(shù)據(jù)處理中心，最終由數(shù)據(jù)處理中心通過地面信息網(wǎng)絡發(fā)給指定的客戶。

(2)當?shù)孛嬗脩粜枰虼先藛T或船上電腦發(fā)送數(shù)據(jù)時，只需用手機或電腦將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心收到后將數(shù)據(jù)或短信發(fā)給衛(wèi)星地面網(wǎng)關，并通過地面網(wǎng)關直接發(fā)給衛(wèi)星，由衛(wèi)星將數(shù)據(jù)信息轉發(fā)給船上數(shù)據(jù)終端，最后數(shù)據(jù)終端通過藍牙將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到用戶手機或船上的電腦設備。

圖2 低功耗衛(wèi)星通訊終端Fig.2 Low power loss satellite communication terminal

3 海上安全救助監(jiān)控信息平臺設計

我們利用該雙向數(shù)據(jù)通訊終端，采用.NET技術以及Google Earth開發(fā)了海上安全救助監(jiān)控信息平臺，實現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信技術、GPS定位技術、嵌入式系統(tǒng)技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的綜合應用,有效地實施了對遠洋船舶指揮調度、應急通信、災情信息快速上報和共享數(shù)據(jù)服務等功能。

3.1 海上安全救助監(jiān)控信息平臺邏輯結構

海上安全救助監(jiān)控信息平臺主要由監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫和客戶端軟件構成，采用B/S(Browse/Server)結構和Web Service技術[1]，邏輯結構劃分四層，主要包括顯示層、顯示控制層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)處理層，如圖3所示。運用MVC(Model-View-Controller)設計思想，使用SQL Server和.NET開發(fā)工具集成Google Earth二次開發(fā)技術進行設計開發(fā)。

(1)顯示層：該層功能主要由Google Earth和.NET開發(fā)的客戶端應用軟件實現(xiàn)，負責顯示/輸入業(yè)務邏輯數(shù)據(jù)或業(yè)務控制信息；

(2)顯示控制層：該層功能由Web Service實現(xiàn)，負責調用業(yè)務邏輯，獲取業(yè)務數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析，將業(yè)務數(shù)據(jù)組織成KML文件送Google Earth瀏覽器顯示，同時也負責將用戶的輸入及控制操作送給業(yè)務邏輯處理，回送處理結果；

(3)業(yè)務邏輯層：該層實現(xiàn)所有業(yè)務邏輯處理，接受顯示控制層的調用請求，向數(shù)據(jù)操作層發(fā)送數(shù)據(jù)操作請求；

(4)業(yè)務操作層：該層實現(xiàn)數(shù)據(jù)操作功能，接受業(yè)務邏輯層調用請求，完成對業(yè)務數(shù)據(jù)的實際操作任務。

3.2 海上安全救助監(jiān)控信息平臺實現(xiàn)功能

海上安全救助監(jiān)控信息平臺實現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信技術、GPS定位技術、嵌入式系統(tǒng)技術和互聯(lián)網(wǎng)技術在海上安全救助系統(tǒng)中的綜合應用，主要實現(xiàn)以下幾方面功能。

(1)船舶定位、監(jiān)控跟蹤和Google Earth功能相結合，將船舶航跡和位置信息直接顯示在Google Earth上，實現(xiàn)對船舶的監(jiān)控跟蹤；

(2)船舶雙向數(shù)據(jù)信息通信：安全救助監(jiān)控中心能夠通過船舶位置信息實現(xiàn)船舶定位跟蹤，并能夠與所有安裝衛(wèi)星救助終端的船舶之間進行雙向數(shù)據(jù)信息通信，相互傳遞有價值的信息報文，以滿足安全救助需要；

(3)船舶應急救助報警：當船舶發(fā)生緊急情況需要救助時，船員只需按下衛(wèi)星救助終端報警按鈕，安全救助監(jiān)控中心就會收到報警信息，并將當前船舶所處位置、遇險性質以及與這一海域有關的所有船舶信息同時顯示在Google Earth上，以方便有關部門高效實施救援和搶險工作。

圖3 于Web Service系統(tǒng)結構Fig.3 System Architecture based on Web Service

4 結語

海上安全救助監(jiān)控信息平臺實現(xiàn)了多種技術的綜合應用，所提出的軟件結構能夠很好地將傳統(tǒng)的C/S、B/S無縫銜接，解決了復雜軟件系統(tǒng)開發(fā)周期長、功能開發(fā)重復、修改維護困難等問題，具有一定的通用性，這對復雜綜合應用系統(tǒng)的研發(fā)具有重要的參考價值。

[1]亓常松,潘洪軍,孫吉貴.基于Web Services的MIS結構研究與應用[J].吉林大學學報,2006,24(3)：316-321.