董 勇（東海航海保障中心福州航標(biāo)處 福建福州 350005）

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基于安卓系統(tǒng)航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查APP研究

董 勇
（東海航海保障中心福州航標(biāo)處 福建福州 350005）

摘要：針對航標(biāo)遙測終端生產(chǎn)廠家之間的設(shè)備通信方式不同，通信鏈路不同，數(shù)據(jù)格式以及傳輸協(xié)議不同等問題,通過運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，融合網(wǎng)絡(luò)通信不同類型數(shù)據(jù)，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+航標(biāo)”的方向，設(shè)計一套基于安卓操作系統(tǒng)的手機APP應(yīng)用，為基層一線航標(biāo)工作人員能夠及時查看當(dāng)前最新航標(biāo)遙測終端的運行狀況提供便捷,同時較大程度提高工作效率。

關(guān)鍵詞：航標(biāo) 巡檢 遙測 安卓 APP

0 引 言

近年來，隨著IALA標(biāo)準(zhǔn)的航標(biāo)AIS ATON設(shè)備、北斗航標(biāo)及GSM/GPRS遙測設(shè)備的安裝部署，給航標(biāo)遠(yuǎn)程監(jiān)管提供了極大便利。但由于不同航標(biāo)遙測終端生產(chǎn)廠商之間的設(shè)備通信方式不同、通信鏈路不同，數(shù)據(jù)格式以及傳輸協(xié)議不同等問題，特別是在海上現(xiàn)場巡檢受氣象條件、工作時間等因素制約的影響，給航標(biāo)遙測終端的現(xiàn)場巡檢核查帶來諸多不便。針對這些問題，從航標(biāo)巡檢一線人員實際需求出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前智能手機應(yīng)用普及和“互聯(lián)網(wǎng)+航標(biāo)”的理念，設(shè)計了一套基于安卓系統(tǒng)的航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查APP系統(tǒng)，擬通過手機APP客戶端，對燈塔、燈樁、燈浮、燈器、蓄電池電流電壓、航標(biāo)遙測終端、航標(biāo)AIS終端等運行狀況進行現(xiàn)場核實和檢查，從而避免了現(xiàn)有航標(biāo)巡檢維護時，因更換或檢測每臺終端設(shè)備時都必須通過值班人員在系統(tǒng)平臺上核查確認(rèn)反饋信息的現(xiàn)狀，且大大縮短了現(xiàn)場等待時間，彌補了航標(biāo)巡檢現(xiàn)場沒有可驗證的工具和手段，減輕了一線航標(biāo)人員的工作量，有效提高了工作效率，有力推進了航標(biāo)信息化、科學(xué)化的進程，具有較高的現(xiàn)實性和應(yīng)用價值。

1航標(biāo)遠(yuǎn)程遙測設(shè)備

航標(biāo)是航行標(biāo)志的簡稱，指標(biāo)示航道方向、界限與礙航物的標(biāo)志，包括過河標(biāo)、沿岸標(biāo)、導(dǎo)標(biāo)、過渡導(dǎo)標(biāo)、首尾導(dǎo)標(biāo)、側(cè)面標(biāo)、左右通航標(biāo)、示位標(biāo)、泛濫標(biāo)和橋涵標(biāo)等，是幫助引導(dǎo)船舶航行、定位和標(biāo)示礙航物與表示警告的人工標(biāo)志。

航標(biāo)遠(yuǎn)程遙測設(shè)備主要包括了：AIS航標(biāo)、北斗航標(biāo)、公共網(wǎng)絡(luò)遙測航標(biāo)等所有具備發(fā)射功能的無線信號終端。其中AIS航標(biāo)的主要目的是促進和加強船舶航行的安全，它所能提供的助航服務(wù)主要有：標(biāo)示航道、障礙物和水中建筑物等，監(jiān)控航標(biāo)的實時位置和運行狀態(tài)，為過往船舶提供氣象、潮汐和海洋狀況數(shù)據(jù)等；北斗航標(biāo)主要是通過北斗衛(wèi)星提供船舶在海洋上的定位信息；公共網(wǎng)絡(luò)遙測遙控航標(biāo)主要功能是通過國內(nèi)三大公眾網(wǎng)絡(luò)運營商提供的通信鏈路，將航標(biāo)采集數(shù)據(jù)匯總到航標(biāo)監(jiān)控指揮中心的數(shù)據(jù)庫中。

幾種遙測終端各有優(yōu)劣，AIS航標(biāo)采用廣播方式，在能見度較低的天氣條件下，可以為周圍船舶提供準(zhǔn)確的航標(biāo)信息，但AIS航標(biāo)受困于AIS基站覆蓋，通常通信距離較近，只適合安裝于港區(qū)范圍內(nèi)的航標(biāo)上；北斗航標(biāo)采用衛(wèi)星通信，信號覆蓋范圍廣，但只能尋址通信且功耗較大，僅適合安裝于供電穩(wěn)定的遠(yuǎn)海燈塔供指揮中心監(jiān)測使用；遙控遙測終端使用移動數(shù)據(jù)運營商網(wǎng)絡(luò)，也僅為尋址通信，優(yōu)點為只要有手機信號的海域都可用于遙測使用且功耗很低，同時可以通過短信方式召測，設(shè)置設(shè)備通信參數(shù)，應(yīng)用靈活方便。

多種通信模式終端的結(jié)合使用，使得航標(biāo)遠(yuǎn)程監(jiān)管達(dá)到各自發(fā)揮優(yōu)勢，互相彌補缺點的合理水平，方便航標(biāo)管理部門指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)管。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

這款A(yù)PP的設(shè)計采用了當(dāng)前安卓智能手機主流的C/S模型架構(gòu)，即客戶端（Client）和服務(wù)器端（Server)。本系統(tǒng)程序設(shè)計中，安卓手機APP為客戶端，航標(biāo)監(jiān)控指揮中心服務(wù)器上運行的后臺程序為服務(wù)器端。該系統(tǒng)主要運用的技術(shù)包括：采用TCP/IP Scoket協(xié)議結(jié)合、Webservice數(shù)據(jù)融合的通信方式，并對各種類型遙測航標(biāo)上傳的數(shù)據(jù)進行分類處理和數(shù)據(jù)解析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫，來實現(xiàn)手機客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)

圖1　本程序架構(gòu)設(shè)計方式

本系統(tǒng)在架構(gòu)設(shè)計開發(fā)方式上采用的是MVC(Model View Controller)設(shè)計架構(gòu)來設(shè)計本款A(yù)PP。其中MVC分別是模型（model）-視圖（view)-控制器（controller)的縮寫。在本次設(shè)計中，數(shù)據(jù)庫為模型層，后臺的服務(wù)器程序為視圖層，安卓手機的客戶端程序為控制器。關(guān)于MVC的設(shè)計方式，大致描述如上圖1所示。

2.2系統(tǒng)技術(shù)特點

服務(wù)器多類型數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)處理，AIS航標(biāo)、北斗航標(biāo)、遙測遙控航標(biāo)及AIS基站等所有遙測航標(biāo)數(shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)處理、解碼及入庫；

具體涉及現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)機房部署中的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，如下圖2所示：

圖2　航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

服務(wù)器多種數(shù)據(jù)通信方式，采用TCP/IP協(xié)議、Webservice服務(wù)、Scoket、串口等多種數(shù)據(jù)通信接口，融合短信、套接字、xml語句等多種類型數(shù)據(jù)格式。

手機實時監(jiān)控及歷史數(shù)據(jù)分析，手機APP通過Webservice方式請求服務(wù)器推送所需要的實時及歷史數(shù)據(jù)，在手機端進行分析，并用圖形直觀表示。

開發(fā)平臺： 服務(wù)器端開發(fā)平臺Visual Studio 2012、開發(fā)語言C++；手機APP端開發(fā)平臺Eclipse，開發(fā)語言java；采用TCP/IP Scoket協(xié)議結(jié)合Webservic數(shù)據(jù)融合的通信方式；AIS數(shù)據(jù)為國際電信聯(lián)盟ITU頒布的1371號協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)NMEA-0183語句，采用TCP/IP通信方式，需要專屬用戶名和密碼驗證；遙測數(shù)據(jù)服務(wù)器為自定義的協(xié)議語句，采用開放式TCP/IP通信方式和Webservice連接方式相結(jié)合。

2.3APP功能介紹

安卓手機APP端主要功能包括：基礎(chǔ)信息、新標(biāo)搜索、數(shù)據(jù)升級和實時查詢等四個功能模塊：

基礎(chǔ)信息功能模塊主要內(nèi)置了航標(biāo)基礎(chǔ)信息，包括航標(biāo)編號、航標(biāo)名稱、基礎(chǔ)位置、燈質(zhì)等，主要方便航標(biāo)管理部門對航標(biāo)基礎(chǔ)信息的快速查詢。

實時查詢模塊為該APP關(guān)鍵部分，主要是第一時間實時查詢到當(dāng)前航標(biāo)遙測終端上報的信息，核實上報時間、航標(biāo)位置、電流電壓的時效性和準(zhǔn)確性，并可以查詢近期歷史數(shù)據(jù)記錄，位置偏移情況和電流電壓變化曲線圖，功能示意如下圖3所示：

圖3　航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查實時查詢功能示意圖

新標(biāo)搜索模塊主要為基礎(chǔ)信息沒有更新的新設(shè)立航標(biāo)遙測終端提供快速查詢接口。

數(shù)據(jù)升級模塊會在APP啟動前檢查當(dāng)前APP程序版本號，提示用戶是否升級程序并更新航標(biāo)基礎(chǔ)信息。

3關(guān)鍵技術(shù)

3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信部分，服務(wù)器端我們采用了TCP/IP協(xié)議、Webservice服務(wù)、Scoket、串口等多種數(shù)據(jù)通信接口，融合短信、套接字、xml語句等多種類型數(shù)據(jù)格式。為實現(xiàn)服務(wù)器端的正常工作和滿足設(shè)計的需求，開發(fā)者專門開發(fā)了一款使服務(wù)器端程序，能夠?qū)Ω鞣N類型遙測航標(biāo)上傳的數(shù)據(jù)進行分類處理和數(shù)據(jù)解析，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫入庫。服務(wù)器端程序如下圖4所示：

圖4　航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查系統(tǒng)服務(wù)器端程序

此服務(wù)器端程序有專門的AIS通道、北斗通道、航標(biāo)遙測通道和短信通道。服務(wù)器端程序?qū)⒉煌ǖ乐械臄?shù)據(jù)進行如上所說的數(shù)據(jù)處理，解析和入庫操作。安卓手機APP端，通過WebService方式請求服務(wù)器推送所需的實時及歷史數(shù)據(jù)，并在手機端進行分析和顯示的工作。

3.2數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)

在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，主要是通過對數(shù)據(jù)庫進行查詢，分類搜索等數(shù)據(jù)庫的操作功能來得到歷史數(shù)據(jù)，并運用安卓程序開發(fā)的技術(shù)將得到的數(shù)據(jù)進行圖形化的直觀顯示，在安卓客戶端中進行數(shù)據(jù)分析，解析和繪制，參見上圖4，App端的歷史數(shù)據(jù)查詢功能界面如下圖5所示：

4 結(jié)束語

基于安卓系統(tǒng)航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查App的設(shè)計中，多種數(shù)據(jù)的通信和融合是一個難點。其中，AIS數(shù)據(jù)協(xié)議為國際標(biāo)準(zhǔn)的NMEA-0183語句；航標(biāo)遙測終端大多數(shù)各廠商為自定義的協(xié)議語句，采用開放式TCP/IP通信方式或Webservice連接方式；同時該APP軟件兼容北斗航標(biāo)的通信接口，北斗數(shù)據(jù)需要接入總參北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面站的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，使用北斗系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)。

本系統(tǒng)服務(wù)器端程序預(yù)留多路接口，可以提供明碼格式語句供其它系統(tǒng)使用，同時本系統(tǒng)服務(wù)器端預(yù)留長期存儲的數(shù)據(jù)庫接口以及基于手機APP電子海圖接口，為后期的應(yīng)用擴展提供數(shù)據(jù)支持。

圖5　航標(biāo)巡檢現(xiàn)場核查APP部分功能圖

參考文獻

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