智能航運數(shù)據(jù)庫群及交換技術(shù)研究

陳尚新 葉建鋒

摘 要： 船聯(lián)網(wǎng)項目涉及到全國范圍的內(nèi)河航運數(shù)據(jù)，需要連通所有省級航運數(shù)據(jù)中心并接入數(shù)據(jù)，因此需要具備可擴展性強的航運數(shù)據(jù)群及交換共享體系。針對船聯(lián)網(wǎng)項目中智能航運數(shù)據(jù)交換共享場景，參考國內(nèi)外成熟的理論基礎(chǔ)，提出一種星型模式的航運數(shù)據(jù)部署模式。這種模式可以完成海量航運數(shù)據(jù)的處理任務(wù)，滿足上層航運信息服務(wù)的需求，并適應(yīng)今后不斷增長的航運數(shù)據(jù)交換共享需求。

關(guān)鍵詞： 內(nèi)河航運； 星型模式； 航運數(shù)據(jù)庫群； 航運數(shù)據(jù)交換共享

中圖分類號：TP399 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）12-18-04

Research on the database group and exchange technology for intelligent shipping

Chen Shangxin1， Ye Jianfeng2

（1. The Information Center of Zhejiang Provincial Transport Department， Hangzhou， Zhejiang 310009， China；

2. Zhejiang Collaboration Data System CO.， LTD）

Abstract： The project of "Internet of Ships" involves nationwide inland river shipping data， needs to connect all provincial shipping data centers and access data， so it is needed to have a strong scalability of shipping data base as well as an exchange and share system. According to the exchanged and shared scene of intelligent shipping data in the Internet of Ships， and referencing to domestic and foreign mature theories， a star-like shipping data deployment mode is put forward in this paper. This mode can perform processing tasks of massive shipping data， meet the shipping information service needs， and meet the needs of the growing shipping data exchange and share in the future.

Key words： inland river shipping； star-like mode； shipping database group； shipping data exchanging and sharing

0 引言

船聯(lián)網(wǎng)跨區(qū)域智能航運數(shù)據(jù)庫群及交換平臺的開發(fā)，涉及面向海量數(shù)據(jù)的船聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源庫群部署交換模式，交換模式的研究對于后期船聯(lián)網(wǎng)落地工程的具體架構(gòu)及實施方案有重要意義。該項研究必須要通過理論與實踐結(jié)合的研究思路，確定一種科學(xué)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫群及交換技術(shù)。我們通過大量的研究及實踐，最終確定船聯(lián)網(wǎng)跨區(qū)域智能航運數(shù)據(jù)的部署及交換采用星型模式[1]。

1 研究方法

跨區(qū)域航運數(shù)據(jù)資源庫群的設(shè)計首先需要考慮數(shù)據(jù)庫群在區(qū)域間的部署模式[2]。目前主流的面向共享的數(shù)據(jù)資源庫群部署采用兩種部署模式。

⑴ 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)資源庫群模式，數(shù)據(jù)資源點對點進行共享。

⑵ 星型數(shù)據(jù)資源庫群模式，數(shù)據(jù)資源通過中心節(jié)點進行共享。

我們采用對比法對兩種部署模式的優(yōu)缺點進行了總結(jié)，最終的對比分析結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出我們的結(jié)論：星型結(jié)構(gòu)比網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加適合于船聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源庫群部署。

2013年，我們采用該模式對航運數(shù)據(jù)庫群部署進行了實際部署測試。2014年，又采用了點對點的模式進行航運數(shù)據(jù)庫群部署的試驗。通過實際的部署對比和總結(jié)，確認(rèn)星型模式具有結(jié)構(gòu)清晰，實施簡易，技術(shù)先進，可擴展性強等優(yōu)點。因此我們認(rèn)為，星型模式更加適合于航運數(shù)據(jù)庫群部署。

經(jīng)過實踐和總結(jié)，確定了航運數(shù)據(jù)的交換與共享采用一個主控節(jié)點即中心節(jié)點，多個分節(jié)點的模式，即星型模式。以長三角地區(qū)兩省一市為例，整個航運數(shù)據(jù)庫群設(shè)置一個中心節(jié)點作為主控節(jié)點，各省/市的航運數(shù)據(jù)不直接進行數(shù)據(jù)交換，而是通過中心節(jié)點進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接收與分發(fā)。每個省市均通過設(shè)置前置機實現(xiàn)與中心節(jié)點的數(shù)據(jù)交換。不同省份的數(shù)據(jù)，則通過內(nèi)網(wǎng)由下屬各地方海事局，港航管理局等，推送到前置機上。在中心節(jié)點上部署交換服務(wù)器，通過數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)與前置機的數(shù)據(jù)交換，詳情如圖1所示。

主控節(jié)點即中心節(jié)點數(shù)據(jù)庫存儲并管理以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為核心的兩類航運主數(shù)據(jù)。主要存儲不同分節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，并通過部署在中心節(jié)點的數(shù)據(jù)交換平臺，對不同的航運數(shù)據(jù)作如下處理。

⑴ 對所有接收到的航運數(shù)據(jù)進行存儲，中心節(jié)點將作為航運數(shù)據(jù)資源庫的核心存儲地，匯總各區(qū)域上傳的數(shù)據(jù)。

⑵ 對于接收到的數(shù)據(jù)進行分類處理。如接收到一條江蘇開往浙江船舶的報港簽證信息，則將該信息實時的發(fā)送到浙江節(jié)點，以便浙江節(jié)點能夠及時收到最新的航運數(shù)據(jù)。

⑶ 在每個省份的交通廳部署前置機，該前置機作為分節(jié)點與中心節(jié)點的數(shù)據(jù)交換中轉(zhuǎn)站，同時作為不同網(wǎng)絡(luò)連接的連接點。該前置機上將部署mysql，作為航運交換數(shù)據(jù)庫，用以存儲本省需要共享給其他省份的數(shù)據(jù)，以及存儲中心節(jié)點推送的其他省份共享到本省的數(shù)據(jù)。

在前置機上，將會建立航運數(shù)據(jù)表。對每個相同業(yè)務(wù)信息會建立兩個表，分別存儲本省共享的數(shù)據(jù)和外省共享過來的數(shù)據(jù)。比如船舶基本信息表（CB01_JBXX），這兩張表字段完全相同、字段格式完全相同。

船舶基本信息表（CB01_JBXX）——用以存儲其他省份交換共享到本省的數(shù)據(jù)。

船舶基本信息表（BD_CB01_JBXX）——用以存儲本省份交換共享到外省的數(shù)據(jù)。

在這兩張表中，CB01_JBXX的數(shù)據(jù)是通過中心節(jié)點推送過來的，對于推送過來的數(shù)據(jù)，各省港航管理局將定時從該表獲取到這些其他省份共享過來的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)獲取到其本地數(shù)據(jù)中心加以利用。而BD_CB01_JBXX表的數(shù)據(jù)，則是由各省港航管理局將共享的船舶信息定時推送到該表，由中心節(jié)點的數(shù)據(jù)交換平臺進行統(tǒng)一的采集。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，這些信息在中心節(jié)點存儲后被分發(fā)到各省市前置機。

3 應(yīng)用場景

3.1 船舶報港簽證數(shù)據(jù)交換場景

以下講述船聯(lián)網(wǎng)兩級分布式計算框架的應(yīng)用場景，以及在各個場景下集群的計算擴展能力。

以一個典型的數(shù)據(jù)交換共享場景為例子，來說明航運數(shù)據(jù)如何在跨區(qū)域之間進行交換共享。

江蘇發(fā)生一個船舶出港報港信息，該船舶為A，其目的地為浙江省。當(dāng)江蘇省海事局獲取該信息后，發(fā)現(xiàn)是一條需要交換共享的數(shù)據(jù)，蘇省海事局需將該船舶的基礎(chǔ)信息共享給浙江。為此，江蘇海事局可通過各種方式，將該數(shù)據(jù)按照前置機上BD_CB01_BGXX所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，組裝好數(shù)據(jù)插入到該表即可。后續(xù)的船聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺會定時掃描該表并將該條數(shù)據(jù)抓取到中心節(jié)點，并將該條數(shù)據(jù)共享到最終目的地即浙江省前置機上的表CB01_BGXX。浙江省港航局可通過相應(yīng)的方式，定時掃描CB01_BGXX表獲取數(shù)據(jù)。

從上述流程中可知：

⑴ 對省節(jié)點和中心節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換共享，由船聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺負(fù)責(zé)；

⑵ 對省節(jié)點和各海事局、港航局之間的數(shù)據(jù)交換共享，由各區(qū)域自行負(fù)責(zé)實現(xiàn)。

3.2 簽證流向動態(tài)總覽

簽證數(shù)據(jù)是船聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用的核心數(shù)據(jù)。從某種程度上來說，船聯(lián)網(wǎng)的核心業(yè)務(wù)需求即在于，浙江、江蘇及上海如何更好的預(yù)先知道將要進入各自管理區(qū)域范圍內(nèi)的船舶信息，為監(jiān)管跟蹤工作做好準(zhǔn)備。

系統(tǒng)的側(cè)重點放在出港簽證信息的展示上，在船聯(lián)網(wǎng)課題8沒展開之前，不同區(qū)域內(nèi)發(fā)生的出港簽證信息，其目的地港口是無法預(yù)先知道的。而通過課題8的工作，目前兩省一市的船舶簽證信息，已經(jīng)實現(xiàn)實時共享。

下面結(jié)合簽證數(shù)據(jù)，給出圖示，如圖2。

圖2顯示了全國特別是長三角地區(qū)發(fā)生的出港簽證動態(tài)數(shù)據(jù)。一旦在某個區(qū)域發(fā)生了一個出港簽證信息，就會在該區(qū)域和該簽證信息目的港所在的區(qū)域畫一條動態(tài)流向線。表示有一條船發(fā)向了目的地。

在圖2上重點突出浙江，上海，江蘇三個區(qū)域的位置，在每個區(qū)域上顯示一個餅圖，每個餅圖顯示的是當(dāng)天發(fā)生的所有出港簽證信息中，目的港為該區(qū)域的按船舶類型劃分的船舶數(shù)量。以浙江省為例，在浙江省所在區(qū)域的餅圖上，顯示當(dāng)天發(fā)生的出港簽證信息，目的港為浙江區(qū)域內(nèi)的船舶數(shù)量。并且，根據(jù)船舶類型來劃分餅圖。船舶類型主要分為：危險品船（油船、瀝青船、化學(xué)品船、液化氣船）和普通船舶。

該系統(tǒng)界面在左上角提供一個下拉列表，供用戶選擇統(tǒng)計時間段，用戶可以選擇當(dāng)天、最近兩天、最近三天、最近五天、最近十天等發(fā)生的出港簽證情況。

通過船舶報港簽證數(shù)據(jù)的交換共享，準(zhǔn)確的獲取到不同目的地的船舶基本信息，如船舶是否是危貨船舶，船舶的實時位置信息等。幫助相關(guān)地區(qū)的管理部門提前掌握即將進入其境內(nèi)的船舶信息，從而提前進行相關(guān)的準(zhǔn)備工作，加強安全監(jiān)控。

通過基于GIS的船舶動態(tài)位置跟蹤系統(tǒng)，任何地區(qū)的航運管理部門可實時精確定位到任意船舶的位置，以便在需要進行安全檢查和突發(fā)事故應(yīng)對等情況下，能夠及時的定位船舶，迅速到達指定船舶位置，開展相關(guān)的工作。

4 結(jié)束語

基于星型模式部署的航運數(shù)據(jù)庫群，可以在滿足當(dāng)前智能航運數(shù)據(jù)處理需求的情況下，充分考慮今后航運信息化發(fā)展中數(shù)據(jù)爆炸性增長的情況，以及節(jié)點逐步擴大時的數(shù)據(jù)交換共享要求。由于具備良好的擴展能力，今后的集群擴展成本將非?？煽兀浩脚_不需要更換升級，只要不斷增加節(jié)點即可提供不斷增長的數(shù)據(jù)交換處理能力。隨著具體航運數(shù)據(jù)交換共享需求的落地和實現(xiàn)，基于星型模式部署的航運數(shù)據(jù)庫群將為跨區(qū)域航運業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換共享提供更好的數(shù)據(jù)支撐。

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