水上交通管理监控系统解决方案.pdf
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1、 水上交通管理监控系统水上交通管理监控系统水上交通管理监控系统水上交通管理监控系统 解解解解 决决决决 方方方方 案案案案 发布日期发布日期发布日期发布日期 2004 年年年年月月月月 20 日日日日 水上交通管理监控系统解决方案 第 页 2 目目目目 录录录录 1.1.1.1.系统概述系统概述系统概述系统概述_ 3 1.11.11.11.1 前言前言前言前言 _ 3 1.21.21.21.2 系统目标系统目标系统目标系统目标 _ 3 2.2.2.2.系统总体设计系统总体设计系统总体设计系统总体设计_ 4 2.12.12.12.1 系统设计思想系统设计思想系统设计思想系统设计思想 _ 4 2.
2、22.22.22.2 系统结构系统结构系统结构系统结构_ 5 2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 系统的拓朴结构系统的拓朴结构系统的拓朴结构系统的拓朴结构_ 5 2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 系统的逻辑结构系统的逻辑结构系统的逻辑结构系统的逻辑结构_ 9 3.3.3.3.系统服务系统服务系统服务系统服务_ 10 3.1 3.1 3.1 3.1 水上安全监控水上安全监控水上安全监控水上安全监控_ 10 3.23.23.23.2 电子助航电子助航电子助航电子助航 _ 10 3.3 3.3 3.3 3.3 船舶定位和调度船舶定位和调度船舶定位和调度船舶定位和调度_ 10
3、 4.4.4.4.子系统设计子系统设计子系统设计子系统设计_ 12 4.14.14.14.1 船载终端子系统船载终端子系统船载终端子系统船载终端子系统 _ 12 4.24.24.24.2 数据库子系统数据库子系统数据库子系统数据库子系统 _ 13 4.34.34.34.3 地图子系统地图子系统地图子系统地图子系统 _ 16 4.44.44.44.4 通信子系统通信子系统通信子系统通信子系统 _ 18 4.54.54.54.5 网管子系统网管子系统网管子系统网管子系统 _ 21 4.64.64.64.6 应用子系统应用子系统应用子系统应用子系统 _ 24 水上交通管理监控系统解决方案 第 页 3
4、 1.1.1.1.系统系统系统系统概述概述概述概述 1.11.11.11.1 前言前言前言前言 水上交通管理监控系统不仅将促进水上安全管理和水运行业管理水平跃升到一个新的台阶;同时,通过将先进的综合信息管理网络资源、安全监察管理资源向行业市场开放,进一步向市场提供服务功能,将对扶持水运行业企业提高市场竞争力发挥重要的积极作用。通过对综合信息化管理系统、先进设备的研发及应用,不仅为水路运输业奠定了良好的发展基础;同时,也对提高中国水路运输整体信息化应用水平作出了贡献。1.21.21.21.2 系统目标系统目标系统目标系统目标 系统定位是一个基于现代卫星定位和无线数据通信技术的、开放的、面向多用户
5、、多种应用的水上安全动态监控及预警综合服务平台,是针对水上安全管理的现状和特点,利用 GPS 卫星定位技术、移动通信技术和 GIS 地理信息系统技术等高新技术建立的水上安全管理监控平台。系统通过防撞预警、船岸及船只之间的信息快速传递,实现主动防范、快速救援及航运信息一体化,提高安全防范和管理预控能力,降低水上安全事故率和减少人民群众的生命、财产损失,以促进航运事业的发展。系统建成后将首先用于港航管理局的水上交通安全管理的需要,在此基础上,系统还要面向航运企业和船舶提供有偿的增值服务,以确保此系统持续的运营和长久的生命力。这些航运企业和相关用户,可通过 ASP 方式建设自己的网站,并共享系统的软
6、硬件资源,可以使用户以较少的投资,较快的速度建设起自己的服务体系。考虑到这些用户的真正需要,提供并方便定制他们所需要的应用是系统的另一项主要工作。系统要借鉴国际上相关系统如 的成功服务和运营经验,与国内有关的公司进行技术上或其它方面的战略合作,使系统构建的更合理,更高效,起到引导中国水路运输行业利用高新技术和创新的方式进行管理和服务的作用。水上交通管理监控系统解决方案 第 页 4 基于以上的考虑,我们可以确定系统的总体系统目标为系统的总体系统目标为系统的总体系统目标为系统的总体系统目标为:在充分考虑系统先进性在充分考虑系统先进性在充分考虑系统先进性在充分考虑系统先进性、开放性开放性开放性开放性
7、、安全性安全性安全性安全性、可靠性以及访问效率前提下可靠性以及访问效率前提下可靠性以及访问效率前提下可靠性以及访问效率前提下,建立一个以电子江图建立一个以电子江图建立一个以电子江图建立一个以电子江图、GPS 定位和移动数字通讯为技术核心的综合服务平台定位和移动数字通讯为技术核心的综合服务平台定位和移动数字通讯为技术核心的综合服务平台定位和移动数字通讯为技术核心的综合服务平台,以灵活的平台结构和综合的服务功能为水上交通安全管理提供有价值的信息服以灵活的平台结构和综合的服务功能为水上交通安全管理提供有价值的信息服以灵活的平台结构和综合的服务功能为水上交通安全管理提供有价值的信息服以灵活的平台结构和
8、综合的服务功能为水上交通安全管理提供有价值的信息服务务务务,并向航运企业及船舶提供生产调度和电子导航等相关增值服务并向航运企业及船舶提供生产调度和电子导航等相关增值服务并向航运企业及船舶提供生产调度和电子导航等相关增值服务并向航运企业及船舶提供生产调度和电子导航等相关增值服务。2.2.2.2.系统总体设计系统总体设计系统总体设计系统总体设计 2.12.12.12.1 系统设计思想系统设计思想系统设计思想系统设计思想?先进性先进性先进性先进性:在系统结构和技术应用上体现系统的先进性,搭建的系统平台是一个多功能的平台,通过合理的功能模块和逻辑结构的划分,使之能方便地拆分组合,适应多种应用;所应用的
9、技术紧跟技术和时代的潮流,以用户为中心,充分运用互联网的优势,实现 Browser/Server 的技术架构,满足用户的需求。?开放性开放性开放性开放性:本系统要设计成一个开放平台,不仅为港航局的安全管理服务,也可以为其它的航运企业和社会公众服务。系统平台以电子地图和通讯网关为核心,任何用户只要有类似的需求,要用到地图和通讯服务,都可使用系统提供的 API 和服务引擎,通过其自身开发或系统提供的 ASP服务,方便地连接到系统的服务平台。用户不用昂贵的系统投资,就可开通自己的服务。?安全性安全性安全性安全性:本系统要设计成一个授权访问平台,任何用户要使用系统的数据和通讯服务,都要经过系统的授权,
10、向中心交纳服务费用,用户每一次访问本系统平台,都要经过系统的鉴权,未经授权的用户是不能使用服务的。同时系统要设计的足够健壮,防止有人对系统的恶意攻击和偷窃数据。?可靠性可靠性可靠性可靠性:本系统要设计成一个高可靠性的服务平台,由于要面向众多团体或个人用户,特别是团体用户可能会依托本系统平台构建其自己的服务平台,所以要求系统能够长时间稳定的工作,必要时要建立备份服务平台,以并行或主从方式工作,相互进行实时的数据备份,一旦一个系水上交通管理监控系统解决方案 第 页 5 统平台故障,另一备份平台能立即投入工作。?高效率高效率高效率高效率:要求对系统的访问效率要足够高,包括较快的地图调出速度和较快的网
11、页刷新速度,避免让访问者长时间等待的痛苦。同时系统要能支持多用户的同时访问,避免因系统某一环节的瓶颈造成整个系统访问效率的低下,达不到实用的效果。2.2 2.2 2.2 2.2 系统结构系统结构系统结构系统结构 2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 系统的拓朴结构系统的拓朴结构系统的拓朴结构系统的拓朴结构 系统的拓朴结构示意图如下所示:从图中可以看出,系统大致分为七个子系统:A.A.A.A.船载终端和其它用户终端船载终端和其它用户终端船载终端和其它用户终端船载终端和其它用户终端 负责数据采集和数据通讯的前端设备,担负着对船舶定位信息或运行状态等重要数据的采集及上报,以及接受调度控制命
12、令的系统任务。中心地图库DataDataInternet移动短消息中心GPRS移动数据通信中心短消息通信网关GPRS网关中心数据库管理监控中心终端1数据专线Web 服务器应用服务器航运企业及货主监控终端航运企业调度终端GSM网络船载终端稽查便携式终端GPS卫星1地图处理终端管理监控中心终端n数据专线GPS卫星3ADSL水上交通管理监控系统解决方案 第 页 6 B.B.B.B.数据库子系统数据库子系统数据库子系统数据库子系统 是系统负责数据处理的中心设备,负责对系统核心数据的存储与管理,负责用户终端采集数据的处理和存放,以满足用户对信息数据的查询需求。中心服务器主要包括如下数据库访问服务:存储和
13、处理用户信息、船舶行驶记录、报警记录、通信信息的历史数据记录等。C.C.C.C.地图子系统地图子系统地图子系统地图子系统 是系统负责地图数据处理的中心设备,以满足用户对地图信息数据的查询需求。包括地图的漫游、放大、缩小、回放等处理。由于要对大量用户同时提供地图的服务,因此,对服务器的性能和可靠性要求较高。D.D.D.D.通讯子系统通讯子系统通讯子系统通讯子系统 是系统中负责数据传递的枢纽,负责用户终端采集数据的上传和系统调度控制命令的下达,它由短消息通讯网关或 GPRS 网关配合移动通讯运营商或其它通讯服务商的短消息服务中心设备实现数据传递,信息缓存,协议和代码转换等功能,并实现:?与用户终端
14、的接口;?与短消息中心 SMSC 的接口或 GPRS 接口;?与数据库子系统的接口?与其它应用的接口 E.E.E.E.网管子系统网管子系统网管子系统网管子系统 是系统中负责网络管理的子系统,负责对系统中的网络流量、运行状态进行监控,完成对终端的初始设定,并对用户对网络的使用进行计量和计费,进行用户(组)管理,收费管理等,以满足运营的要求。F.F.F.F.应用子系统应用子系统应用子系统应用子系统 是系统中负责实现最终应用要求的子系统,如实现船舶基本信息查询,水上交通管理监控系统解决方案 第 页 7 定位跟踪,历史轨迹回放等;提供预警及违章管理报警功能,如发出警示指令,做出防碰撞、会船、追越等预警
15、功能,提供快速搜救的帮助。提供电子导航和生产调度等功能 G.G.G.G.监控中心子系统监控中心子系统监控中心子系统监控中心子系统 是系统或用户进行监控管理和查询的窗口,按照用户的查询要求向系统中心服务器提取数据;也可以经由系统直接向用户发送管理调度命令。?互联网查询终端:对经过授权用户提供通过互联网网站来查询所关心船舶或航线、旅游线路等信息。?用户监控终端:用户直接连接到互联网,或用户通过与中心相联的 VPN网络监控和调度船舶的运行。?管理中心监控终端及监控大屏投影墙:运行管理监控软件,用于对用户终端进行收费管理,参数配置,开启或关闭服务,集中发出管理指令以及接收点告警信息的终端及大屏投影墙。
16、?呼叫中心功能,详见呼叫中心解决方案 相关名词解释相关名词解释相关名词解释相关名词解释:?用户用户用户用户:泛指系统服务的对象,包括港航管理部门、航运企业、船舶、货主、中介商等。?GPSGPSGPSGPS:(Global Position System)(Global Position System)(Global Position System)(Global Position System)全球卫星定位系统全球卫星定位系统全球卫星定位系统全球卫星定位系统 是由美国研制的导航、授时和定位系统。它由空中卫星、地面跟踪监测站、地面卫星数据注入站、地面数据处理中心和数据通讯网络等部分组成。用户只需
17、购买 GPS 接收机,就可享受免费的导航、授时和定位服务。GPS 提供两种服务:标准定位服务(SPS)定位精度为 25 米左右和精密定位服务(PPS)定位精度为 10 米左右。GPS 技术可广泛应用于定位导航、资源勘察、大地测量、科学研究等领域。?GISGISGISGIS:(Geographical Information System)(Geographical Information System)(Geographical Information System)(Geographical Information System)地理信息系统地理信息系统地理信息系统地理信息系统 水上交通管理
18、监控系统解决方案 第 页 8 是利用计算机图形学,数据库技术等来管理地理空间数据的计算机系统,用以管理描述物体位置关系的坐标信息、描述物体空间关系的拓扑信息、以及描述物体属性特征的人文信息等,方便用户对这些信息的采集、处理、传输、存储、查询检索、分析和应用。GIS 的核心是电子地图,对所有信息的描述都直观地显示在电子地图上,一般以矢量地图作为表现形式,可以很容易地对其进行放大、缩小、漫游等操作。电子地图以其精度(如 1:1 万)和图层数据的丰富程度来确定其价值。?GSMGSMGSMGSM:数字蜂窝电话系统数字蜂窝电话系统数字蜂窝电话系统数字蜂窝电话系统 是目前国内覆盖范围最广的移动无线通讯系统
19、。?SMSSMSSMSSMS:(Short Message Se(Short Message Se(Short Message Se(Short Message Service)rvice)rvice)rvice)短消息服务短消息服务短消息服务短消息服务 是利用 GSM 系统的信令信道传送双向短数据的一种通讯方式,每一条数据的长度限制在 160 个 ASCII 码或 70 个汉字。SMS 分为点对点短消息和小区广播短消息,其中点对点短消息又分为移动台发起的短消息和移动台接收的短消息。所有短消息的收发都是经由短消息服务中心(SMSC)的存储转发系统实现的。?GPRSGPRSGPRSGPRS:GP
20、RSGPRSGPRSGPRS 是通用分组无线业务是通用分组无线业务是通用分组无线业务是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有的 GSM 系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。与原有的 GSM 比较,GPRS 在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:更有效的利用无线网络信道资源,特别适合突发性、频繁的小流量数据传输;支持的数据传输的速率更高,理论峰值达 115kbps;计费方式更加灵活,可以支持按数据流量来进行计费;GPRS 还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等。水上交通管理监控系统解决方案 第 页 9 2.2.2 2.2
21、.2 2.2.2 2.2.2 系统的逻辑结构系统的逻辑结构系统的逻辑结构系统的逻辑结构 系统的逻辑结构示意图如下图所示。从这个图中可以看出系统各功能模块的逻辑组成及他们之间的相互关系。系统的核心技术在于系统的服服服服务引擎务引擎务引擎务引擎,包括:地图服务引擎、数据库服务引擎和通讯服务引擎,它们负责接受用户的服务请求,执行相关的处理操作,然后将结果返回给用户。系统以各种服务服务服务服务 APIAPIAPIAPI 的方式向用户开放系统应用接口,有能力的用户可以依此建立自己的应用,方便地获得系统提供的电子地图、数据库及移动数据通讯服务。访问鉴权引擎访问鉴权引擎访问鉴权引擎访问鉴权引擎是为了实现一个
22、授权访问的需要,因为使用系统的数据和通讯服务不能是无偿的,要向中心交纳服务费用。因此用户应用系统每一次访问本系统平台,都要经过系统的鉴权。中心地图库中心数据库地图服务引擎数据库服务引擎通讯服务引擎通讯网关访问鉴权引擎Internet 国际互联网A用户 WWW 服务器地图服务API数据库服务API通讯服务APIB用户 WWW 服务器地图服务API数据库服务API通讯服务API管理监控安全告警GSM短信 或GPRS通讯网络用户终端水上交通管理监控系统解决方案 第 页 10 3.3.3.3.系统服务系统服务系统服务系统服务 3.1 3.1 3.1 3.1 水上安全监控水上安全监控水上安全监控水上安全
23、监控 3.1.13.1.13.1.13.1.1 服务对象服务对象服务对象服务对象:港航管理局港航管理局港航管理局港航管理局 3.3.3.3.1.21.21.21.2 服务功能服务功能服务功能服务功能 安全预警:做出防碰撞、会船、追越、航道障碍物等预警功能;违章报警:对违章航行发出警示指令,制止违章航行;实现船舶基本信息查询,定位跟踪,历史轨迹回放等,为快速搜救提供指挥的帮助;提供港航集群通信和船岸通信、船只间通信的新方式,如网中网集群、SMSC 和 GPRS 数字移动通信;3.1.33.1.33.1.33.1.3 服务方式服务方式服务方式服务方式 通过管理监控中心的各种应用软件和设备为行业管理
24、提供服务。3.23.23.23.2 电子助航电子助航电子助航电子助航 3.2.13.2.13.2.13.2.1 服务对象服务对象服务对象服务对象:船长和船员船长和船员船长和船员船长和船员 3.2.23.2.23.2.23.2.2 服务功能服务功能服务功能服务功能 安全预警:接受防碰撞、会船、追越、航道障碍物等预警信号,以便做出相应的航行操作;违章报警:接受对违章航行发出警示指令,以避免违章航行;通过导航终端提供的电子江图和系统功能实现定位和电子导航;(需有导航功能的终端配合)集群通信和船岸通信、船只间通信,如网中网集群、SMSC 和 GPRS 数字移动通信;3.2.33.2.33.2.33.2
25、.3 服务方式服务方式服务方式服务方式 通过安装在船上的带电子导航功能的终端配合系统提供的通迅服务提供导航功能。按流量或以月费年费的方式缴纳服务费。3.3 3.3 3.3 3.3 船舶定位和调度船舶定位和调度船舶定位和调度船舶定位和调度 3.3.13.3.13.3.13.3.1 服务对象服务对象服务对象服务对象:船运企业船运企业船运企业船运企业 3.3.23.3.23.3.23.3.2 服务功能服务功能服务功能服务功能 船舶的定位与实时跟踪,轨迹存储与回放:查询某船舶过去的行驶记录情况,以列表的方式显示或在电子地图上回放。集群通信和船岸通信,如网中网集群、SMSC 和 GPRS 数字移动通信,
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