曹春 董政 俞震宇

摘 要：長江數(shù)字航道通過不斷的建設(shè)發(fā)展，電子航道圖在長江干道的實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)越發(fā)的重要，因此，在未來的發(fā)展中長江航道的數(shù)據(jù)交換與通信協(xié)議將會發(fā)揮出更重要的作用。本研究通過對長江航道的現(xiàn)有的資源進(jìn)行規(guī)劃分析，探究長江航道信息網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際需求，并以此為根據(jù)設(shè)計(jì)出可行的數(shù)據(jù)交換模式以及通訊協(xié)議平臺，以保證能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測及分析。

關(guān)鍵詞：長江航道;數(shù)字航道;數(shù)據(jù)交換;通信協(xié)議;設(shè)計(jì)研究

1 長江航道數(shù)據(jù)資源分析

1.1 規(guī)劃研究路線

數(shù)據(jù)資源規(guī)劃研究工作具有一定的復(fù)雜性且需要在全局工作統(tǒng)籌的狀態(tài)下進(jìn)行[1]。本研究根據(jù)長江航道信息公共服務(wù)職能為方向?qū)ζ渲饕獦I(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)過程進(jìn)行整理，以此獲得長江航道核心業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成，并將數(shù)據(jù)作為重心實(shí)現(xiàn)航道資源的管理。長江航道數(shù)據(jù)資源規(guī)劃研究技術(shù)路線如圖1所示。

1.2? 資源規(guī)劃分析

本研究依據(jù)長江航道具體的職能劃分以及戰(zhàn)略規(guī)劃，通過“職能范圍—業(yè)務(wù)流程—詳細(xì)活動”對長江航道的核心業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的整理分析，以此完成對長江航道相關(guān)數(shù)據(jù)資源的策劃[2]。

（1）從現(xiàn)在的長江航道局的職能為切入點(diǎn)，整理與業(yè)務(wù)相關(guān)的制度與詳細(xì)的數(shù)據(jù)內(nèi)容等，并對長江航道相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行全局統(tǒng)籌，將長江航道中的資源規(guī)劃進(jìn)行職能范圍的劃分。

（2）羅列出關(guān)于業(yè)務(wù)的所有活動，并以此作為業(yè)務(wù)的主要結(jié)構(gòu)，建立起長江航道業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其中包含職能范圍、業(yè)務(wù)流程、詳細(xì)活動。

（3）對于已經(jīng)明確的業(yè)務(wù)模型及相關(guān)活動進(jìn)行對應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，鑒別航道中的與主要業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)因素，強(qiáng)調(diào)不同管理組織之間的聯(lián)系性以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交流能力，并確定數(shù)據(jù)信息的來源。

（4）對長江航道的信息資源與系統(tǒng)框架的現(xiàn)狀以及目前存在的具體問題進(jìn)行分析，為長江航道數(shù)據(jù)資源規(guī)劃的制定提供方向以及目標(biāo)。

（5）依據(jù)航道數(shù)據(jù)相關(guān)的理論對涉及到長江航道核心業(yè)務(wù)的主要元素進(jìn)行重構(gòu)，以構(gòu)建更優(yōu)秀的數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)。

2? 長江航道數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)分析

信息化建設(shè)的主要基礎(chǔ)便是網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)，依靠規(guī)范、統(tǒng)一、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，以滿足電子航道系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化航道建設(shè)的需求[3]。本研究項(xiàng)目依據(jù)長江航道的管理發(fā)展的現(xiàn)有情況進(jìn)行詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)信息化分析[4]。

目前隨著長江航道的信息化建設(shè)，所覆蓋區(qū)域不斷增加，對于情況較為復(fù)雜的航道而言，急需加大網(wǎng)絡(luò)信息化的進(jìn)程，以此為長江航道的信息化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從目前的進(jìn)展情況而言長江航道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要符合以下幾個要求：

（1）具有跨網(wǎng)傳輸性。長江航道中管理組織的位置較為分散，在日常工作中各個組織之間的數(shù)據(jù)傳輸需要跨越局域網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

（2）組織覆蓋較廣。各組織之間的工作位置是沿長江航道上的各個省市地區(qū)進(jìn)行設(shè)置的，地域分布較為廣泛。

（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對象受眾面較多。長江航道中所使用的網(wǎng)絡(luò)需要能夠有效的完成交通運(yùn)輸部門、運(yùn)輸平臺的數(shù)據(jù)傳輸交換，并且與其它組織能夠保持較好的通訊，此外，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)還要面對社會中各企事業(yè)單位、社會企業(yè)以及公眾提供電子航道地圖、信息等服務(wù)。

（4）多種網(wǎng)絡(luò)模式相結(jié)合。電子航道系統(tǒng)的建立與管理需要以航道信息數(shù)據(jù)作為支持，如航道水文、水位、航標(biāo)狀態(tài)、航道實(shí)際情況等相關(guān)信息。航道數(shù)據(jù)信息的采集通常由航道終端設(shè)備提供，因此，數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性應(yīng)建立在長江航道信息平臺數(shù)據(jù)傳輸能力的快捷、高校等特性上，在實(shí)際工作中通過有線、無線、移動等多種網(wǎng)絡(luò)模式可以更好的為平臺提供支持。

在實(shí)際的長江航道服務(wù)中根據(jù)其服務(wù)對象的不同可以將其劃分為兩類，即主要面向于公眾的數(shù)字系統(tǒng)、面向于長江航道的數(shù)字系統(tǒng)操作人員所使用的系統(tǒng)[5]。服務(wù)系統(tǒng)分類概況如表1所示。

3? 長江航道數(shù)據(jù)交換與通信協(xié)議的設(shè)計(jì)研究

3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)分類

為了在實(shí)際應(yīng)用中更好的對系統(tǒng)進(jìn)行管理及維護(hù)，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交換采取管理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離的模式：

（1）管理數(shù)據(jù)。在此模式中包含有詳盡的終端信息、環(huán)境信息以及通訊信息等內(nèi)容，在進(jìn)行管理時(shí)這些內(nèi)同將即時(shí)有效的反饋至相關(guān)操作或維護(hù)人員手中，以此保障信息傳輸交換的準(zhǔn)確性。

（2）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。長江航道中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要用于將用戶所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整合，然后傳輸至終端設(shè)備供外界使用。

3.2 數(shù)據(jù)交換傳輸模式

針對不同的系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換模式，其數(shù)據(jù)交換模式可分為兩種，即管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行、管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離兩種：

（1）管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行。長江航道管理及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過終端傳輸至數(shù)據(jù)交換平臺，然后通過平臺進(jìn)行統(tǒng)一的分析，之后將結(jié)果傳輸至應(yīng)用平臺，最后管理員便可以通過應(yīng)用平臺獲得詳細(xì)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并行示意圖如圖2所示。

（2）管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離。終端管理中所獲得的數(shù)據(jù)是由各區(qū)域終端設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸至交換平臺，并由平臺進(jìn)行分析處理;航道業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)則無需通過數(shù)據(jù)交換平臺處理直接傳輸至應(yīng)用平臺完成所需的數(shù)據(jù)交換。管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分離示意圖如圖3所示。

3.3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

對長江航道的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)需要建立在整體數(shù)據(jù)的交換過程中，以此確保數(shù)據(jù)的傳輸以及信息管理的有效實(shí)施。本研究將根據(jù)長江航道數(shù)據(jù)資源規(guī)劃為依托構(gòu)建全航道數(shù)據(jù)系統(tǒng)，使用美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ANSI）標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)格式編碼BER-TLV數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為規(guī)范，編制適用于長江航道信息收集以及數(shù)據(jù)交換的TAG-LENGTH-VALUE數(shù)據(jù)通訊格式，并使用TAG-LENGTH-VALUE中TAG值相關(guān)規(guī)范進(jìn)行長江航道數(shù)據(jù)交換中的元素劃分[6]。

通常情況下數(shù)據(jù)通信傳輸使用的協(xié)議是由TCP、UDP、SMS單獨(dú)或進(jìn)行組合而成，而長江航道信息服務(wù)終端與長江航道數(shù)據(jù)交換平臺中使用的傳輸協(xié)議是SOAP協(xié)議以及WSDL接口。

4 長江航道數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及其測試平臺設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

為了確保長江航道中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行以及滿足工作運(yùn)行的需要，更好的為長江航道局提供服務(wù)，本研究將分別對網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺的內(nèi)外業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析[7]。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

內(nèi)部業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是長江航道中的核心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，是由長江航道局局域網(wǎng)絡(luò)、下屬機(jī)構(gòu)中的局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)信息采集終端專用網(wǎng)絡(luò)、長江航道互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。長江航道區(qū)域內(nèi)航道中的終端采集設(shè)備將使用有線、無線或是移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，而航道動態(tài)數(shù)據(jù)信息的采集將與二級單位進(jìn)行連接、視頻圖畫的采集則與三級單位進(jìn)行連接。

外部業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是長江航道管理機(jī)構(gòu)中不同組織所涉及的工作內(nèi)容。各個組織結(jié)構(gòu)之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接并保持各自獨(dú)立的外部網(wǎng)絡(luò)。此外，在對長江航道的規(guī)劃中建立相應(yīng)的外部服務(wù)網(wǎng)能夠更好的面向社會提供用戶所需的服務(wù)。

各級組織的外部業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)均使用多層次的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而成，并通過設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)以及用戶接收終端完成與內(nèi)網(wǎng)的阻隔。當(dāng)內(nèi)外部業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)可以使用移動儲存設(shè)備進(jìn)行二者的連接交換，以此確保各網(wǎng)絡(luò)的安全性[8]。

4.2 數(shù)據(jù)交換測試平臺功能開發(fā)

長江航道數(shù)據(jù)交換測試平臺主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測與結(jié)果采集分析。數(shù)據(jù)的收集UI界面由標(biāo)題、地理信息系統(tǒng)界面以及功能區(qū)構(gòu)成[9]。分析界面由標(biāo)題、元素列表以及顯示內(nèi)容區(qū)域，用于相關(guān)的協(xié)議分析的編輯與管理。顯示界面區(qū)域的每一條項(xiàng)目均表示需要進(jìn)行分析的協(xié)議。協(xié)議分析界面如圖5所示。

5 結(jié)論

通過長江數(shù)字航道不斷的建設(shè)發(fā)現(xiàn)，智能航道具有龐大的數(shù)據(jù)信息所構(gòu)成，數(shù)據(jù)的復(fù)雜、多樣以及廣泛性是以往所不能比擬的。因此，長江航道的數(shù)據(jù)交換與通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)以及測試需要具有規(guī)范性，通過對長江航道的現(xiàn)有的資源進(jìn)行規(guī)劃分析建立起能夠保障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測及分析的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，對水文工作的建設(shè)具有重要的意義。

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