综合船桥系统数据服务器开发研究
摘要
综合船桥系统将船上的各种导航设备和传感器有机地结合起来,为驾驶人员提供了准确的导航信息,并在此基础上实现了船舶航行管理、航行计划、船舶自动识别、自动监测和报警等功能,从而提高了航行的安全性、经济性。
综合船桥系统涉及众多的导航设备和传感器,并且各个子系统通常分布在网络的不同地方。各个子系统所需要的数据有相当大一部分是相互重叠的,如果各个子系统各自为政地进行数据的采集和处理工作,一方面将加大子系统的开发难度,另一方面不利于系统的集成。因此有必要设计一个数据服务器,集中进行数据采集、处理、存储和管理。这样,一方面可以解决各个子系统数据采集的问题,减轻子系统的开发负担;另外一方面也可为系统集成更多的功能提供一个基础。本文主要研究数据服务器的设计,研究的主要成果包括:
1.以模块化、标准化的思想设计了实时数据库。实时数据库可以完成输入输出处理和简单地实时导航计算任务,并且实时数据库的计算功能可以根据具体的需要进行扩展。
2、考虑到NMEA0183协议在船载导航设备中得到广泛应用、OPC通信协议在PLC和IO模块中得到广泛应用的情况,使用NMEA0183和OPC协议开发了数据采集模块,使数据采集模块能够采集大多数航海设备和传感器的数据。
3、利用空间数据库技术设计了电子海图数据库。国际标准的海图数据是以文件形式存放的,不方便空间查询,缺点明显。在详细研究了S-57标准海图文件格式之后,设计了基于开源空间数据库PostGIS的电子海图数据库。
4、采用WCF技术设计实现了通信模块,并在通信模块里提供了订阅-发布的通信方式,保证了数据传输的实时性。
An IBS (Integrated Bridge System) combines a variety of navigational equipment and sensors organically to provide accurate navigational information, and on this basis to achieve a vessel traffic management, navigation scheme, ship automatic identification, automatic monitoring and alarm and other functions. It improves navigation safety and economy.
An IBS involves a large number of navigational devices and sensors, and the various functional blocks are located in different parts of the network. In order to address the issue of data sharing between modules, it is necessary to design a data server. So that we can solve the data sharing problem between modules, on the other hand it can also be a foundation for the development of new functional modules. This paper studies the design of data server, the main research achievements include:
1. A real-time database was designed. The real-time database can complete input-output processing and simple navigational computing tasks, and the functions can be extended based on specific needs.
2. Because NMEA0183 protocol in ship-borne navigational equipment and OPC protocol in the PLC and IO modules are widely used , NMEA0183 and OPC protocol were used to developed a data acquisition module. The data acquisition module can capture data from most of the navigational equipments and sensors.
3. An ENC (Electronic Nautical Chart) database was designed. ENC data complying with international standard S-57 are stored in files, obviously inconvenient for spatial query. After a detailed study of the S-57 standard and its file format, an ENC database was designed based on open-source PostGIS spatial database.
4. A communication module was designed using WCF technology. The communication module offers a subscription - publish means of communication to ensure data transmission in real time.
综合船桥系统涉及众多的导航设备和传感器,并且各个子系统通常分布在网络的不同地方。各个子系统所需要的数据有相当大一部分是相互重叠的,如果各个子系统各自为政地进行数据的采集和处理工作,一方面将加大子系统的开发难度,另一方面不利于系统的集成。因此有必要设计一个数据服务器,集中进行数据采集、处理、存储和管理。这样,一方面可以解决各个子系统数据采集的问题,减轻子系统的开发负担;另外一方面也可为系统集成更多的功能提供一个基础。本文主要研究数据服务器的设计,研究的主要成果包括:
1.以模块化、标准化的思想设计了实时数据库。实时数据库可以完成输入输出处理和简单地实时导航计算任务,并且实时数据库的计算功能可以根据具体的需要进行扩展。
2、考虑到NMEA0183协议在船载导航设备中得到广泛应用、OPC通信协议在PLC和IO模块中得到广泛应用的情况,使用NMEA0183和OPC协议开发了数据采集模块,使数据采集模块能够采集大多数航海设备和传感器的数据。
3、利用空间数据库技术设计了电子海图数据库。国际标准的海图数据是以文件形式存放的,不方便空间查询,缺点明显。在详细研究了S-57标准海图文件格式之后,设计了基于开源空间数据库PostGIS的电子海图数据库。
4、采用WCF技术设计实现了通信模块,并在通信模块里提供了订阅-发布的通信方式,保证了数据传输的实时性。
An IBS (Integrated Bridge System) combines a variety of navigational equipment and sensors organically to provide accurate navigational information, and on this basis to achieve a vessel traffic management, navigation scheme, ship automatic identification, automatic monitoring and alarm and other functions. It improves navigation safety and economy.
An IBS involves a large number of navigational devices and sensors, and the various functional blocks are located in different parts of the network. In order to address the issue of data sharing between modules, it is necessary to design a data server. So that we can solve the data sharing problem between modules, on the other hand it can also be a foundation for the development of new functional modules. This paper studies the design of data server, the main research achievements include:
1. A real-time database was designed. The real-time database can complete input-output processing and simple navigational computing tasks, and the functions can be extended based on specific needs.
2. Because NMEA0183 protocol in ship-borne navigational equipment and OPC protocol in the PLC and IO modules are widely used , NMEA0183 and OPC protocol were used to developed a data acquisition module. The data acquisition module can capture data from most of the navigational equipments and sensors.
3. An ENC (Electronic Nautical Chart) database was designed. ENC data complying with international standard S-57 are stored in files, obviously inconvenient for spatial query. After a detailed study of the S-57 standard and its file format, an ENC database was designed based on open-source PostGIS spatial database.
4. A communication module was designed using WCF technology. The communication module offers a subscription - publish means of communication to ensure data transmission in real time.
引文
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