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摘要：随着计算机技术的发展，传统造船业也逐渐走向信息化、数字化。航行管理系统软件布置在驾驶室内，对船舶的安全航行起着至关重要的作用。本文介绍了航行管理系统软件的集成体系结构的构建，并描述了其应用。
关键词：电子海图;驾驶信息;船舶状态;信息集成;数据共享
1前言
航行管理系统（VMS）是一个涉及多个领域的高度综合信息管理系统，如计划领域、导航领域以及监控领域等。以导航任务为依据，针对船舶的运动状态进行全天候监控，使导航方案的编制以及具体落地得到了进一步优化。VMS是通过领先的计算机技术、导航原理以及图形图像处理技术高度集成之后，使各个工作站之间实现数据共享与信息集成，逐步建立起的统一化的自动导航管理系统。
2航行管理系统体系框架
导航管理系统是一个面向任务的管理系统。利用成熟的计算机技术和高速的网络传输手段，在以太网上共享信息，实现导航、避碰、状态信息的综合显示，达到安全导航的目的。
2.1职能
航行管理系统是由导航信息、电子海图与船舶状态这三大模块构成的，下文将具体介绍这些模块的功能：
2.1.1电子海图
电子海图系统是防止船舶碰撞的前提条件，可提供移动目标信息、运动状态信息、路由信息、数字图表信息以及全面的报警信息，能全方位地体现船舶和海上其他物体、航行环境之间的相对运动关系的动态发展情况。
2.1.2驾驶信息
驾驶信息Conning是通过文字、仪器以及图形的形式具体呈现会对船舶航行的安全性产生影响的运行控制信息、综合导航信息以及气象信息，让航行指挥员可以系统、便捷、直观地了解并掌握驾驶情况。
2.1.3船舶状态
船舶状态支持划分、管理、过滤平台各个系统的工作状态的综合信息，同时通过图形化、系统化的形式呈现损伤管理信息、推进信息、报警信息以及动力信息。
2.2软件架构
基于信息集成和数据共享的原理，设计了导航管理系统软件。为了提高可靠性和灵活性，导航管理系统的每个阶段都采用了紧密耦合的软件体系结构。各工作台运行多功能导航管理软件，实现电子海图、导航信息、船舶状态切换和显示。
此体系结构的优点体现在两个方面：① 高度信息共享。所有操作部件都能获得导航指挥和驾驶控制所需的信息，改变了以往信息获取依赖于指挥员穿梭于各个部件之间或以口头报告的形式传递的局面。信息传输和显示方便、准确，有利于实现一体化指挥控制。尤其能有效降低船长在海上航行时指挥员和操作人员的劳动强度。② 高度集成的功能。它改变了以往在船舶控制中需要增加一种信息或功能时，配备显控设备的现象。在硬件标准化的前提下，系统集成从简单的硬件集成转变为全面的软件集成，立足于有限的工作台发挥多元化的功能，提高工作空间的利用率，缩减司机室硬件设备的用量，营造优质的驾驶控制环境。此外，选取层次化的方法设计航行管理软件，将该软件分成核心层、基础层与应用层。
基于对程序的可维护性、可控性以及可测试性的思量，确定使用分层结构对软件系统进行设计。程序设计分为三层：基础层、业务层和UI层。此外，在程序的三个层之外还有一个公共数据库，它存储每一层可以调用的公共数据结构和公共函数。
2.2.1基层
API层包括数据库接口、图形接口、网络接口和信息共享池。该层封装并屏蔽底层的具体实现，为业务层和UI层提供统一的对象服务。防止底层实现中的更改影响核心业务层和UI层。
2.2.2业务层
业务层内有驾驶信息显示业务逻辑、通用业务逻辑、船舶状态监控业务逻辑以及电子海图业务逻辑等诸多模块，此层对导航管理流程与底层业务处理逻辑进行封装，赋予UI层以统一的功能接口，如数据分析、数据处理、数据显示等功能逻辑。
2.2.3用户界面层
在软件系统内，UI层是一个十分重要的用户界面，界面内有许多人机交互模块，如驾驶信息显示界面、控制库、船舶状态监控界面以及人机交互等。在用户界面内，控件库居于核心位置。结合业务实际状况与系统功能，航行管理系统研发了一个研发效率较高的系统控制库。此控制库可有效保证用户界面的个性化，支持定制，使软件人机界面的用户友好性得到有效提高。
2.2.4公共层
公共功能部分不属于系统的任何层，是系统的公共功能部分，可以被系统程序的任何模块调用。该部分包括系统全局变量、系统通用结构、系统通用算法功能、用户界面颜色标准、系统通用功能等模块。
2.3船岸信息同步原理设计
为了实现船岸信息的同步，首先要考虑分布式数据库技术。每艘船都有自己的数据中心和岸上的中央数据库服务器。通过该技术，可以将数据信息传输到船舶，并通过Internet将数据复制到岸上的管理机构，从而实现船舶与岸上的信息传输。然而，在现有技术下，远洋船舶和陆上码头并不总是相连的。从经济和可行性的角度来看，通过海事卫星实现船岸数据同步是最经济、安全、有效的方法。因为船岸连接时间并不长，所以实用性最强的是立足于邮件、将维通C站当成通道这一方式。一旦系统认为需要同步船岸数据，其将先建立内有数据文件的一个新电子邮件，紧接着与卫星通信站C相连，并向目的地发送电子邮件。
3应用情况
驾驶台上设置了导航管理软件。与传统船舶相比，它具有“集成度高，机动性好”的特点。软件具有应急备份和多功能切换功能。当系统出现故障时，其他工作站可临时切换到系统界面接管工作，确保船舶安全。
3.1“紧凑”布局
在布置小型船舶时，可在操作者的范围内布置导航指挥控制设备，一人即可实现导航决策和导航控制。同时，为最大限度地减少人为失误的可能性，设置导航员和副导航员模式，实现一人操作一人监督的互补运行模式。
3.2.操作实践
引航员与機组之间的沟通应注重技巧。例如，当导航计划中的时间节点、速度等内容需要用数字表示时，应尽量使用数值范围，避免使用准确的数值。按计划？当白色时间为1400时，计划速度为12 kn，可表示为“根据航行环境，速度保持在11-13 kn之间，靠泊时间约为1330-1430”。航行中，应根据实际情况随时修改预先编制的引航员计划，并及时通知船舶，以便船长了解实时动态，避免因对现状缺乏了解而造成不必要的怀疑和猜测，有利于相互合作与配合。引航员应鼓励并愿意接收机组人员提出的挑战。当机组成员对引航员的行为提出疑问或质疑时，应向机组解释其操作意图。如果当时的情况导致引航员没有机会及时解释机组提出的挑战，他也应该对机组的询问表示关注，并在适当的时候解释机组先前提出的挑战，以消除可能由个人失误造成的灾难风险。
3.3船舶动态报告
在港区及其外围规定若干报告点，要求通过报告点的船舶用甚高频或特高频无线电话按规定程序和格式向系统中心报告船位和航行计划以及船舶数据资料。系统中心对船舶动态报告进行汇总、标绘、分析，随时核对、更新。用计算机对船舶动态进行这种跟踪和分析，比人工作业可大大加强预见航道拥挤、及时采取预防措施和及早发出警告的能力。
总结
随着水运事业的发展，船舶交通量不断增加，为使船舶能顺畅通航于有限水域或拥挤水域，船舶在运行过程中要逐渐建立起的航行管理系统集成框架;实现对船舶的动态监控和船舶信息的综合显示，达到对船舶航行安全管理的目的。
参考文献
[1]现代船舶管理存在的问题及完善策略研究[J]. 朱治. 时代金融. 2018（15）：132-133.
[2]隋国友，韩延胜.浅析桥区通航问题及安全保障措施[J].中国水运，理论版，2006（8）：18-19.
[3]韩晓宁，张由余，王君. 智慧船舶交通管理系统发展与应用[J]. 指挥信息系统与技术. 2019（04）：31-33.
关键词：电子海图;驾驶信息;船舶状态;信息集成;数据共享
1前言
航行管理系统（VMS）是一个涉及多个领域的高度综合信息管理系统，如计划领域、导航领域以及监控领域等。以导航任务为依据，针对船舶的运动状态进行全天候监控，使导航方案的编制以及具体落地得到了进一步优化。VMS是通过领先的计算机技术、导航原理以及图形图像处理技术高度集成之后，使各个工作站之间实现数据共享与信息集成，逐步建立起的统一化的自动导航管理系统。
2航行管理系统体系框架
导航管理系统是一个面向任务的管理系统。利用成熟的计算机技术和高速的网络传输手段，在以太网上共享信息，实现导航、避碰、状态信息的综合显示，达到安全导航的目的。
2.1职能
航行管理系统是由导航信息、电子海图与船舶状态这三大模块构成的，下文将具体介绍这些模块的功能：
2.1.1电子海图
电子海图系统是防止船舶碰撞的前提条件，可提供移动目标信息、运动状态信息、路由信息、数字图表信息以及全面的报警信息，能全方位地体现船舶和海上其他物体、航行环境之间的相对运动关系的动态发展情况。
2.1.2驾驶信息
驾驶信息Conning是通过文字、仪器以及图形的形式具体呈现会对船舶航行的安全性产生影响的运行控制信息、综合导航信息以及气象信息，让航行指挥员可以系统、便捷、直观地了解并掌握驾驶情况。
2.1.3船舶状态
船舶状态支持划分、管理、过滤平台各个系统的工作状态的综合信息，同时通过图形化、系统化的形式呈现损伤管理信息、推进信息、报警信息以及动力信息。
2.2软件架构
基于信息集成和数据共享的原理，设计了导航管理系统软件。为了提高可靠性和灵活性，导航管理系统的每个阶段都采用了紧密耦合的软件体系结构。各工作台运行多功能导航管理软件，实现电子海图、导航信息、船舶状态切换和显示。
此体系结构的优点体现在两个方面：① 高度信息共享。所有操作部件都能获得导航指挥和驾驶控制所需的信息，改变了以往信息获取依赖于指挥员穿梭于各个部件之间或以口头报告的形式传递的局面。信息传输和显示方便、准确，有利于实现一体化指挥控制。尤其能有效降低船长在海上航行时指挥员和操作人员的劳动强度。② 高度集成的功能。它改变了以往在船舶控制中需要增加一种信息或功能时，配备显控设备的现象。在硬件标准化的前提下，系统集成从简单的硬件集成转变为全面的软件集成，立足于有限的工作台发挥多元化的功能，提高工作空间的利用率，缩减司机室硬件设备的用量，营造优质的驾驶控制环境。此外，选取层次化的方法设计航行管理软件，将该软件分成核心层、基础层与应用层。
基于对程序的可维护性、可控性以及可测试性的思量，确定使用分层结构对软件系统进行设计。程序设计分为三层：基础层、业务层和UI层。此外，在程序的三个层之外还有一个公共数据库，它存储每一层可以调用的公共数据结构和公共函数。
2.2.1基层
API层包括数据库接口、图形接口、网络接口和信息共享池。该层封装并屏蔽底层的具体实现，为业务层和UI层提供统一的对象服务。防止底层实现中的更改影响核心业务层和UI层。
2.2.2业务层
业务层内有驾驶信息显示业务逻辑、通用业务逻辑、船舶状态监控业务逻辑以及电子海图业务逻辑等诸多模块，此层对导航管理流程与底层业务处理逻辑进行封装，赋予UI层以统一的功能接口，如数据分析、数据处理、数据显示等功能逻辑。
2.2.3用户界面层
在软件系统内，UI层是一个十分重要的用户界面，界面内有许多人机交互模块，如驾驶信息显示界面、控制库、船舶状态监控界面以及人机交互等。在用户界面内，控件库居于核心位置。结合业务实际状况与系统功能，航行管理系统研发了一个研发效率较高的系统控制库。此控制库可有效保证用户界面的个性化，支持定制，使软件人机界面的用户友好性得到有效提高。
2.2.4公共层
公共功能部分不属于系统的任何层，是系统的公共功能部分，可以被系统程序的任何模块调用。该部分包括系统全局变量、系统通用结构、系统通用算法功能、用户界面颜色标准、系统通用功能等模块。
2.3船岸信息同步原理设计
为了实现船岸信息的同步，首先要考虑分布式数据库技术。每艘船都有自己的数据中心和岸上的中央数据库服务器。通过该技术，可以将数据信息传输到船舶，并通过Internet将数据复制到岸上的管理机构，从而实现船舶与岸上的信息传输。然而，在现有技术下，远洋船舶和陆上码头并不总是相连的。从经济和可行性的角度来看，通过海事卫星实现船岸数据同步是最经济、安全、有效的方法。因为船岸连接时间并不长，所以实用性最强的是立足于邮件、将维通C站当成通道这一方式。一旦系统认为需要同步船岸数据，其将先建立内有数据文件的一个新电子邮件，紧接着与卫星通信站C相连，并向目的地发送电子邮件。
3应用情况
驾驶台上设置了导航管理软件。与传统船舶相比，它具有“集成度高，机动性好”的特点。软件具有应急备份和多功能切换功能。当系统出现故障时，其他工作站可临时切换到系统界面接管工作，确保船舶安全。
3.1“紧凑”布局
在布置小型船舶时，可在操作者的范围内布置导航指挥控制设备，一人即可实现导航决策和导航控制。同时，为最大限度地减少人为失误的可能性，设置导航员和副导航员模式，实现一人操作一人监督的互补运行模式。
3.2.操作实践
引航员与機组之间的沟通应注重技巧。例如，当导航计划中的时间节点、速度等内容需要用数字表示时，应尽量使用数值范围，避免使用准确的数值。按计划？当白色时间为1400时，计划速度为12 kn，可表示为“根据航行环境，速度保持在11-13 kn之间，靠泊时间约为1330-1430”。航行中，应根据实际情况随时修改预先编制的引航员计划，并及时通知船舶，以便船长了解实时动态，避免因对现状缺乏了解而造成不必要的怀疑和猜测，有利于相互合作与配合。引航员应鼓励并愿意接收机组人员提出的挑战。当机组成员对引航员的行为提出疑问或质疑时，应向机组解释其操作意图。如果当时的情况导致引航员没有机会及时解释机组提出的挑战，他也应该对机组的询问表示关注，并在适当的时候解释机组先前提出的挑战，以消除可能由个人失误造成的灾难风险。
3.3船舶动态报告
在港区及其外围规定若干报告点，要求通过报告点的船舶用甚高频或特高频无线电话按规定程序和格式向系统中心报告船位和航行计划以及船舶数据资料。系统中心对船舶动态报告进行汇总、标绘、分析，随时核对、更新。用计算机对船舶动态进行这种跟踪和分析，比人工作业可大大加强预见航道拥挤、及时采取预防措施和及早发出警告的能力。
总结
随着水运事业的发展，船舶交通量不断增加，为使船舶能顺畅通航于有限水域或拥挤水域，船舶在运行过程中要逐渐建立起的航行管理系统集成框架;实现对船舶的动态监控和船舶信息的综合显示，达到对船舶航行安全管理的目的。
参考文献
[1]现代船舶管理存在的问题及完善策略研究[J]. 朱治. 时代金融. 2018（15）：132-133.
[2]隋国友，韩延胜.浅析桥区通航问题及安全保障措施[J].中国水运，理论版，2006（8）：18-19.
[3]韩晓宁，张由余，王君. 智慧船舶交通管理系统发展与应用[J]. 指挥信息系统与技术. 2019（04）：31-33.