LBS、SNS与AIS结合的海事信息服务架构探讨
摘 要：本文简要介绍了LBS的技术发展，探讨了LBS拥有的优势和存在的问题，从技术架构的角度对LBS、SNS与AIS结合的海事信息服务架构进行了探讨，为今后海事信息化在LBS领域开展创新提供一些技术参考，本文最后对LBS、SNS与AIS结合在海事信息服务工作中的下一步应用予以展望。
关键词：LBS；SNS；AIS；海事信息化；架构
中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）8-0045-02
目前，各种基于LBS的移动应用技术层出不穷，在如何找到好的架构方面，本文对LBS、SNS与AIS结合的方式进行探讨。
1 LBS、SNS的技术发展
LBS（Location Based Services），又称定位服务，指通过确定用户的实际地理位置，从而为用户提供需要的服务。
LBS技术源自20世纪60年代开始发展GIS系统，各类软件通过网络连接后台数据库，查询和处理用户位置数据。从技术的角度来说，一个GIS系统需要三个基本的模块：存储、分析、展示。GIS将各种位置要素信息分类保存在空间数据库中，并对数据的进行索引，使得数据查询效率最高。目前常见的商业关系数据库都有基于GIS的扩展，例如Oracle的Spacial Database和PostgreSQL针对空间数据库的开展PostGIS。
SNS（Social Networking Services），即社会性网络服务，专指帮助人们建立社会性网络的应用服务。在如今社会化网络大发展的形势下，彻底改写了互联网的格局，也在不断地影响着各行各业的信息化工作。特别是智能手机应用的井喷式爆发，把各行各业目光聚焦到LBS与SNS相结合的领域中。
2 AIS技术概述
AIS （船舶自动识别系统）是一种有国际统一标准的助航系统，它采用SOTDMA技术，在VHF频点上自动连续发送本船动态、静态和安全相关信息，同时能与周围船舶、岸台基站不间断地进行信息交换。国际海事组织（IMO）对AIS的功能进行了描述：①识别船只；②协助追踪目标；③简化信息交流；④提供其它辅助信息以避免碰撞发生。随着长江AIS岸基系统的建成及船载AIS普遍安装，组成了相当于LBS和数据链结合的系统，不仅可用来识别和避碰，而且可以发展成为有诸多信息服务功能的复杂系统。
目前，中国沿海的AIS岸基网络系统已基本建设完成，长江黄金水道的AIS岸基网络也能够形成对长江水域的覆盖。按照SOLAS公约2002年修正案要求，500总吨以上船舶在2008年以前应安装AIS。长江内河水域AIS也已得到广泛应用，为拓展AIS功能、充分发挥AIS作用打下了坚实基础。
3 LBS、SNS与AIS结合的应用技术架构
该如何使用合适的技术架构，搭建LBS、SNS与AIS结合的应用，解决位置信息存储和分析等核心问题呢？
一种比较现实的解决方案，用空间数据库存储位置相关有用信息的存储和查询，通过USER_ID和POI_ID，将LBS和SNS这两个看似独立的系统关联起来。可根据用户位置展现周边各类应用信息，通过搜索用户位置附近POI信息，查找关联的USER_ID信息到SNS和AIS系统中查询信息，然后提供给信息显示端。
这种技术架构，适应于千万级以下用户的应用，面对海量的用户数据带来的冲击，它显得难于应付。例如在长江的AIS系统中，每天都会产生大量的AIS船舶静、动态信息，每条装载A类AIS设备的船舶，会根据它航行的速度自动调整自己的位置信息发送间隔，并且还有大量的B类AIS船舶在使用，根据长江AIS有关数据，每天产生的数据量达到千万条记录，如此海量的记录还在持续增长，如果还使用传统的空间数据库来存储，将无法满足上千万级别用户所需要的数据存储和分析。
现结合单位目前使用的系统情况，提出了一种新的系统架构，以供参考。为了实现用户快速访问位置及信息服务，将SHIP_ID与关注SHIP_ID都放到缓存Redis，船舶用户发送的位置及信息会被推送到异步消息MQ队列，另外一个进程从MQ队列中取出位置及信息，根据位置发送者SHIP_ID与附近的SHIP_ID关系缓存列表，将位置及信息逐一添加给每个附近SHIP_ID，同时更新每个用户位置及信息。
现以船舶A、船舶B及基站A发送位置及信息是如何被船舶C所关注到的过程为例进行详细介绍。
（1）船舶A、船舶B及基站A发送了一条位置信息，三条位置信息通过信息传输服务，送到位置及信息存储服务API。
（2）位置及信息存储服务API将三条位置信息写入异步消息MQ队列。
（3）消息分发模块从异步消息MQ队列中取出位置信息。
（4）消息分发模块将信息写入位置及信息内容缓存。将船舶A位置信息写入船舶A数据存储区，将船舶B位置信息写入船舶B数据存储区，将基站A信息写入基站A信息存储区。
（5）消息分发模块根据位置关注SHIP_ID与附近SHIP_ID位置关系缓存找到周边ID列表，启动多线程，将相关位置信息分批写入船舶C关注信息存储区。
（6）船舶C关注周围信息时，位置及信息浏览服务API，根据船舶C的位置列表，调用位置及信息内容缓存，取得位置及信息数据，最终显示给船舶C。
至此，根据业务应用需要，结合现有技术，形成了一套以位置服务LBS、SNS与AIS结合的海事信息服务架构。
4 展望
世界航运的发展方向是“海洋更清洁，航运更安全”。长江水域有我国重要的深水航道，每时每刻都有大量的船舶航行，点多线长管理难度大。因此长江航运支持保障系统可通过LBS、SNS与AIS结合的信息系统，提高行政执法、安全监督、事故分析的能力，航运相关单位可以科学组织运输生产，提高工作效率。LBS、SNS与AIS结合的信息系统，在长江航运业上的应用前景非常广阔。
参考文献：
[1]（Technical characteristics for a universal ship borne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band） Rec. ITU-R M.13 71-1 1998-2001.
[2]（IALA Guidelines on universal ship borne automatic identificationsystem） IALA 2001-10.23.
[3]AIS岸站與联网服务建议案，IALA A-124 V1.0 2002-12
[4]潘雷. 浅谈AIS在长江水域的应用[J]. 中国水运（下半月）， 2008， 8（10）：39-40.
关键词：LBS；SNS；AIS；海事信息化；架构
中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）8-0045-02
目前，各种基于LBS的移动应用技术层出不穷，在如何找到好的架构方面，本文对LBS、SNS与AIS结合的方式进行探讨。
1 LBS、SNS的技术发展
LBS（Location Based Services），又称定位服务，指通过确定用户的实际地理位置，从而为用户提供需要的服务。
LBS技术源自20世纪60年代开始发展GIS系统，各类软件通过网络连接后台数据库，查询和处理用户位置数据。从技术的角度来说，一个GIS系统需要三个基本的模块：存储、分析、展示。GIS将各种位置要素信息分类保存在空间数据库中，并对数据的进行索引，使得数据查询效率最高。目前常见的商业关系数据库都有基于GIS的扩展，例如Oracle的Spacial Database和PostgreSQL针对空间数据库的开展PostGIS。
SNS（Social Networking Services），即社会性网络服务，专指帮助人们建立社会性网络的应用服务。在如今社会化网络大发展的形势下，彻底改写了互联网的格局，也在不断地影响着各行各业的信息化工作。特别是智能手机应用的井喷式爆发，把各行各业目光聚焦到LBS与SNS相结合的领域中。
2 AIS技术概述
AIS （船舶自动识别系统）是一种有国际统一标准的助航系统，它采用SOTDMA技术，在VHF频点上自动连续发送本船动态、静态和安全相关信息，同时能与周围船舶、岸台基站不间断地进行信息交换。国际海事组织（IMO）对AIS的功能进行了描述：①识别船只；②协助追踪目标；③简化信息交流；④提供其它辅助信息以避免碰撞发生。随着长江AIS岸基系统的建成及船载AIS普遍安装，组成了相当于LBS和数据链结合的系统，不仅可用来识别和避碰，而且可以发展成为有诸多信息服务功能的复杂系统。
目前，中国沿海的AIS岸基网络系统已基本建设完成，长江黄金水道的AIS岸基网络也能够形成对长江水域的覆盖。按照SOLAS公约2002年修正案要求，500总吨以上船舶在2008年以前应安装AIS。长江内河水域AIS也已得到广泛应用，为拓展AIS功能、充分发挥AIS作用打下了坚实基础。
3 LBS、SNS与AIS结合的应用技术架构
该如何使用合适的技术架构，搭建LBS、SNS与AIS结合的应用，解决位置信息存储和分析等核心问题呢？
一种比较现实的解决方案，用空间数据库存储位置相关有用信息的存储和查询，通过USER_ID和POI_ID，将LBS和SNS这两个看似独立的系统关联起来。可根据用户位置展现周边各类应用信息，通过搜索用户位置附近POI信息，查找关联的USER_ID信息到SNS和AIS系统中查询信息，然后提供给信息显示端。
这种技术架构，适应于千万级以下用户的应用，面对海量的用户数据带来的冲击，它显得难于应付。例如在长江的AIS系统中，每天都会产生大量的AIS船舶静、动态信息，每条装载A类AIS设备的船舶，会根据它航行的速度自动调整自己的位置信息发送间隔，并且还有大量的B类AIS船舶在使用，根据长江AIS有关数据，每天产生的数据量达到千万条记录，如此海量的记录还在持续增长，如果还使用传统的空间数据库来存储，将无法满足上千万级别用户所需要的数据存储和分析。
现结合单位目前使用的系统情况，提出了一种新的系统架构，以供参考。为了实现用户快速访问位置及信息服务，将SHIP_ID与关注SHIP_ID都放到缓存Redis，船舶用户发送的位置及信息会被推送到异步消息MQ队列，另外一个进程从MQ队列中取出位置及信息，根据位置发送者SHIP_ID与附近的SHIP_ID关系缓存列表，将位置及信息逐一添加给每个附近SHIP_ID，同时更新每个用户位置及信息。
现以船舶A、船舶B及基站A发送位置及信息是如何被船舶C所关注到的过程为例进行详细介绍。
（1）船舶A、船舶B及基站A发送了一条位置信息，三条位置信息通过信息传输服务，送到位置及信息存储服务API。
（2）位置及信息存储服务API将三条位置信息写入异步消息MQ队列。
（3）消息分发模块从异步消息MQ队列中取出位置信息。
（4）消息分发模块将信息写入位置及信息内容缓存。将船舶A位置信息写入船舶A数据存储区，将船舶B位置信息写入船舶B数据存储区，将基站A信息写入基站A信息存储区。
（5）消息分发模块根据位置关注SHIP_ID与附近SHIP_ID位置关系缓存找到周边ID列表，启动多线程，将相关位置信息分批写入船舶C关注信息存储区。
（6）船舶C关注周围信息时，位置及信息浏览服务API，根据船舶C的位置列表，调用位置及信息内容缓存，取得位置及信息数据，最终显示给船舶C。
至此，根据业务应用需要，结合现有技术，形成了一套以位置服务LBS、SNS与AIS结合的海事信息服务架构。
4 展望
世界航运的发展方向是“海洋更清洁，航运更安全”。长江水域有我国重要的深水航道，每时每刻都有大量的船舶航行，点多线长管理难度大。因此长江航运支持保障系统可通过LBS、SNS与AIS结合的信息系统，提高行政执法、安全监督、事故分析的能力，航运相关单位可以科学组织运输生产，提高工作效率。LBS、SNS与AIS结合的信息系统，在长江航运业上的应用前景非常广阔。
参考文献：
[1]（Technical characteristics for a universal ship borne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band） Rec. ITU-R M.13 71-1 1998-2001.
[2]（IALA Guidelines on universal ship borne automatic identificationsystem） IALA 2001-10.23.
[3]AIS岸站與联网服务建议案，IALA A-124 V1.0 2002-12
[4]潘雷. 浅谈AIS在长江水域的应用[J]. 中国水运（下半月）， 2008， 8（10）：39-40.
