基于動態(tài)鏈接庫的海上溢油數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究

胡 舜，尚前明

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基于動態(tài)鏈接庫的海上溢油數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究

胡 舜1，尚前明2

（1.武漢武船船舶設(shè)計有限公司，武漢 430060；2.武漢理工大學(xué)，武漢430070）

船舶海上溢油事故給國家財產(chǎn)和海洋環(huán)境造成巨大損失，有效的事故處理措施能夠大大降低事故后果，而緊急處置綜合指揮系統(tǒng)作為岸上人員調(diào)度和指揮的核心，合理和完整的指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計顯得極其重要。為了對海上溢油事故進行綜合指揮，在分析綜合指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)成及關(guān)聯(lián)關(guān)系的基礎(chǔ)上，闡述了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的準(zhǔn)則以及存在的關(guān)鍵技術(shù)，對健全我國海上溢油規(guī)章制度有著重要意義。

船舶 溢油 綜合指揮系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油消費和運輸不斷持續(xù)增長，海上溢油事故不斷發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，近30年期間，我國發(fā)生的溢油事故大約有2600多起，溢油量超過50噸的重大溢油事故大約有70起，占總溢油事故的2%，總溢油量接近4萬噸，尤其是2005年以后，由于運油量的增加，船舶溢油事故也相應(yīng)增加。長期以來，海上溢油事故給國家和人民財產(chǎn)造成了巨大的損失，人們開始從法律、組織和技術(shù)層面對船舶溢油事故進行研究[1]。人們逐漸對船舶溢油事故的共性管理技術(shù)進行研究，借助信息技術(shù)實現(xiàn)船舶溢油事故管理的數(shù)字化[2]，而溢油綜合管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫作為岸上指揮和調(diào)度的核心，有效的數(shù)據(jù)庫建立能夠迅速對溢油事故做出應(yīng)急反應(yīng)并采取應(yīng)急措施，以控制、減少和清除污染。本文通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，優(yōu)化子數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)性，通過溢油信息的匹配生成最佳的應(yīng)急計劃以及各種信息之間的相互融合，為制定溢油應(yīng)急計劃提供可靠依據(jù)。

1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、事故案例數(shù)據(jù)庫、溢油模擬數(shù)據(jù)、應(yīng)急信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案以及損失評估。由于動態(tài)鏈接庫文件的使用較為廣泛，其大部分功能都是由鏈接庫實現(xiàn)的[2]。編程人員可以進行分塊編程，最后提供動態(tài)鏈接庫的庫文件和函數(shù)調(diào)用說明，可以很好地完成系統(tǒng)程序的開發(fā)，大大降低程序開發(fā)者的工作量，系統(tǒng)的升級也更加便利。

1.1 數(shù)據(jù)庫的信息需求

1）溢油應(yīng)急處理信息需求

在船舶溢油事故處理過程中，需要獲取大量的信息，如溢油地點、溢油量、清理溢油需要獲取治理工具的信息等。當(dāng)發(fā)生溢油事故后，相關(guān)部門需要將該溢油事故信息報告給政府，政府組織人員進行應(yīng)急處理，同時政府要根據(jù)事故的危害程度追究肇事者的責(zé)任，如果溢油事故較嚴(yán)重，則要向法律部門提出訴訟，要求肇事者對事故進行相應(yīng)的賠償和承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，因此該系統(tǒng)還要有法律法規(guī)信息和歷史數(shù)據(jù)信息等。

2）系統(tǒng)決策支持需求

主要包括船舶溢油事故的統(tǒng)計分析、船舶溢油事故損失評估、船舶溢油事故應(yīng)急計劃生成等。船舶溢油事故損失評估是對應(yīng)用應(yīng)急計劃處理溢油事故后造成損失的一種評估，它為應(yīng)急決策和賠償機制提供了非常有力的依據(jù)。船舶溢油事故應(yīng)急計劃生成是一個難點，岸載端對船舶溢油事故現(xiàn)場傳送過來的數(shù)據(jù)進行分析，將這些信息和溢油模擬的數(shù)據(jù)進行結(jié)合來預(yù)測油實時擴散的動態(tài)，來協(xié)助應(yīng)急方案的實施，從而對溢油事故進行遠程調(diào)度和救援。

1.2 數(shù)據(jù)庫的功能需求

數(shù)據(jù)庫作為該系統(tǒng)的核心部分，一個功能完善的數(shù)據(jù)庫對指揮人員處理溢油事故極其重要，能夠有效降低事故造成的危害，所以該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫需要具有以下功能：

1）添加功能

若某一個數(shù)據(jù)庫中需要添加新的字段和內(nèi)容，除了在后臺數(shù)據(jù)庫中可以添加外，還可以利用數(shù)據(jù)添加功能將需要的信息添加到表格中，在表格上顯示新添加的內(nèi)容會同步到數(shù)據(jù)庫中。

2）刪除功能

數(shù)據(jù)庫中某些數(shù)據(jù)已經(jīng)不實用或沒有實際價值需要將其刪除，這樣可以節(jié)約系統(tǒng)的空間，有利于空間更好的循環(huán)利用。

3）修改功能

如果數(shù)據(jù)庫表名或字段名與其內(nèi)容不相符合，或者表中的內(nèi)容有誤，需要對其進行修改，方便系統(tǒng)管理員針對錯誤的信息及時進行糾正。

4）查詢功能

查詢功能是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中一個動態(tài)的功能，同時也是較為重要的一個功能。由于系統(tǒng)中儲存了很多數(shù)據(jù)，如果逐條對數(shù)據(jù)進行查看較為麻煩，查詢功能可以讓用戶快速瀏覽信息。

1.3 系統(tǒng)子程序?qū)崿F(xiàn)

該系統(tǒng)的子程序全部采用Visual C++ 6.0軟件基于動態(tài)鏈接庫創(chuàng)建，動態(tài)鏈接庫全部放在庫文件里。動態(tài)鏈接庫是基于MFCAppWizard [dll]的，按照默認的選擇后，插入一個對話框，申明類及運行后，需要對程序進行修改，建立動態(tài)鏈接庫的流程如圖1所示。

1）在對話框的源文件中將addadditionalincludeshere改為resource.h；

2）在resource的頭文件下將新建對話框的ID號進行更換，不可與程序中已有的ID相同；

3）將此信息復(fù)制到對話框的頭文件中，完成動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建；

1.4 主程序與子程序鏈接實現(xiàn)

主程序是基于MFCAppWizard [exe]建立的，當(dāng)主程序和子程序都建好后，最重要的是將兩者連接起來。建立三個文件夾，第一個是主程序，第二個是庫文件，第三個是Library文件，使兩者鏈接起來需要以下幾個步驟：

1）在子程序中project的Settings中Output files寫為該目錄下的Library，如D：ShipOilLeakSysLibrary。

2）在主程序的project的Settings中，在Debug目錄下，將Working directory 設(shè)置為D：ShipOilLeakSysLibrary。

3）在C/C++目錄下，將Category的Additional library path設(shè)置為D：ShipOilLeakSysLibrary，并在Object/library modules 中寫上庫文件的.lib文件，如Plan Team.lib

4）將動態(tài)鏈接庫的頭文件拷貝到主程序的文件夾中，并將其頭文件加入到主程序中。

自此將主程序與庫文件鏈接起來，就可以在主程序中調(diào)用各個數(shù)據(jù)庫文件，從而實現(xiàn)各個功能需求。

2 系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示，其中登錄模塊是管理用戶登錄的過程；主窗口模塊是系統(tǒng)主界面，功能子窗口模塊對應(yīng)各項需求功能；安全管理模塊用來檢驗用戶密碼，管理用戶權(quán)限和用戶信息；系統(tǒng)控制模塊是管理各界面的生成與功能的使能；窗口管理模塊是對管理窗體各種操作的響應(yīng)；數(shù)據(jù)管理模塊是管理所有對數(shù)據(jù)庫的操作。系統(tǒng)資源模塊是存儲管理各種系統(tǒng)所需的資源，輸入輸出模塊主要負責(zé)讀取或存儲數(shù)據(jù)到外部文件，Office SDK管理模塊具有管理方案文件輸出操作的底層功能。

2.2 數(shù)據(jù)庫間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

如上所述，船舶溢油綜合指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不僅庫、表多，數(shù)據(jù)信息量大，而且彼此關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜。因此必須開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和相互之間的調(diào)度，見圖3。

圖3 溢油計劃流程圖

如圖3所示，當(dāng)海上出現(xiàn)溢油事故時，該系統(tǒng)將會把采集的溢油事故數(shù)據(jù)存儲到基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，例如：溢油量，溢油時間，溢油種類等相關(guān)信息（可見以上所述）；在綜合指揮系統(tǒng)中可以輸入船舶相關(guān)信息對溢油的擴散進行實時模擬，以便在應(yīng)急決策時提供可靠信息依據(jù)。同時該系統(tǒng)可以根據(jù)船舶溢油信息給出相應(yīng)的預(yù)案，并且對計劃做出風(fēng)險評估，最后生成最佳的應(yīng)急計劃，從而輔助應(yīng)急決策有效實施。

在進行數(shù)據(jù)庫建立時，需要在拓撲結(jié)構(gòu)表上加入代表圖形要素的唯一標(biāo)識—ID號（即標(biāo)識符），在非空間屬性數(shù)據(jù)庫中加入同樣標(biāo)識符，通過標(biāo)識符來建立空間數(shù)據(jù)庫與非空間屬性數(shù)據(jù)庫的連接[3]。該系統(tǒng)對標(biāo)識符進行識別來連接不同的非空間屬性表，將數(shù)據(jù)庫進行關(guān)聯(lián)，可以實現(xiàn)溢油系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方案調(diào)度，生成最佳的應(yīng)急預(yù)案以及各項準(zhǔn)備工作。同時，該系統(tǒng)基于可視化編程語言編寫，可實現(xiàn)界面人性化、顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)和圖形效果好、交互接口簡潔，從而完成屬性數(shù)據(jù)的無縫連接。

圖4 數(shù)據(jù)庫間關(guān)聯(lián)圖

2.3 系統(tǒng)軟件

由圖5可知，系統(tǒng)主界面主要包括6個大的區(qū)域，分別是系統(tǒng)信息區(qū)、實時監(jiān)控區(qū)、功能切換、應(yīng)急調(diào)度區(qū)、電子海圖區(qū)以及船舶信息區(qū)。

1）系統(tǒng)信息區(qū)

信息顯示區(qū)主要包括：系統(tǒng)日期、系統(tǒng)時間、當(dāng)前值班、值班記錄及權(quán)限設(shè)置。當(dāng)前值班顯示值班人，如出現(xiàn)問題可以找值班人員。值班記錄是一個數(shù)據(jù)庫，里面記錄有關(guān)值班人的信息。權(quán)限設(shè)置是指用戶在進入管理系統(tǒng)的登錄環(huán)節(jié)，只有輸入正確的密碼才能登入到數(shù)據(jù)界面，不用的用戶使用的權(quán)限不同，普通用戶只能瀏覽查詢，管理員可以進行修改，添加操作。

2）實時監(jiān)控區(qū)

實時監(jiān)控區(qū)主要包括：報警消聲，報警應(yīng)答，報警數(shù)目，當(dāng)前實時監(jiān)控船舶以及當(dāng)前報警。報警消聲是發(fā)生報警后船員的一種反應(yīng)，如果消聲消除表示船員已知道報警，然后消除聲音。但是報警信息仍然會閃爍，報警應(yīng)答表示要去處理報警事故的操作，報警數(shù)目顯示該船舶超出設(shè)定極限值的信息。當(dāng)前實時監(jiān)控船舶是當(dāng)發(fā)生溢油事故后，監(jiān)測派去救援的船舶，當(dāng)前報警顯示船舶溢油事故名稱以及因為何種原因發(fā)生溢油[4]。

3）功能切換區(qū)

功能切換區(qū)主要包含電子海圖，事故列表，視頻圖像和實時通訊信息。電子海圖描述溢油船舶以及監(jiān)測船舶的直升機的航跡，事故列表主要記錄發(fā)生事故的信息，溢油船舶，溢油種類，溢油量，溢油位置，溢油原因等。視頻圖像是將船舶發(fā)生溢油的情況圖片通過FIP協(xié)議發(fā)送至岸載端，以便指揮中心可以實時了解溢油情況。

4）應(yīng)急調(diào)度區(qū)

數(shù)據(jù)庫顯示區(qū)主要包含6大數(shù)據(jù)信息，分別是基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、事故案例數(shù)據(jù)庫、溢油模擬數(shù)據(jù)、應(yīng)急信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急預(yù)案以及損失評估[5]。

5）電子海圖區(qū)

電子海圖描述了溢油船舶的航跡以及監(jiān)測船舶的直升機的路徑，并且可以實現(xiàn)軌跡的回放和地理位置范圍的放大和縮小功能

6）船舶信息區(qū)

船舶信息區(qū)主要顯示溢油船舶的航跡，航跡回放，風(fēng)向，風(fēng)速等信息；監(jiān)視船舶的直升機軌跡，直升機軌跡回放，以及直升機經(jīng)緯度和電子海圖維護管理等信息。

3 結(jié)論與建議

船舶溢油綜合指揮數(shù)據(jù)庫的建設(shè)對處理船舶海上溢油具有十分重要的作用。本文介紹了綜合指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與建設(shè)方法，最終設(shè)計和建立標(biāo)準(zhǔn)，完善溢油事故數(shù)據(jù)庫和人員調(diào)度方案設(shè)計。為了使該數(shù)據(jù)庫的功能更加優(yōu)化，可以加上GIS圖文互訪、空間分析等優(yōu)勢，為海上溢油事故研究以及災(zāi)害信息管理和應(yīng)急指揮等系統(tǒng)的建立做好數(shù)據(jù)上和技術(shù)上的準(zhǔn)備，同時省級溢油事故數(shù)據(jù)庫的建立使災(zāi)害數(shù)據(jù)在較大的范圍內(nèi)實現(xiàn)共享，減少了數(shù)據(jù)的冗余，使政府部門能夠站在一個更高的角度和更高的技術(shù)層面對與災(zāi)害相關(guān)工作進行統(tǒng)籌規(guī)劃，提高在防災(zāi)減災(zāi)方面的工作能力。

[1] 趙文朋. 船舶溢油應(yīng)急決策系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].上海: 上海海事大學(xué), 2007.

[2] 趙慧敏,李文,土?xí)詫?聶冰,梁佩鵬. 動態(tài)鏈接庫在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的一個應(yīng)用[J].控制工程, 2004,11(1):87-90.

[3] 陳雄波,孟遂民,秦紅玲. 基于GIS的輸電線路運行管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計[J]. 電力建設(shè), 2005,26(8): 65-67,70.

[4] 陳維皓. 海上溢油應(yīng)急決策支持系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 上海:上海海事大學(xué), 2006.

[5] 齊忠懷. 基于預(yù)測和決策功能的海上船舶溢油應(yīng)急信息系統(tǒng)[J].辦公自動化雜志, 2003,(8): 40-43.

Design and Research of Oil Spill Database Based on Dynamic Link Library

Hu Shun1, Shang Qianming2

(1.Wuhan Ship Design Co., Ltd., Wuhan 430060, China; 2. Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430070, China)

U698.7

A

1003-4862（2017）09-0009-05

2017-04-15

胡舜（1984-），男，工程師。研究方向：電力推進及自動化技術(shù)。