1、1水路货物运输安全监管系统的设计【摘要】：我国水路运输规模逐年增加，且货物品种不断增多，这对水路货物运输安全的监管提出更高的要求，只有不断运用科技手段加强水路货物运输的监管，才能确保货物及时，安全，有效的运输。 【关键词】：水路货物运输；运输安全监管系统；设计 中途分类号：U6 文献标识码：A 文章编号： 前言 随着我国经济的快速发展和贸易额的不断增长，进出口货物的数量快速增加，品种越来越丰富，这对水路运输，港口作业，交通建设等方面的安全监管提出更高地要求。使用现代化信息技术手段建立水路运输安全监管系统是大势所趋，为了实现信息连通、区域内通讯资源共享和一体化管理，需要对水路货物运输安全监管系统
2、进行不断完善。 1、水路货物运输安全监管系统 水路货物运输安全监管系统由带 GPS 功能的船载设备、通讯服务器和 GIS 监控客户端 3 个部分组成。船载 GPS 设备实现船的信息采集，包括位置与速度信息等，发送给通讯服务器。通讯服务器是水路货物运输安全监管系统的核心部分，由前置通信程序和后置通信程序组成，前置通信程序将所有转发的 GPS 信息进行汇总并发送到后置通信程序中，同时将行业监管系统和运营调度系统发送过来的数据分发到各船载终端；后置通信程序负责数据存储，并将数据转发到各 GIS 监控客户端。GIS 监2控客户端从通讯服务器的通讯队列中获取 GIS 数据，实现信息的显示。 2、功能分析
3、 2.1、通讯服务器功能分析 水路货物运输安全监管系统旨在实时获取船舶的状态和物流信息，并将获取的信息以友好的可视化方式显示，供监管人员实时监控。通讯服务器是水路货物运输安全监管系统的核心部分。 （1）船载设备数据接入分析和双向通讯功能 实时接收船载设备采集到的数据，过滤问题数据以进行验证分析，同时对问题数据进行分析，生成故障设备列表和故障原因，便于提醒企业维修船载设备；对企业接入线路进行侦测，一旦发现线路断开等相关问题，能够及时报警；能够向船载设备发送行业监管系统和运营调度系统数据，实现监控人员和终端人员的交互。 实时接受企业平台通过 TCP 连接发来的用户登陆信息，通讯服务器进行分析和过滤
4、，并实时进行记录分析；同时对企业接入线路进行侦测，一旦发现线路断开等相关问题，能够及时报警。 （2） 船载设备数据二次处理功能 实时处理采集到的数据，用水压计程仪测出相对水的速度，可以直接算出海洋洋流速度，以保证舰船在适宜的洋流区航行；定位和测速信息，船只可始终沿大圆航线精确航行。以节省燃料和时间；接收设备，在狭窄航道和汇流区域，即使在雾天和黑夜能见度下降的情况下，实施海上交通管制，也能使碰撞减至最低限度。尤其使巨轮在港口航行或通过狭窄航道时，可通过差分。形成各种报警数据：超速报警、越界报警、3意外报警等二次处理数据，并把这些数据分发到各 GIS 监控客户端；二次处理还生成各种报表基础数据：如
5、超速监控、里程统计、连续驾驶监控、越界报警等报表基础数据。 （3）数据存储功能 存储 GPS 原始数据、设备故障数据、二次处理形成的报警数据和报表数据，以实现查询和轨迹回放，优化数据库设计，以加速查询和报表生成速度。 （4） 实时转发 GIS 监控客户端的功能 将汇总的船 GPS 采集数据、GPS 二次处理形成各种实时报警数据，转发给各个 GIS 监控客户端，保证其第一时间收到 GPS 数据和各种报警数据，便于监控人员进行各种针对性处理。 （5）可配置的客户端功能 提供 Web 配置平台，能对通讯服务器各参数进行配置，如配置用户能够监控的船数据、GPS 二次处理中用到各参数、企业使用情况接人参
6、数等。 3、通讯服务器的设计与实现 通讯服务器根据需求进行设计，并充分考虑了大规模船接入的性能要求。采用 Java 技术体系实现，运用了多线程、多队列技术手段，提高服务器吞吐率；采用多元数据融合技术，形成各种类型行业监管指标。 3.1 多线程监听程序 通讯服务器中的前置通信程序需要与企业通信网关（以下简称客户端）进行通讯，用于接入船载 GPS 数据和企业平台使用情况数据，实现4时采用 TCP 协议监听模式，客户端主动与服务器建立连接并维持连接。前置通信程序使用多线程的处理手段，对每个连接建立一个线程，各设备提供商的船载 GPS 数据和企业使用情况通过同一个 TCP 连接传输过来，数据接收线程根
7、据消息 ID 号区分数据类型并进行分析处理。这里采用多线程技术，同步完成多项任务，用尽可能少的时间对请求连接做出相应，使得监听程序的整体效率得到提高。另外，设计了链接监控程序，用于对 TCP 连接进行监控，对异常连接进行清理；对长时间断线连接进行报警，及时通知有关人员处理，使系统恢复正常状态。 3.2 通信协议的制定 前置通信程序与客户端进行通讯，需要制定接入通信协议，客户端以 Socket Client 身份连接到服务器，发送与接受的字符串以 UTF -8 格式编码。数据包中的“消息 ID”字段指明消息数据的功能类型，目前有9 种消息类型，分别是：客户端登录网关、船舶参数设置、文字信息发送、
8、心跳报告、货物上传信息、船舶位置和速度及状态实时报告、企业用户登录退出协议、监管平台问询消息请求、监管平台问询消息应答。 3.3 多元数据融合技术 通讯服务器接收到船载 GPS 数据和企业平台使用情况数据后，需要分别进行分析处理。船载 GPS 数据分析模块实时从数据队列中获取数据，并根据已有基础数据、历史 GPS 数据进行处理；主要包括有船载无信号分析、GPS 数据有效性分析、区域分析、禁入区域报警、超速报警和紧急报警等处理分析功能。类似地，企业平台使用情况数据分析模块实时从队列中获取使用情况数据，并进行分析处理；主要包括有在线企业分析、5离线企业报警、无应答企业分析和在线用户分析等功能。上述
9、功能都需要按照预先设定的监管指标来进行判断和处理，在设定监管指标时，我们采用了多元数据融合技术。 由于水路货物运输安全监管系统涉及到的数据源有多种类型，有静态的船舶基础数据、GIS 水路地理信息数据、运输企业数据等，有动态GPS 船舶位置、速度、状态数据，货物运输信息、线路数据等。数据来自二十几个系统，主要涉及到约 20 家 GPS 设备供应商平台数据、AIS（Automatic Identification System，船舶自动识别系统）数据、危险品运输货物填报系统、交通综合数据库系统、交通部通信中心的联网联控数据分发系统等。通过对多系统多类型数据进行分析，抽取各个系统共性数据，同时兼顾个
10、性化，制定和确定了统一标准协议。 通过对数据格式统一转换处理后，形成数据融合初级阶段，在此基础上，进一步进行数据融合处理，根据预先设定的规则（如超速规则、敏感区域判定规则、掉线分析规则等） ，形成各种类型行业监管指标，供船载 GPS 数据分析模块和企业平台使用情况数据分析模块使用。 3.4 数据存储 通讯服务器主要存储两方面的数据，分别来自于企业平台使用情况分析处理模块和 GPS 数据分析处理模块的数据，这两个模块把需要写入数据库（采用 ORACLE 9i）的数据放到待写队列，使用数据库工具分析队列中数据类型、各类型数据优先级和数量，进行写入优化，并进行批量提交方式实现数据写入，从而大幅度提高
11、了入库速度。 3.5 实时转发到 GIS 监控客户端 6企业平台使用情况分析处理模块和 GPS 数据分析处理模块产生的数据除了发送给数据库写入程序外，还要写入 GIS 监控客户端介发的多个队列中。这里后置通讯程序也采用了 TCP 协议的监听模式，GIS 监控客户端需主动与其建立连接并维持连接，且具备断线重联机制。后置通讯程序为每个连接创建一个线程，各线程直接从队列中获取数据，实时将数据转发给 GIS 监控客户端。由于采用多线程多队列技术，可以确保数据交换效率最优。 4、结束语 利用 GPS、数据库、消息队列、线程和 GIS 等各种现代化信息技术手段，设计并实现水路货物运输安全监管系统。利用该系统可以实现监控运输船及货物在运输途中的状况、对突发事件的实时报警监控和危险预警的功能，不但可以提高监管的实效性，实现水路货物运输科学化管理；还能积累水路货物运输状况信息，为运输研究和政策制定提供依据；实现统一管理、统一调配、资源优化，更有效的对水路运输货物进行安全监管。 参考文献 1 洪学军.GPS 在道路危险货物运输安全监管中的应用J.城市公用事业.2010(05) 2 钱宏文;刘翔.基于 RFID/GPS/GPRS 的危险品监管系统的研究J.物流工程与管理.2010(08)
