基于ASP.NET技術(shù)的遠(yuǎn)程機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的研究

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，船舶機(jī)艙自動(dòng)化技術(shù)也在不斷發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)船舶監(jiān)控系統(tǒng)的研究也較多，而數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)是通過(guò)衛(wèi)星傳輸，但資源有限，費(fèi)用也很高；一些使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)則安全性比較低，并且傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線通信速率往往比較低，不能滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊螅粚?duì)于基于RS 422或者RS 485的單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余。另外，對(duì)于系統(tǒng)的安全性和可靠性也沒(méi)有處理，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議大多使用TCP／IP，此協(xié)議頭以及傳輸控制比較復(fù)雜，傳輸效率也比較低，UDP協(xié)議適于小數(shù)據(jù)量的傳輸，這些原因使得數(shù)據(jù)丟包泄密的情況經(jīng)常發(fā)生，系統(tǒng)也不穩(wěn)定，漏報(bào)警也經(jīng)常發(fā)生。

本文在船舶監(jiān)控系統(tǒng)中采用了GPRS通信模塊，將.NET三層架構(gòu)模型運(yùn)用其中，采用基于TCP的Socket協(xié)議解決以往監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸存在的問(wèn)題。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用了SHA512加密算法，使數(shù)據(jù)泄密和丟包的可能性大大減??；對(duì)硬件采用冗余技術(shù)，軟件采用合適的編碼方案，提高系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)使用全新的C#語(yǔ)言，并將組態(tài)軟件運(yùn)用其中，使界面操作更加直觀。操作人員通過(guò)身份驗(yàn)證后可自由訪問(wèn)、查詢船舶運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，及時(shí)掌握船舶運(yùn)行情況，降低了系統(tǒng)的成本，提高資源利用率。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，本系統(tǒng)主要由移動(dòng)終端、GPRS無(wú)線通信模塊、GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、監(jiān)控中心等部分組成。

移動(dòng)終端被裝載在被控船舶上，連接數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊使用研華公司的ADAM-5000／TCP，將采集到的信息通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理送至GPRS通信模塊。

GPRS通信模塊采用西門子公司的MC55模塊，主要負(fù)責(zé)將船舶運(yùn)行情況以無(wú)線的方式傳送給監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心和船舶的信息交互。

GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是基于TCP協(xié)議的，用戶不需要知道協(xié)議的具體內(nèi)容，就可以通過(guò)此協(xié)議將信息傳送給監(jiān)控中心的服務(wù)器。

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)被控船舶機(jī)艙只需要一臺(tái)PC機(jī)與Internet相連就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控功能，系統(tǒng)建設(shè)成本低，簡(jiǎn)單可靠。

(2)使用GPRS無(wú)線傳輸方式，降低了系統(tǒng)傳輸成本；同時(shí)將移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)相結(jié)合，使覆蓋范圍擴(kuò)大。

(3)用戶可以實(shí)時(shí)地與數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行通信。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)信息的分析，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)各個(gè)部件的報(bào)警信息并進(jìn)行處理。

(4)對(duì)硬件采用冗余技術(shù)，軟件采用合適的編碼方案，提高系統(tǒng)的可靠性。

(5)提高了系統(tǒng)的安全性。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中將SHA512加密算法應(yīng)用其中，在接收時(shí)解密，減小了數(shù)據(jù)被截獲的概率。并且.NET和IIS一起使用，它的安全是一個(gè)雙層處理過(guò)程，所有的請(qǐng)求先經(jīng)過(guò)IIS處理，再傳遞給.NET，保證了系統(tǒng)的安全性。

3 監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件平臺(tái)

根據(jù)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用如下軟件平臺(tái)：

(1)開發(fā)環(huán)境：Visual Studio 2005；

(2)服務(wù)器端操作系統(tǒng)：Windows XP；

(3)WEB服務(wù)器：IIS 6.0；

(4)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：SQL Server 2000；

(5)客戶端瀏覽器：Internet Explore 6.0。

另外還采用組態(tài)軟件，以圖形化監(jiān)控界面代替了數(shù)字化界面，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)參數(shù)和管理數(shù)據(jù)，使界面操作更加直觀方便。