基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)研究

卜玉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)有了不小的改變。本文以基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)為例，首先分析了監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術(shù)，并根據(jù)Android平臺的原理，探討了航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程，希望可以為相關(guān)的工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：Android 航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng) 信息 電子海圖

1.引言

傳統(tǒng)的航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)需要使用臺式電腦，并且以電子海圖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對航標(biāo)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。但是這類系統(tǒng)不易移動(dòng)，而且只能在值班室中運(yùn)行，還需要安排固定人員進(jìn)行管理，出現(xiàn)問題時(shí)，也不能及時(shí)修復(fù)，可能導(dǎo)致很嚴(yán)重的事故。

2.移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的主要技術(shù)

2.1遙測監(jiān)控系統(tǒng)

航標(biāo)遙測監(jiān)控系統(tǒng)由遙測終端、信息數(shù)據(jù)庫、航標(biāo)監(jiān)控設(shè)備以及信息處理服務(wù)器組成。遙測終端主要負(fù)責(zé)航標(biāo)信息的采集和上傳工作，每個(gè)航標(biāo)都安裝了專門的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)GPS定位和遠(yuǎn)程控制以及通信功能，通過固定的傳感器，可以捕捉到航標(biāo)的現(xiàn)場信息，并且發(fā)送報(bào)警指示以及接受遙控命令等。信息數(shù)據(jù)庫只是負(fù)責(zé)航標(biāo)信息的存儲，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。航標(biāo)監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)綐?biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并且與信息數(shù)據(jù)庫的信息進(jìn)行對比，在二維電子海圖上呈現(xiàn)出航標(biāo)的位置信息以及變化趨勢，這樣便于工作人員進(jìn)行管理和維護(hù)。信息處理服務(wù)器負(fù)責(zé)接收航標(biāo)信息，之后將處理后的信息存入數(shù)據(jù)庫中。應(yīng)用這種遙測監(jiān)控系統(tǒng)可以提高航標(biāo)維護(hù)的水平，還能夠?yàn)闆Q策工作提供科學(xué)的依據(jù)。

2.2Android技術(shù)

Android是比較常見的移動(dòng)操作系統(tǒng)，這種開放源代碼的操作系統(tǒng)以Linux為內(nèi)核，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦中，普及率很廣。Android的編寫語言是Java，同時(shí)與JNI編程方式兼容，便于C語言開發(fā)者的使用。在具體的開發(fā)過程中，可以下載和使用的程序和應(yīng)用很多，而且集成開發(fā)環(huán)境內(nèi)源代碼的模型十分豐富，開發(fā)難度明顯降低。

3.基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的原理

本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)組成部分包括航標(biāo)、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器以及監(jiān)控終端，首先，在航標(biāo)上安裝數(shù)據(jù)采集器，也就是監(jiān)控終端，之后通過采集器獲得航標(biāo)的工作參數(shù)；其次，利用GPS技術(shù)對航標(biāo)進(jìn)行定位，提煉出航標(biāo)的經(jīng)度和緯度等數(shù)據(jù)，之后通過公網(wǎng)進(jìn)行通信，傳輸航標(biāo)的參數(shù)和位置信息；最后，監(jiān)控中心使用高性能的計(jì)算機(jī)，對這些數(shù)字化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和備份。這里需要注意Web ser vice服務(wù)器，它的作用是響應(yīng)航標(biāo)監(jiān)控終端的請求，從數(shù)據(jù)庫中提取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，幫助計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理工作。至于電子海圖的顯示以及監(jiān)控報(bào)警，都是監(jiān)控終端的工作內(nèi)容，當(dāng)終端獲得關(guān)于航標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息之后，就可以顯示在電子海圖中，并且把航標(biāo)報(bào)警位置加以標(biāo)記，便于人員搜索和觀察。

4.基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程

4.1海圖顯示

基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)屬于C/S結(jié)構(gòu)，分為客戶端和服務(wù)端兩部分，由服務(wù)端接收客戶端的指令和請求，而客戶端負(fù)責(zé)疊加航標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息?？梢哉f，電子海圖的顯示直接關(guān)系著系統(tǒng)的運(yùn)行效果，而利用Java語言能夠?qū)崿F(xiàn)電子海圖的顯示，為航標(biāo)的定位提供條件。在對標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行解析時(shí)，需要參照IHO S-57的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證航標(biāo)空間位置和特征屬性滿足電子海圖顯示的要求，之后通過投影，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，在屏幕上繪制電子海圖，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)時(shí)需要參照IHO S-52的標(biāo)準(zhǔn)。通過電子海圖可以對航標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，而參照IHO S-57的標(biāo)準(zhǔn)對航標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行疊加，可以充分展示航標(biāo)的變化情況。

4.2數(shù)據(jù)發(fā)布

一般而言，航標(biāo)的狀態(tài)以及屬性等信息都存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，比如航標(biāo)的名稱和類別、基準(zhǔn)的經(jīng)度和緯度、管理的時(shí)間和狀態(tài)、GPS的定位和接收、芯片的串口和電量以及控制器的電壓和位移等。需要說明的是，這些信息有一部分是靜態(tài)信息，比如航標(biāo)終端的ID，也有一部分是動(dòng)態(tài)信息，比如燈器的電壓。無論是靜態(tài)信息還是動(dòng)態(tài)信息，都必須上傳到終端的數(shù)據(jù)庫中，并且進(jìn)行解析處理。本研究服務(wù)器的工作方式是Web service，如果客戶端發(fā)出某一個(gè)航標(biāo)的信息請求時(shí)，Web service就會響應(yīng)客戶端的請求，并且根據(jù)參數(shù)獲取這一航標(biāo)的狀態(tài)以及屬性，之后將事先處理好的結(jié)果以XML格式傳遞給客戶端，而客戶端會對這些XML格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，之后顯示到電子海圖上。如果是客戶端請求全部的航標(biāo)信息，那么Web service就會將這些航標(biāo)的狀態(tài)以及屬性信息進(jìn)行壓縮和打包處理，之后統(tǒng)一發(fā)給客戶端。

4.3信息更新

對于監(jiān)控系統(tǒng)而言，電子海圖的顯示以及刷新占據(jù)了大量的內(nèi)存，而且如果航標(biāo)信息更新頻繁，就會影響網(wǎng)絡(luò)的通暢，并且浪費(fèi)一定的資源。如果電子海圖的繪制與更新同時(shí)進(jìn)行，還會降低系統(tǒng)的靈活性，影響工作人員的體驗(yàn)。通過Android的Service組件，可以在后臺建立新的進(jìn)程，這樣可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不間斷的訪問，而且數(shù)據(jù)的更新在后臺自動(dòng)完成，與前臺的操作不發(fā)生沖突。但是，經(jīng)過Service組件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最終還是需要顯示在前端上，也就是要在電子海圖中完成更新，這時(shí)就需要監(jiān)控系統(tǒng)額外開設(shè)一個(gè)進(jìn)程，通過Android的接口定義語言或者是Android的廣播機(jī)制，解決不同進(jìn)程之間相互的通信問題。比如當(dāng)Service獲取動(dòng)態(tài)信息之后，通過send Broadcast這種方法將信息以廣播的方式傳播出去，之后在前端的Activity中利用Broadcast Receiver接收廣播信息，之后再顯示到電子海圖上。

4.4人機(jī)互動(dòng)

傳統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)方法是借助鼠標(biāo)和鍵盤，但是通過移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可以進(jìn)行觸控操作，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能。比如通過電子海圖的主顯示窗口，進(jìn)行單點(diǎn)以及多點(diǎn)的觸控操作，這種操作主要是利用Matrix實(shí)現(xiàn)，在拖動(dòng)窗口以及進(jìn)行縮放時(shí)，還可以根據(jù)距離的變化修改Matrix的參數(shù)，而且在屏幕刷新的過程中，也能夠?qū)D像進(jìn)行移動(dòng)。在通過屏幕查看航標(biāo)信息時(shí)，如果想要了解具體和詳細(xì)的信息，需要選定航標(biāo)，之后保持手指不動(dòng)，延長觸控的時(shí)間，這樣就能夠?qū)⒑綐?biāo)的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)為地理坐標(biāo)，而且啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，開始相關(guān)的搜索。

4.5監(jiān)控報(bào)警

本移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)重點(diǎn)的監(jiān)測對象是，航標(biāo)燈的電流、電壓和位置情況，以及航標(biāo)的位置和意外碰撞等信息?？梢酝ㄟ^定時(shí)輪詢的方法，獲取上述信息，而且航標(biāo)終端接收到定時(shí)輪詢的指令后，就會使用專業(yè)的電子元件和傳感器進(jìn)行測量，之后按照固定的編碼方式將信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行通暢的情況下，移動(dòng)終端既可以請求航標(biāo)信息，還可以分析航標(biāo)狀態(tài)，從而提高管理質(zhì)量。如果出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、燈質(zhì)有問題或者是GPS定位失敗等情況，就會進(jìn)行報(bào)警，管理人員可以在統(tǒng)計(jì)頁面中查看報(bào)警的詳細(xì)信息，并采取有效措施加以解決。

5.結(jié)論

綜上所述，基于Android平臺的移動(dòng)航標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)易于人員進(jìn)行操作，而且攜帶十分方便，能夠有效解決航標(biāo)維護(hù)時(shí)出現(xiàn)的問題，而且采用Web service的方法獲取數(shù)據(jù)信息，輕松實(shí)現(xiàn)了航標(biāo)的直觀顯示，可以進(jìn)行24小時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉濤.多維航道模型及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連海事大學(xué)，2015.

[2]傅軍豪.基于Android航道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連海事大學(xué)，2015.

[3]溫泉.數(shù)字航道建成后長江航道航標(biāo)維護(hù)管理模式研究[J].中國水運(yùn).航道科技，2018（01）：57-61.