基于IP與MAC綁定的港域航道數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

宋凱 張春江 黃鳳飛

【摘要】 隨著互聯(lián)網信息技術的飛速發(fā)展，海事數(shù)字化已經成為海事管理的必然趨勢。本文針對秦皇島港詳細分析了港域航道數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，提出了保障終端安全的IP與MAC綁定登錄。該系統(tǒng)依托港區(qū)軟硬件設備，以服務器虛擬化、Web技術為支撐，實現(xiàn)港域航道信息數(shù)字化管理，很好地滿足了海事數(shù)字化管理的需求，提高了管理效率。

【關鍵詞】 港域航道 數(shù)字化 WEB

一、引言

隨著我國改革開發(fā)的深入，綜合國力不斷增強，我國的海上運輸活動量也隨之遽增，為了保障我國海上作業(yè)人員的生命和財產安全，需要建立實時、準確的數(shù)字化港域航道監(jiān)測系統(tǒng)，從而為我國海洋經濟和航運事業(yè)的建設保駕護航。

交通部提出在"十一·五"末我國通航航測管理工作主要指標將達到或超過中等發(fā)達國家的水平，建立可靠的航海保障信息收集發(fā)布體系。本文針對海上流速、流向、風速、風向、能見度、溫度等港域環(huán)境因素的監(jiān)測開發(fā)了港域環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)并增強了系統(tǒng)的安全性。

二、港域航道數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)構建

2.1需求分析

基于對港區(qū)數(shù)字化的總體研究和國家管理部門對秦皇島港區(qū)信息化建設的指導意見和相關要求，港區(qū)數(shù)字化建設的內容應包括：穩(wěn)定接收海洋傳感器采集到的實時數(shù)據(jù)、通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)清理以便入庫、建立數(shù)據(jù)倉庫、建立全面的數(shù)據(jù)發(fā)布平臺。

2.2架構分析

通過以上需求分析，本文提出系統(tǒng)架構，如圖1所示：

數(shù)據(jù)處理中心由各種傳感器采集到的數(shù)據(jù)，需要經過程序處理才能進行持久化（存數(shù)據(jù)庫），首先過濾錯誤數(shù)據(jù)、剔除無用字段，然后經過時間戳格式轉換、數(shù)據(jù)排重，最后插入數(shù)據(jù)庫。此中心是整個系統(tǒng)的核心部分，需要保證處理中心的可靠、穩(wěn)定、不宕機。

數(shù)據(jù)存儲中心負責數(shù)據(jù)的持久化，本系統(tǒng)包含5個數(shù)據(jù)表：傳感器設備信息表（Header）、洋流數(shù)據(jù)表（KLDATA）、氣象信息表（Weather）、用戶表（User），和Location表（此表用來管理傳感器所放置位置區(qū)域的信息），本系統(tǒng)擬采用智能高效的Sqlserver2008做為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)發(fā)布中心將采用WEB形式來展示數(shù)據(jù)，輔以儀表盤、折線圖等直觀表現(xiàn)形式，使得港區(qū)數(shù)字化更加實用、易用。在本Web系統(tǒng)中，采用目前流行的J2EE框架—SpringMVC，用戶在瀏覽器發(fā)出一個HTTP請求后，通過AJAX的形式異步地請求后臺Controller層即業(yè)務邏輯層，然后將請求得到的數(shù)據(jù)包裝成JSON串返回給客戶端，最后通過Javascript腳本顯示到瀏覽器。從而完成一個完整的用戶請求。

2.3模塊設計與實現(xiàn)

1）數(shù)據(jù)展示模塊：收集到的數(shù)據(jù)種類繁多，如果只是單一的數(shù)子展示必然會顯得單調乏味，不能使用戶直觀得接受，所以我們采用儀表盤、指南針和折線圖的形式來展示洋流速度變化曲線、實時風速、氣溫、能見度等數(shù)據(jù)。本文使用流行的JS組件Bootstrap、Amcharts組件和Html5的新標簽Canvas來完成圖表的繪制。

2）數(shù)據(jù)導出模塊：由于WEB頁面所能負載大小有限，如果用戶需要查看時間線很長的數(shù)據(jù)的話，就需要使用導出功能了，本系統(tǒng)使用Java開源軟件POI來實現(xiàn)數(shù)據(jù)導出，即從數(shù)據(jù)庫讀出數(shù)據(jù)后，寫入Excel文件，然后給用戶提供下載的接口。目前可支持最大下載量類65536條數(shù)據(jù)，大約相當于450天的數(shù)據(jù)。

3）用戶模塊：本模塊主要復制用戶查看個人信息、修改用戶密碼等功能。如果用戶具有管理員權限，則可以管理普通用戶和導出數(shù)據(jù)，如果是普通用戶，則只具有查看數(shù)據(jù)展示頁面的功能，不支持數(shù)據(jù)導出。

三、關鍵技術

3.1 IP與MAC綁定控制登錄行為

許多應用是通過單一的IP地址綁定來控制登錄用戶，這種方法對一般的計算機用戶起作用，但是如果遇到計算機技能稍強的操作人員，此舉就無法避免IP地址盜用所帶來的問題。所以本系統(tǒng)將IP與MAC地址綁定來實現(xiàn)用戶登錄行為的控制。這樣，就保證了系統(tǒng)不會被隨意登錄，提高了系統(tǒng)的安全性。

3.2服務器虛擬化

為了從業(yè)務邏輯的角度分離服務器設備，簡化系統(tǒng)管理，本項目采用服務器虛擬化技術即將數(shù)據(jù)采集、存儲、發(fā)布中心在一臺物理服務器上分割成三個相互獨立、互不干擾的虛擬環(huán)境，減少了由于誤操作引起的數(shù)據(jù)紊亂，進一步確保了數(shù)據(jù)安全性。

3.3AJAX

本項目采用AJAX來處理用戶請求，經過系統(tǒng)后臺與服務器進行數(shù)據(jù)交換，AJAX可以實現(xiàn)網頁異步更新。本系統(tǒng)由于請求的數(shù)據(jù)量較大，采用該技術之后，使用戶可以在時間上無縫隙瀏覽。AJAX處理請求過程的關鍵代碼如下：

$.ajax（ {

type ： "post"，

url ： "user/getnowuser"，

dataType ： "json"，

contentType ： "application/x-www-formurlencoded；charset=utf-8"，

success ： function（data） {

var obj = data；

nowuser.html（obj.name）；

}，

error ： function（XMLHttpRequest， textStatus， errorThrown） {

alert（"用戶操作失敗"）；

}

}）；

四、總結

通過對港區(qū)數(shù)字化的理解，智能化應該是給系統(tǒng)賦予了一些人的特性，所以，真正的智能應該是通過系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析或者數(shù)據(jù)挖掘來代替人們自動做出一些決策動作。

通過對一些現(xiàn)有的成熟技術的分析，配合使用系統(tǒng)的工作人員的需求分析，使得該系統(tǒng)已在秦皇島港穩(wěn)定運行一個月，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。秦皇島港港域航道數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的建設，使航標處的工作人員在工作效率方面有了質的飛躍，極大地簡化了從數(shù)據(jù)采集到可視化的全過程。

參 考 文 獻

[1] 王璐；天津港物流信息平臺建設方案及實力評價[D]；天津理工大學；2010年

[2] 王世福；張璟琳；魏哲；；深水海港主導發(fā)展下老港區(qū)更新模式探索——以廣州黃埔老港區(qū)為例[A]；規(guī)劃創(chuàng)新：2010中國城市規(guī)劃年會論文集[C]；2010年

[3] 丁振凡；；Spring REST風格Web服務的Json消息封裝及解析研究[J]；智能計算機與應用；2012年02期

[4]邊小凡；郭恒；；Ajax引入WEB開發(fā)對J2EE-MVC架構的調整[J]；電腦知識與技術；2008年01期

[5] 程曉錦；徐秀花；；應用程序開發(fā)中的亂碼問題[J]；北京印刷學院學報；2011年04期