基于AIS的港口船舶动态统计系统

    张建雄

    

    

    

    摘 要：通过整合船舶AIS动态信息、船舶报港动态信息并与地理信息系统（电子江图）相结合，为港口单位提供港区、锚地等区域船舶动态信息统计与应用功能。系统采用B/S架构，包括服务端、应用端两部分，服务端主要负责数据采集与分析；应用端负责对采集的数据进行分类统计并显示。

    关键词：宜昌港口 船舶动态 AIS 数据交换 统计分析

    随着“四个长江”特别是“数字长江”建设目标的提出，长江航运信息化基础项目建设力度得到了进一步加强。长江干线AIS、电子江图、长江船舶动态系统等信息化基础项目相继建成并投入应用，长江航运迎来了数字化、信息化的发展机遇期。在航运信息化加快发展的背景下，港口作为航运业的重要参与方，其生产管理信息化水相对落后，如何将航运基础信息平台的建设成果更好服务港口单位，是海事信息化部门需要重点关注的应用领域。

    目标

    通过建设宜昌港船舶动态统计系统可实现对港口区域船舶动态数据的自动采集，实现港区截面船舶流量自动统计等功能，并可按照管理要求自动生成相应统计报表。系统主要由数据采集服务器、web应用服务器、船舶统计数据库三部分组成。

    系统结构

    1、数据采集服务器

    作为系统的核心，数据采集服务器负责从相关业务数据系统、长江海事数据中心、AIS岸基系统、长江海事电子巡航系统等采集相关船舶静态、动态信息，并对采集的信息数据进行组织、加工、存储，最后形成完整的业务统计数据。

    2、应用服务器

    应用服务器依托数据采集服务器，对外提供统计查询服务，并负责数据的前端显示。系统采用B/S架构，用户通过公网网络访问web应用服务。

    3、数据库服务器

    承担船舶相关动态信息数据库的存储、运行和管理。

    功能设计

    1、需求分析

    宜昌港码头覆盖范围从云池到葛洲坝闸口，码头零散分布，船舶停靠后由工作人员手工操作记录靠泊情况，报集团公司归档管理。手工操作难以避免遗漏、登记错误、丢失等现象，汇总上报数据的准确性难以把握。通过借助AIS、船舶业务系统等信息数据，实现对港区船舶动态的自动统计。具体需求如下：①标绘码头、泊位区域范围坐标；②标识码头名称、泊位名称、管理机构、日常业务；③实现船舶待闸统计分析的日、月、年统计报表自动生成；④划定零公里区线，零公里船舶流量统计报表；⑤系统权限管理。

    2、系统功能

    2.1功能列表

    2.2主要功能

    定义码头属性。“码头属性”用来管理码头属性描述（包括社会靠泊点、定点待闸点、辅助待闸点、锚地待闸点、管理部门码头、备用待闸点等），用户可以灵活自定义配置。主要实现下列功能：①新增码头：用来添加码头信息。②码头属性管理：用来维护码头属性信息。

    码头业主。“码头业主”用来管理码头业主信息（包括宜港、管理部门、社会等）。主要实现下列功能。①新增码头业主：用来添加码头业主。②码头业主管理：用来维护码头业主信息。

    码头维护。“码头维护”负责管理维护所有添加的码头信息，信息统计以码头作为单位进行展示。可实现下列功能。①码头名称：定义码头名称。②码头属性：关联码头属性描述。③码头业务：关联码头业务。

    标绘区域。“标绘区域”用来设置码头监控区域，通过设定监控区域，从而确定需要进行船舶动态统计的区域范围。具体功能如下：①标绘名称：为绘制的标绘命名。②标绘描述：标绘附加描述。③经纬度度：标绘坐标范围。④所属码头：标绘关联码头。

    船舶监控。船舶监控功能包括船舶位置监控、生成缓冲区。系统中的船舶AIS动态数据来源于“长江干线船舶自动识别系统”，通过UDP方式进行数据推送，并建立了覆盖宜昌港区的、完整的、独立的AIS船舶动态数据库。系统通过调用WebYimaEnc Html5 实现电子江图的显示和基本操作，包括对船舶、物标进行管理；显示在线船舶、指定开始显示船舶比例尺、显示船舶信息框、显示船舶当前轨迹；可以动态绘制物标、设置物标的样式、删除物标等物标管理功能。

    数据交换。①船舶动态统计系统不仅涉及AIS船舶动、静态信息，而且还需要船舶净吨、中文船名、所属企业、起始港、目的港等海事业务相关的船舶数据，系统需要建立业务协作，实现跨业务系统的数据交互。②AIS动静态数据的获取。系统建立SQL SERVER数据库，用来存储宜昌港区船舶AIS信息数据，采用UDP的方式从AIS岸基系统获取动、静态AIS信息，并进行存储。③船舶业务数据的获取。对于船舶业务相关信息，目前海事业务系统、数据中心均提供相应的Web Service接口，采用这种方式避免了船舶系统建设并维护庞大的船舶基础信息数据。

    船舶动态信息展示。港口船舶动态信息展示如下：

    查询条件支持按船名、码头、码头属性、状态（待港或离港）、日期来查询。船舶待港动态信息内容则包括：船舶九位码、船名、码头名、码头属性、流向、装载定额、实载吨、实载箱、目的港、状态、到港时间、停靠时长（时）、离港时间等。

    统计分析。统计内容包括：日期、停泊点、船数（艘次）、实载（吨）、实载（箱）、定额（吨）、停靠（小时）。可通过时间、停泊点、上水、下水等属性进行统计。

    零公里线统计。包括长江中游零公里线明细、日统计、月统计、年统计，可按照设定的零公里线来分类统计船舶。

    系统性能

    1、可靠性

    通过功能模块冗余设计，对模块或进程进行实时监控并生成日志，从而快速发现系统缺陷。通过对错误进程及时的接管或自我恢复，提高系统的容错性。通过设计数据镜像的实时备份来增强系统的可靠性。选用成熟的框架提升可靠性。

    2、安全性

    宜昌港船舶动态统计查询系统的安全威胁主要表现在非授权访问系统、伪用户登录系统、破坏数据的完整性、干扰服务管理系统正常运行等方面。

    代码的安全性：①ViewState信息泄漏，启用__VIEWSTATE数据加密功能解决。②防止SQL注入攻击，使用SQL参数API（例如ADO.NET提供的API）来构造查询。③跨站脚本执行，对HTML页面中出现的外发用户数据执行输入验证和HTML编码。④页面级权限控制，Session控制。⑤页面内容过滤。

    数据库加密技术：①字段加密。②密钥动态管理。③合理处理数据。④不影响合法用户的操作。⑤防止非法拷贝。

    系统的安全性：①角色权限管理。②系统用户身份验证。

    网络安全。主要是使用防火墙、入侵检测、病毒防护、安全扫描、认证签名等技术。

    3、扩展性

    开放数据接口，方便接入宜昌港集团公司第三方系统。

    应用与展望

    宜昌港船舶动态统计系统的部署，将有力提升宜昌港集团公司信息管理水平，改变传统待闸统计业务模式，提升港口码头业务效率。由于港口业务的相似性，系统还可在沿江其他港口及码头推广应用，为未来建设智能港口，智能码头，起到基础性数据支撑作用。

    参考文献：

    【1】徐文鹏 基于国际标准的电子海图引擎的研究及应用；山东师范大学；2014

    【2】彭玢 代结 基于中间库与WEBservice平台信息交互接口设计；计算机与数字工程；2013

    【3】黄益辉 任志坚 基于MVC的web应用系统开发框架 计算机应用学术探讨 2012

    （作者单位：长江海事局信息中心）