水运工程施工船舶管理系统软件设计与实现

杨志国（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 引言

在水运工程的施工过程中，经常会出现多条船舶同时操作的情况，施工现场常会出现管理混乱的问题，由于施工区内包括石油平台、电缆、管线及航道等各种地物，造成了比较复杂的施工环境。因此，施工船舶在进行作业的过程中，必须全面了解施工区域内的各种情况，保证每一施工步骤的顺利完成。这也对船舶上的作业人员提出了较高的要求，其对施工图纸及船舶作业范围必须完全掌握。基于此，本文对水运工程施工中，其船舶管理系统软件设计及实现方面，展开了简单的讨论。

2 我国水运工程施工现状

在我国水运工程的施工过程中，由于主要施工区域是在海上完成的，其通信条件及管理环境受到很多的限制，再加之有关水运工程方面的信息化技术的应用水平也相对较低，使得我国水运工程建设困难重重。基于上述原因，目前我国水运工程施工中，主要的操作流程还主要是依靠人工来完成的，或是采用传统的施工方式，对先进技术的使用比较少，人工工作量大，施工中存在的安全风险也较高，施工效率及施工质量都难以得到有力的保证。同时，在现阶段水运工程施工中，通讯工作还采用无线对讲方式，没有将信息技术及自动化技术进行有效利用，容易出现信息延迟到达，或是受到信号的影响出现错误信息预报的情况。因此，建立船舶管理的信息管理平台，对提高水运工程施工效率、保障施工质量等方面有着非常重要的影响。

3 船舶管理系统软件结构的设计

3.1 通信管理模块的设计

在船舶管理系统中，通信管理部分有着非常重要的作用。实际上，该部分的管理主要是利用硬件设施，完成对同一条船舶或多条船舶的信息交流及数据传输，该过程中利用的技术主要是数据处理技术、传输技术及相互通信技术。因此，在设计通信管理模块的过程中，应保证数据的处理功能、传输功能及相互通信功能。现阶段，通信管理模块中使用的硬件接口，主要是选择串口及网口这两种样式。其中，串口主要是在通信系统中采用串行的方式，进行各接口的衔接，一般水运工程中使用的是型号为RS-232的标准串口，并采用不平衡的数据传输方式，用于完成整个通信管理模块中设备的连接。此外，在设计通信管理模块的过程中，还应注意数据格式的解析部分，应在设计软件的过程中，保证该软件系统能够接收各种设备发出的数据，并具有处理数据的能力，再利用各种运算体系，精准地定位船舶及载体的实际位置[1]。

3.2 图形管理模块的设计

图形管理模块也是船舶管理系统软件结构设计中非常重要的部分，在进行该模块的设计时，应充分考虑水运工程的施工环境以及施工背景。在图形管理模块中，包括施工现场的地图、所有施工船舶、锚、缆绳以及各种类型的水下载体，这些内容都按照其真实的位置，在电脑屏幕上展现出来，并利用计算机软件，完成施工图形的绘制及操作流程规划。需要注意的是，施工船舶及载体在地图上进行显示的过程中，必须完全根据其实际形状及尺寸进行绘制、显示。而在施工背景图的绘制过程中，应包含水运工程施工过程中的各类信息及数据，包括施工环境中的各种地理数据及影响因素。举例来说，背景图中应包括水深程度、地形、海岸线距离、航道等。此外，在施工背景图中，还应包括相关设施，并为之后测量水下障碍物、规划施工船舶位置以及规划施工范围等工作提供准确的数据依据。

3.3 船舶管理模块的设计

对船舶管理系统来说，船舶管理模块是整个系统有效运行的核心部分，并由船舶管理模块为整个系统的管理提供相关支持。通常情况下，船舶管理模块的主要功能包括相关指令及命令的发出、工作任务的指挥调度、起锚及抛锚的管理三个主要功能。其中，在指令及命令的发出环节，待命令发出后，接收方会立即收到相关消息，并在自己的船舶上完成指令及命令的任务要求。并且，这些指令及命令的内容会在电脑屏幕上显示出来，目标点的施工位置也会在背景地图上进行标明，而这一系列的消息及数据都会自动保存在数据库中，方便施工人员调取。同时，在计算机系统的帮助下，施工船舶的航线会自动生成，将船舶的实际位置与目标点的位置用一条线进行连接，图上还会标示出目标点与船舶之间的距离、平面高差以及角度数据等信息。

3.4 数据管理模块的设计

在船舶管理系统的运行过程中，数据管理模块主要是负责将施工船舶运行过程中产生的各种相关数据、信息及资料进行记录，为施工人员提供回放功能，帮助其有效处理数据信息，查看数据传输的正确性。总之，数据管理模块在水运工程施工中，主要负责处理设备的信息及数据，并对其进行有效的管理。在水运工程的施工过程中，会产生大量的数据及信息，由于施工船舶在运行过程中，其位置会不断发生变化，所有的相关信息都要进行储存。并且，在数据管理系统中，不仅包括原始的施工数据及设备的数据信息，还包括相关文件的记录。施工文件主要包括以下几个方面：①头文件。其主要负责记录水运工程施工中各环节的参数、数据传输路径以及数据记录时间等方面的信息。②数据文件。其主要负责记录系统运行过程中，各种设备接收到的各种信息数据、接收时间以及标号等。总之，数据管理模块主要负责对施工船舶的运行航迹进行完整的记录，并按照固定的格式，绘制有关的图表及文字记录文件，以便为工作人员提供有价值的参考。

4 船舶管理系统的实现

在水运工程的施工过程中，其船舶管理系统在运行过程中，具有比较明显的对象特征，其大部分工作任务的完成，都是面对具体的施工对象，对其进行封装、继承以及多态等设计。同时，在船舶管理系统的运行过程中，将水运工程施工中涉及的施工船舶、施工人员、施工设备以及施工技术等方面都进行了分类处理，并利用计算机系统的相关软件，实现了对施工中数据的读取，保证了系统的稳定运行；此外，还在系统具有原有功能的基础上，对系统功能进行了进一步的拓展。在建立船舶管理系统的过程中，常会利用相关的网络技术，完成对某一体系的建立。举例来说，在建立水运工程用户界面的过程中，就可以利用WPF技术，建立统一使用的计算机界面，为工作人员提供全新的多媒体交互功能。值得一提的是，在水运工程的建设过程中，会涉及多船协作及远程控制等方面的工作。在这一工作过程中，需要计算机保证稳定的运行状态，在数据传输技术的支持下，快速、高效地完成上述工作。由此可见，相比传统的串口数据连接，网络数据传输技术在应用过程中具有更多的优势，能够为施工人员提供更多的数据信息，在传输数据的过程中也具有快速、及时的特点[2]。

5 结论

综上所述，在水运工程的施工过程中，其船舶管理系统的有效运行是完成工程建设任务的重要保证。本文对我国水运工程的施工现状进行了分析，提出了我国水运工程施工中存在的一些问题。例如：施工技术水平低、人工劳动量大、缺少一体化管理平台等。船舶管理系统则是水运工程施工中的核心部分，通过完善该系统，解决了多传感器的数据融合困难的问题，并实现了在同一时间对多种数据进行同时处理，为构建船舶综合导航定位系统奠定了良好的基础。目前，船舶管理系统已经在许多水运工程项目中得以运用，并取得了良好的效果。希望通过相关领域人员的不断努力，进一步完善船舶软件管理系统，提高该系统的应用范围，促进我国水运领域的发展。