面向移动终端的控制河段助航信息服务设计与实现

摘 要：针对助航信息服务系统中面向移动用户实时数据服务问题，提出采用推送（Push）与拉取（Pull）相结合的方式实现面向移动终端实时数据服务，为移动用户提供个性化助航信息服务。基于Webervice和第三方推送服务完成了相关设计，测试结果显示满足移动终端信息服务的实时性和个性化的需求。

关键词：助航系统；控制河段；信息服务；拉取；推送

中图分类号：U617 文献标识码：A 文章编号：1006―7973（2017）03-0048-03

控制河段是长江航道的重要组成部分，一般具有多滩、水急、航道弯曲等特点，极易发生海损事故，而随着长江航运发展迅速，运输需求旺盛，现有辅助指挥系统已经满足不了日益增长的需求，而现有的信号揭示手段主要有三种方式：①服务器产生信号通过信号旗或信号灯传递给通行船舶；②通过VHF自动语音广播；③通过电子航道图显示符号传递信息。但是他们的缺点分别是：①需要船员目视观察信号旗或信号灯，受到控制河段天气和地理环境限制较大；②需要用到专门的船载终端装置，不易推广；③VHF语音广播会占用频道资源和干扰无关用户。针对上述问题，顺应“互联网+”发展趋势，加快云计算、物联网、移动互联网等现在通信技术在航道领域的集成和创新应用，实现通行信号的主动服务的一个关键是为移动终端提供合适的数据，实现“点对点“个性化服务，提高主动服务能力。

论文通过分析推送（Push）与拉取（Pull）技术的含义和实现方式，建立Webservice服务器实现针对助航信息服务系统的数据共享服务，用户主动向Webservice服务器拉取助航信息数据。通过建立基于第三方推送[5]服务的推送服务器，实现针对助航信息服务系统中实时性要求较高的信息进行推送服务，助航信息服务系统主动向移动终端用户进行推送服务。

1 拉取和推送技术

推送（PUSH）技术是一种建立在客户服务器上的机制，就是服务器根据事先制定的触发机制，而不是根据用户实时要求，主动向客户端递送信息的技术。而传统的拉取（PULL）技术则是根据客户端用户的需求，向服务器发出请求，查询需要的信息。推送是服务器主动向客户端信息的过程，而拉取则是客户端主动向服务器索取信息的过程，根据事先设置好的条件或者时间间隔，在满足条件或者固定的时间间隔后，触发客户端去服务器端获取信息的一种方式，从用户体验来说在一定程度上提供了类似推送的效果。

推送的主要优点是：①对用户要求低，适用于广大公众，不要求用户有专门的技术：②实时性好，能及时向用户推送最新的动态信息。其不足之处在于：①由于Push技术采用广播的方式，而没有反馈机制，不能确保客户端收到信息；②个信化推送需在服务端建立复杂的判别机制才能推送给特定的用户；③服务端工作量大。而拉取模式的主要优点是针对性强，能满足用户的个性化需求。其主要缺点是：实时性差，对用户要求较高。论文根据控制河段助航信息的类别和重要性，以推送和拉取相结合的方式满足移动客户端数据服务的“实时性”和“个性化”需求，基本的推拉方式如图1所示。

2 助航信息服务系统数据服务设计

根据控制河段通行信号的服务对象以及相关信息的用户及重要性，基于拉取和推送技术将数据服务方式分为两类，一类是数据共享需求服务，一类是数据推送需求服务。

（1）数据共享需求服务：主要通过构建基于Webservice技术的服务器实现针对移动终端的数据共享，当用户对助航信息有需求时，主动向Webservice服务器获取，此类信息中包括控制河段船舶位置列表等助航信息，同时用户也可以获取其它用户分享的照片、留言等兴趣信息，以上信息实时性要求不高，用户可根据需要随时获取。

（2）数据推送需求服务：主要通过构建基于第三方推送技术的推送服务器，向移动终端推送实时性要求较高的信息，例如船舶通行指挥信号等信息，此类信息是控制河段通行指挥中不需向船舶用户发送的信息，因此通过推送技术主动向用户进行推送。

Webservice服务器数据共享用户群主要分为航道主管部门用户、控制河段信号员用户和船舶用户。各用户群的需求如下：①航道主管部门用户：对管辖区域内的控制河段通行数据进行宏观的查询；对控制河段信号台工作情况、开收班情r进行实时管理。②控制河段信号员用户：对管辖控制河段的通行指挥数据进行宏观的查询，同时根据船舶通行情况，悬挂指挥信号，可对控制河段实施远程指挥控制；③船舶用户：对所处控制河段的通行指挥数据进行宏观的查询，同时对河段中与其临近船舶进行位置查询，由此对船舶航速、航向等方面进行有效的控制，是助航服务系统中的主要用户群；

根据上述用户需求，要实现所有控制河段移动终端数据共享的管理，必须要把各个控制河段与航道主管部门以及船舶用户通过网络有机结合起来。这样就需要系统有高度的数据共享性和集成性，而且要提供合理的统筹安排和管理功能。推送服务器主要面向的也是上述用户群，但是推送服务要求实现个性化，这就需要对基于位置对用户群进行更详细的规则。

2.1 数据服务系统框架设计

船舶通行过程中所产生的数据量大，种类繁多，论文将数据共享和推送平台分为两级：航道局服务器与信号台服务器。

航道局服务器包括外网服务器和内网服务器，内网服务器部署于航道局内网环境下，内网服务器通过航道局内网分别获取各个信号台的实时指挥相关数据，并通过网络通信方式把相关数据及时传输给外网服务器。外网服务器安装部署在航道局外网环境下，外网服务器及时接收来自内网服务器的数据推送并对其进行实时处理，外网服务器也负责与移动终端的数据交互。航道局局服务器设计如图2所示。

信号台服务器安装部署在控制河段的指挥台，每个控制河段都部署一台信号台服务器，提供控制河段具体指挥信息。信号台服务器在外网环境下运行，服务器对所有数据进行加密处理，移动终端只有通过了身份验证才可以获取数据。指挥系统运行在内网，而信号台服务器必须建立在外网，因此指挥系统产生的实时指挥信息同时通过串口向信号台数据管理软件和以Webservice方式向航道局内网服务器进行推送。

信号台服务器数据库单独建立数据库，信号台服务器与指挥系统通过串口通信编程实现相互之间的数据交换，如图3所示，通过串口及数据管理软件，实现两个数据库实时同步，并使信号台服务器与指挥系统之间实时交互。

局级服务器和控制河段服务器共同组成数据共享服务器，两者相互配合完成共享服务。局服务器主要面向记录任务，信号台服务器主要面向指挥任务。

2.2 数据拉取服务设计

助航数据服务设计中拉取服务主要是通过Webservice实现，航道局内网服务器通过Webservice获取所有信号台的数据，并通过串口通信实时更新到外网服务器，移动终端通过访问航道局外网服务器进行获取数据，其拉取框架如图4所示。

2.3 数据推送服务设计

助航数据服务设计中推送服务器包含推送功能模块与数据管理功能模块，推送服务器也依据数据服务功能不同分为航道局服务器与信号台服务器两类，服务器主要由后台数据管理模块和推送服务模块组成，两者相互配合完成推送服务。

航道局服务器主要推送信号台工作状况和控制河段通行公告。信号台服务器主要推送控制河段的通行信、船舶通行顺序队列、控制河段内船舶通行列表、实时提醒控制河段内违规船舶等实时信息。在进行推送服务中，服务器必须依据一定规则才能实现个性化推送服务，推送规则主要基于船舶与移动终端一致性判断后，只对进入控制河段预定推送区域的用户推送控制河段通行信号和船舶通行顺序队列等实时信息。其推送判断规则示意如5所示。

在图5所示的控制河段A和控制河段B两个控制河段，移动终端系统根移动终端与船舶一致性判断算法判别移动终端是否与注册船舶一致；然后在判断船舶是否在控制河段内，确定是否推送及时消息。图5中推送服务器向船舶A与船舶C推送的即时消息，而不会向船舶B、船舶D和移动终端A推送即时消息，船舶B、船舶D和移动终端A可以通过拉取的方式获得相关消息，从而体现出了根据位置服务的个性化指挥特点。移动终端与船舶一致性判断流程如图6所示。

3 数据服务结果及分析

数据共享服务使得移动终端能够根据自己需求，主动发出请求获取各个控制河段丰富的通行信息。同时，基于第三方推送服务使得管理者通过航道局服务器主动向目标移动终端发送信息，而信号台服务器则依据预先设置的触发机制根据移动终端的状态实时向其发送针对性的通行信号。通过分级管理机制，以拉取和推送相结合的方式有效的下达各种通知、命令和注意事项等信息。

本系统数据共享服务的Webservice服务器采用C#作为开发语言，SQL Server 2008作为数据存储管理工具，IIS作为服务器的寄主，移动终端用户面向安卓4.0系统以上版本，经测试移动用户能够实时的接收到控制河段的助航信息，收效良好，其主要界面如图7所示。

4 结语

本文针对控制河段助航信息服务系统中面向移动终端的信息服务的具体需求，通过设计航道局和信号台服务器，以分布式数据服务方式提供公共与个性的服务，运用Webservice技术与第三方推送技术以拉取和推送相结合方式满足移动终端对助航信息的需求。论文介绍的方法和技术已在移动助航信息服务系统中实现，并在三角碛等控制河段进行了成功测试，测试结果显示移动终端信息服务满足实时性和个性化的要求。

参考文献：

[1] 毕方全，李修云，梁山等.控制河段智能通行指挥关键技术研究[J].中国水运（上半月），2016，（9）：38-40.

[2] 李良雄.基于AIS的控制河段智能通行指挥系统的设计及实现[J].水运工程，2014，（11）：39-43.

[3] 吕永祥. 长江航道局“十三五” 科技发展展望[J].水运工程 ， 2016， 511（1）：1-6.

[4] 李培远. 基于位置服务的控制河段助航信息服务系统的设计与实现[D].重庆大学，2015.

[5] 解世杰. 控制河段通行指挥系统中的分布式数据服务设计与实现[D].重庆大学，2015.