船岸一體標準化通信體系如何構(gòu)建

中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院 段懿洋 邱伯華 何 曉

伴隨船舶大型化、專業(yè)化、智能化發(fā)展，安全航行形勢更加復雜。同時，船岸信息溝通不順暢、昂貴的通訊費用限制了船岸有效信息交流量。為此必須依靠科技創(chuàng)新提高管理水平，保證安全和降低成本，從而實現(xiàn)效益的最大化。在船岸一體化管理中，要根據(jù)船舶運營的特點，結(jié)合經(jīng)營環(huán)境、業(yè)務管理信息、地理分布信息等等，利用一個有效的公共信息管理平臺，整合與決策相關的各類數(shù)據(jù)，得出最佳的通信管理方法。

數(shù)據(jù)采集和傳輸現(xiàn)狀

作為一體標準化通信系統(tǒng)的基礎和核心，如何克服通訊、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)處理的困難，設計一套完整的數(shù)據(jù)采集方案成了船岸一體標準化通信系統(tǒng)需要解決的主要問題。船岸一體標準化通信系統(tǒng)涉及到對機關、船舶、異地等不同地點的數(shù)據(jù)收集，與其它陸地通信所需的數(shù)據(jù)采集從數(shù)據(jù)種類和方法上差別較大。

為了滿足機、海務的遠程管理需要，同時也是為了實現(xiàn)管理控制一體化的需要，必須對船舶現(xiàn)場設備的運行數(shù)據(jù)進行采集。由于船型不同，設備型號不同，自動化程度不同，對機艙、駕駛臺的硬件數(shù)據(jù)采集來說困難最大。必須根據(jù)實際的需要，加裝現(xiàn)場設備的采集裝置，將設備信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，傳遞給統(tǒng)一的接收裝置并進行標準化處理。

當前很多船舶設備復雜，且在離岸較遠時一旦出現(xiàn)問題，很難得到快速維護，另外通訊設備也受地域的影響較大，數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和快速性必須依靠軟硬件性能的提升。

數(shù)據(jù)采集完畢，須經(jīng)過船岸通訊進行傳遞，目前船舶對岸的通訊方式主要有兩種，前者包括高頻電話、單邊帶電話、GSM電話和衛(wèi)星電話等，后者是指電報、電傳、傳真和電子郵件等。顯然，數(shù)步同步只能依靠后者來實現(xiàn)，尤其是“電子郵件”可以附帶電子文檔，發(fā)揮了電子數(shù)據(jù)傳遞的重要作用。船岸電子郵件發(fā)送和接收包括多個電子設備和媒介，如船舶衛(wèi)星發(fā)射站、商業(yè)衛(wèi)星、衛(wèi)星地面接收站、INTERNET、服務器、電腦終端等，其中衛(wèi)星通訊是主要的方式，但其通訊容量和速度、穩(wěn)定性三個方面的性能并不完善。

船岸一體標準化通信體系的構(gòu)建

一是體系設計。船岸一體標準化通信體系的設計需要建立數(shù)據(jù)采集平臺，收集現(xiàn)場有關數(shù)據(jù)，將部分模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化，統(tǒng)一形成可以錄入數(shù)據(jù)庫和進行傳輸?shù)碾娮訑?shù)據(jù)；另外對于傳輸來說，首先要提高通訊的穩(wěn)定性，保證采集的數(shù)據(jù)可以實時準確地進行船岸數(shù)據(jù)交換。

二是建立措施。包括數(shù)據(jù)采集標準、船岸數(shù)據(jù)采集平臺、本船設置、遠程郵件設置、遠程C站設置。

數(shù)據(jù)采集標準。數(shù)據(jù)采集包含現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)同步處理。對于單船來說，必須采用統(tǒng)一的標準，這樣即可簡化數(shù)據(jù)采集的步驟，也保證了最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步的可能性。對于目前的船舶設備來說，伴隨船舶技術的不斷發(fā)展，以及計算機和信息、網(wǎng)絡技術的普及，使船舶上的自動化程度越來越高，設備工況參數(shù)數(shù)字化，這不僅保證了數(shù)據(jù)源的獲得，也為數(shù)據(jù)采集打下了很好的基礎?，F(xiàn)役的集裝箱船舶，大多自動化程度很高，船舶機艙配備了“主機遙控系統(tǒng)”和“船舶綜合報警系統(tǒng)”。主機遙控系統(tǒng)負責船舶主機的啟動、運行、停止，“船舶綜合報警系統(tǒng)”則是全船的“安全衛(wèi)士”，它可以監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，連續(xù)指示設備的工作參數(shù)，當設備運行狀況偏離正常時，“船舶綜合報警系統(tǒng)”將自動發(fā)出報警提示，并相應做出安保動作，使不安全因素得到控制。通常的航行數(shù)據(jù)包括了船舶航行的動態(tài)數(shù)據(jù)，例如船位、航向等，船岸一體標準化通信系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)的實時性要求較高，既采集后必須立即傳輸。目前比較常用的方式是直接采集后，馬上進行點對點的傳輸，但穩(wěn)定性和成功率都無法滿足需要。

船岸數(shù)據(jù)采集平臺。為了將源數(shù)據(jù)采集后進行統(tǒng)一的存儲和管理，在船舶環(huán)境下，需要建立數(shù)據(jù)集中采集的平臺。平臺的建立以船舶局域網(wǎng)為基礎，通過網(wǎng)絡或?qū)Ｓ玫挠布涌谶B接各數(shù)據(jù)采集終端，如采集終端具有網(wǎng)絡接口則直接作為網(wǎng)絡用戶入網(wǎng)，如無網(wǎng)絡接口，則借助串口一網(wǎng)絡接口轉(zhuǎn)換器或其他中轉(zhuǎn)方式聯(lián)入以太網(wǎng)，使串口等設備轉(zhuǎn)變成具有網(wǎng)絡通訊功能的網(wǎng)絡設備。

本船設置。通過船舶應用服務器的數(shù)據(jù)采集程序，直接進行采集指令的設置，這種方式主要滿足常規(guī)的數(shù)據(jù)采集需要，即對固定數(shù)據(jù)源在固定頻率上進行數(shù)據(jù)采集。

遠程郵件設置。岸基根據(jù)需要，參照規(guī)定的格式編輯電子郵件，電子郵件通過衛(wèi)通由船站接收后，由船舶郵件服務器把電子郵件內(nèi)的指令解析后通知并觸發(fā)應用服務器上的數(shù)據(jù)采集程序，從而改變采集參數(shù)。

遠程C站設置。這種方式的實時性能比較好，利用船舶C站接收相應的指令。C站是數(shù)據(jù)采集和傳輸方案中的關鍵角色，由于履約設備SARS的使用，使船舶上增加了另外一臺C站，設備的冗余和發(fā)揮安全設備的作用在一定程度上也提高了通訊的穩(wěn)定性。由于采用了C站報文的傳遞方式，保證了數(shù)據(jù)和指令發(fā)送成功性，較以往傳統(tǒng)方式有了顯著的提高，理論上達到100%的成功率。

三是船岸數(shù)據(jù)通訊。船岸無線電通信經(jīng)歷了“奠爾斯(Morse)無線電報系統(tǒng)”、“無線電話系統(tǒng)”及“衛(wèi)星通信系統(tǒng)”。為了實現(xiàn)船岸數(shù)據(jù)的交換和傳輸，在“衛(wèi)星通信系統(tǒng)”的基礎上，利用專用的郵件系統(tǒng)實現(xiàn)兩地的數(shù)據(jù)發(fā)送。船岸郵件系統(tǒng)從2000年后開始在商船上普及使用，基本上陸地端的系統(tǒng)通常采用微軟的Outlook或Express，船舶上的郵件系統(tǒng)種類有AMOS mail、REDEX、REDEXII等。 航運公司自己建立郵件服務器的技術難度較大，并且需由專人進行郵件服務器的維護。但與前者相比，自己建立郵件服務器的安全性能較高，而且功能擴展性較好，可以與機關其他應用服務器進行連接，便于數(shù)據(jù)的傳遞和應用的開發(fā)。

四是船岸數(shù)據(jù)同步。船岸數(shù)據(jù)同步包括兩個方面，其一是指船岸兩個系統(tǒng)之間進行的數(shù)據(jù)交換和同步，另一方面是指船舶上采集到的數(shù)據(jù)進入機關相應系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。不同點在于前者是雙向的，而后者是單向的。由于船岸的地理割斷，加上通訊的限制，無法建立長時間在線的連接，所以船岸數(shù)據(jù)同步是實現(xiàn)船岸異地管理的基礎，解決了數(shù)據(jù)同步的問題，也就是解決了船舶和陸地機關兩地系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、系統(tǒng)功能有機結(jié)合和延展的難題。船岸兩方的數(shù)據(jù)經(jīng)過郵件系統(tǒng)的傳遞后到達對方，接下來就需要把這些郵件分離后的附件中的數(shù)據(jù)導入到對方的數(shù)據(jù)庫。對于船岸兩方一體標準化通信系統(tǒng)中的運行數(shù)據(jù)也需要導出成文件，以便于發(fā)送。當郵件系統(tǒng)自動把包含數(shù)據(jù)的附件解析到相應的文件目錄中后，機關的應用系統(tǒng)以固定的頻率對該目錄進行掃描監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)有文件，即啟動數(shù)據(jù)導入程序，把附件中的數(shù)據(jù)導入到相應的數(shù)據(jù)庫中存儲，導入數(shù)據(jù)成功后。把該文件轉(zhuǎn)移到其它的目錄下，避免重復導入。

智能集成平臺

船岸一體標準化通信技術的建立，解決了一體標準化通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源的問題，通過數(shù)據(jù)的同步，實現(xiàn)了船舶和岸基的“信息連接”，可達到高效溝通、提高工作效率、降低成本的目的。