（控制理论与控制工程专业论文）港口船舶生产作业信息系统的开发和研究.pdf

p 毒 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 签名：王礴 日期：z o i i s e 2 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供 信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ： 王蹲 导师( 签名) 暂勃吒 日期 z o l l - z 采用分层、组件化的设计理念进行架构设计。 整体架构提供清晰的职责划分，不同的职责由不同的服务或组件实现； 整体架构支持水平和垂直扩展，从而满足将来业务需求增长的需要。 对外来数据进行预处理。 由于系统会接受或采集其他系统如现有信息系统或港外其他机构信息 系统的数据，对这些数据的处理将在存储这些数据前进行处理，减轻服 务器端负载。 实现与集团现有信息系统的数据对接。 在充分考虑数据安全性的前提下，使用o r a c l e 公司提供的透明网关技 术，实现跨网关数据远程访问。 提供一套相对完整的系统对外数据接口。 在这套数据接口中，本文所研究的船舶生产作业信息系统将封装j m s 和f t p 的访问方法。通过这套数据接口，平台可以方便地与集团内外的 其它业务系统进行即时数据交互。 考虑数据的安全存储， 对数据库进行操作时，为应对可能出现的逻辑漏洞或人为误操作，建立 完善的数据回滚机制。 考虑数据的安全访问 多数模块访问数据库时同时对多个表进行操作，为防止网络环境和客户 端硬件对数据访问造成的延迟等问题，在存储过程中加入事务提交机 制。 对于涉及多个相关表的数据库操作中，为了提高检索效率，在船 舶生产作业信息系统中将使用数据库的存储过程来实现。但是为降低将 来系统维护上的复杂度，将会严格控制存储过程的使用范围。 3 1 武汉理工大学硕士学位论文 4 2 系统总体设计 4 2 1 系统总体构架 在企业级，总体架构描述了系统整体的目标和管理方法，定义了主要的系 统特征和系统需求，并对i t 架构提出了功能与设计的要求。 在港口船舶生产作业信息系统的开发中，通过总体架构的设计，在逻辑上 抽象出了系统每个组件的结构，明确了每个组件的职责及他们之间的通信关系。 基于此架构，客户端g u i ( g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ，图形用户界面) 开发与后端 业务逻辑功能开发可以方便地根据业务需求展开，而整个架构对于前端界面和 后台功能的开发是透明的。为了实现船舶生产作业信息在全港内的共享，系统 拥有对分公司设备或生产线监控系统数据库的访问能力。此外，港口船舶生产 作业信息系统本身需要有数据库，在完成对其他信息系统数据的处理后，可以 将结果存储至该数据库中供查询，这样能够实现对信息的集中管理m 1 。为了实 现港口信息的透明化，提高同相关部门的信息交互效率，系统能够同港口业务 相关部门如海关、边检等部门信息共享。 港口船舶生产作业信息系统的系统架构如图4 1 所示。 图4 - 1 系统构架图 港口船舶生产作业信息系统是一个功能集成度高的信息系统，能够整合港 口现有的一些现场设备或生产线监控系统，图中的分公司门机单机考核系统、 3 2 武汉理工大学硕士学位论文 矿石码头集中监控系统。在集团总调度中心层，系统为操作人员提供船舶预报、 各类计划制定、船舶在港动态查询、旬度计划自动更新等功能，这些功能里一 部分需要访问船舶生产作业信息系统数据库，如船舶预报功能中，总调度中心 所预报船舶的申请表内容信息存储在船舶生产作业信息系统数据库，另一部分 需要访问分公司数据库，如船舶在港动态模块通过三分公司门机单机考核系统 采集三分公司的门机作业数据，实现船舶在港动态页面作业信息的实时更新； 在分公司调度层，各分公司信息系统通过访问船舶生产作业信息系统数据库来 获取集团总调度中心下达的信息，如船舶预报信息、单船作业计划、昼夜作业 计划等。分公司调度所制定的工班作业计划将上传至船舶生产作业信息系统数 据库，总调度中心对比计划与实际作业的符合度，实现对现场作业的集中控制； 在分公司已建立的设备或生产线监控系统，这些子系统将采集的数据上传至本 公司数据库，为船舶生产作业信息系统提供现场实际信息。通过数据库互访， 实现船舶生产作业信息系统对港内已建立信息系统的整合和生产信息的共享。 通过数据库技术实现三层信息系统间信息的共享，使港口生产作业信息系 统能够对整个港口集团生产的监控，全面实现信息化管理。 4 2 2 系统结构 经过前文中对目前两种主流的信息系统结构c s 和b s 的介绍和分析，可 以得出以下结论：c s 结构的优点是客户端响应速度快。这个优点主要是借助于 个人电脑的强大功能，将多数功能在客户端处理之后再提交至数据库服务器， 从而减少了与服务器的交互次数。而缺点则有以下几个。第一个是该结构主要 适用于局域网。信息传递手段的增加和改进导致信息的重要性愈加为人们所重 视，所以对信息的保护措施更加完善，而该结构下对远程访问数据需要特殊的 技术。第二个是需要在每个客户端安装软件。客户端分布比较分散时，将导致 维护工作大增，不利于节约成本。第三个是对客户端操作系统的限制，由于开 发工具的种类和版本差异，客户端软件极有可能无法在某些操作系统环境下运 行。同样，b s 模式的优点显而易见，不需安装特定软件，只要计算机可以连接 i n t e m e t 就可以使用信息系统，维护方便。b s 模式的缺点有以下几个。第一个 是响应速度不稳定。由于对大部分数据的处理需要与服务器进行交互，用户所 处的网络环境会直接影响客户端的响应速度。第二个是对信息的保护程度不高。 因为b s 模式必须依靠广域网来实现，所以对信息安全的控制力较弱。第三个 3 3 武汉理工大学硕士学位论文 是应用程序服务器端数据负荷较重。因为所有浏览器的数据请求全都要求服务 器端响应，所以服务器端的应用程序服务器必须保证稳定运行。 某港已经在其内部建立了计算机域，对全集团的计算机进行了控制，相当 于组建了一个局域网络，同时相关部门对响应速度有较高的要求，综合考虑到 设计人员对c s 模式软件的编程较为熟悉，所以本文所设计的港口船舶生产作 业信息系统采用c s 模式作为系统构架。 系统涉及大部分港口业务流程，面向集团与分公司，为考虑系统安全性和 易操作性，按业务流程对系统进行模块化页面设计，对部分分公司特有业务流 程单独设计页而。成功臀录系统后界而如下图4 2 所示。 图4 - 2 系统主界面图 系统使用左侧导航栏和上方工具栏为用户提供各模块的快速入口，各模块 操作界面将在右侧显示，用户通过导航栏或工具栏在不同模块间切换操作。其 中昼夜计划、单船计划和工班计划模块，由于分公司作业实际情况不同，系统 为其设计不同的操作界面。下方显示当前登录用户信息，记录用户持续登录时 间。 4 2 3 系统开发工具选择 由于该港绝大多数计算机使用微软的操作系统，并且开发人员之前对微软 武汉理工大学硕士学位论文 其他软件开发工具如v c 6 0 较为熟悉，曾经参与编写以c + + 为编程语言在v c 6 0 下的应用程序，采用微软的产品可以缩短对新软件的熟悉时间，加快项目进度。 v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 为访问各种数据库如s q ls e r v e r 、o r a c l e 设计了专门的类，实 现对数据库的多种复杂操作。v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 具有以下特点。 1 ) 快速的应用程序开发 为了帮助开发人员迅速创建先进的软件，v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 提供了改进的 语言和数据功能，例如语言集成的查询( l i n q ) ，各个编程人员可以利用这些功 能更轻松地构建解决方案以分析和处理信息。 2 ) 高效的团队合作 v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 提供了帮助开发团队改进协作的扩展和改进的服务项 目，包括帮助将数据库专业人员和图形设计人员加入到开发流程的工具。 综合考虑，设计人员使用微软公司开发的v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为系统开发 工具。 4 2 4 数据库设计 当今所有的信息系统都会提出对数据的存储要求，数据存储不仅满足人们 重现信息的需求，同时也是应用程序正常运行的有力保障，可以说是信息系统 的灵魂，而在当前对数据的存储是数据库实现。所以数据库的设计是否合理将 直接影响到整个系统性能的优劣、系统开发效率的高低以及系统的可维护性。 要设计出合理的数据库，首先要对系统所需要存入和读出的数据进行逻辑 上的分析，数据库内的表并不是像一张张e x c e l 表格那样彼此孤立的存在于数据 库之中，因为数据之间在逻辑上有着业务上的联系，所以数据库中存储数据的 字段、表之间也需要建立相应的联系。数据库内表的内容和表之间关联是由实 际的数据需求所确定，所以设计人员必须对该港的数据需求有着清晰的认识。 通过在该港的调研，某港建立港口船舶生产作业信息系统对数据操作方面 的要求如下： 1 ) 实现对船舶进出口岸申请表详细内容的存储，根据信息是否为固有信 息分别存储。 2 ) 根据历次到港船舶的固有信息建立船舶资料库，船舶第一次到港提交 进口岸申请表后更新该资料库。 3 ) 实现对船舶预报、靠泊计划和锚地计划内容的存储。 3 5 武汉理工大学硕士学位论文 4 ) 实现对作业计划内容的存储。包括各分公司工班计划和昼夜计划。 5 ) 实现对旬度计划内容的存储。同时建立完善的修改和历史再现机制。 6 ) 实现对靠港船舶在港作业信息的存储。 7 ) 实现对船舶离港后作业效率评估信息的存储。 8 ) 实现对用户权限、基本信息、历史操作的存储。 9 ) 实现对船舶作业效率的评定标准及参数的存储。 结合以上需求可知，系统中需要存储的数据繁多而且数据之间联系紧密， 所以需要将数据按需求分别存储在不同的表内，然后按照数据之间的逻辑关系 为各表创建主键和外键。 首先需要对不同的船舶进行区分，因此系统在船舶提交申请表时为其提供 一个独一的申请表编号，第二，船舶进港后可能会出现依次在多个泊位作业的 情况，所以，数据库内大部分表以申请表编号和移泊次数作为主键。由于船舶 从进港到离港，需要依次出现在船舶预报、靠泊计划、锚地计划、旬度计划中， 根据船舶在港状态将船舶显示在不同的模块界面内，因此，在数据库中设计一 张预报一句度计划表，以申请表编号和移泊次数作为主键，包含各种船舶的基 本信息、货物的基本信息、计划信息等，使用船舶状态字段来确定船舶应出现 在哪个界面。 不同公司作业计划格式不同，但作业计划的对象都是船舶，所以保存作业 计划的数据库表以计划制定日期、申请表编号和移泊次数作为主键，保存作业 计划内容，同时建立标识计划状态的字段、依次确定计划是否通过审核和批准。 为固定信息建立数据字典，如货类信息，首先按货物大类进行区分，之后 根据状态、产地等条件细分，建立货类代码与货类名称对应的数据字典，其他 表涉及货类的字段使用代码，这样既有效降低了数据的增长率，也减轻了数据 库维护的难度。 对用户权限的管理，建立用户表、职位表和权限表，使用户对应职位、职 位对应权限，充分利用数据库表的外键。在权限表内使用权限代码标识权限内 容，有利于用户权限方便数据库表的维护，也方便编程人员编写和维护权限控 制代码。 下面列出其中一张表的内容说明所设计数据库内的表的结构，如表4 - 1 所 示，表名为f o r c a s t ，主键为申请表编号、移泊次数。 表4 1 船舶预报旬度计划表 代码数据类型名称 3 6 武汉理工大学硕士学位论文 b e r t h c h a r ( 3 ) 泊位& a n c h o r f a t e c h a r ( 1 )去向 4 3 异构数据库访问功能实现 按某港对数据共享的要求，本文所设计的港口船舶生产作业信息系统需要 3 7 武汉理工大学硕士学位论文 对集团下属分公司设备或生产线监控系统的数据库进行访问，而分公司设备或 生产线监控系统数据库与港口船舶生产作业信息系统数据库并不处于一个局域 网内，这就涉及到数据库远程访问和安全控制。同时，由于设计理念等差异， 这些分公司的信息系统所使用的数据库与当前构建的港口船舶生产作业信息系 统所使用数据库为不同厂商的数据库系统，所以，在构建此港口船舶生产作业 信息系统时需要解决异构数据库的访问问题。 港口船舶生产作业信息系统所使用o r a c l e 9 i 数据库( 以下称“主数据库”) ，而 港口船舶生产作业信息系统需要访问的分公司系统使用s q ls e r v e r2 0 0 8 数据库 ( 以下称“子数据库”) ，根据用户需求，子系统不需要访问港口船舶生产作业信 息系的数据库，所以只需要实现o r a c l e 对s q ls e r v e r 的访问就可满足用户需求 【3 7 】 o 获取子系统数据库所在服务器的i p 地址后，首先配置主数据库的o d b c 数 据源，在配置过程中选择需要访问的子数据库，自定义数据库服务名为 “t e s t d b l i n k ”。在此之后配置o r a c l e 数据库的异构服务文件，修改o r a c l e 安装 目录下的h s ( 异构服务，h e t e r o g e n e o u ss e r v i c e s ) 文件夹下的i n i t r e f o m e r o r a 文件， 修改该文件来初始化异构服务，文件修改为： h sf d sc o n n e c ti n f o = r e f o m e r 撑异构服务连接信息设置 h sf d st r a c el e v e l = 1 6撑异构服务跟踪级别设置 完成异构服务初始化配置后，为了使主数据库可以监听子数据库，需要将 之前为子数据建立的o d b c 服务加入至主服务器的监听序列内，修改o r a c l e 安 装目录下l i s t e n e r o r a 文件，新增监听服务方法为在l i s t e n e r o r a 文件增加以下内容： ( s i d _ d e s c = ( s i d = 撑需监听的服务名，为之前自定义的n a m e t e s t d b l i n k 数据库服务名 ( o r a c l eh o m e = d ：o r a c l e o r a 9 2 ) 撑指定本机的o r a c l e 安装目录 ( p r o g r a m = h s o d b c ) 撑指定为异构服务 ) 将子数据服务加入监听列表后，应对此服务的具体属性进行配置，修改修 改o r a c l e 安装目录下t n s n a m e s o r a 文件，新增对之前所建立的子数据库服务的属 性设置，方法为在t n s n a m e s o r a 文件增加以下内容： t e s t d b l i i l k =群需要设置的数据库服务的服务名 ( d e s c r i p t i o n = 3 8 武汉理工大学硕士学位论文 ( a d d r e s s _ l i s t 2 ( a d d r e s s = ( p r o t o c o l = t c p ) ( h o s t = 1 0 1 1 2 4 1 3 ) ( p o r t = 1 5 2 1 ) ) 撑 指定数据库服务的协议、服务所在的i p 地址( 如果是本机则写l o c a l h o s t ) 、监 听端口 ) ( c o n n e c t _ d a t a 2 ( s i d = t e s t d b l i n k ) ) ( h s = o i o ) 撑需要设置的数据库服务的服务名 撑是否异构服务，o k 代表是 这样就完成了对子数据库服务的服务属性配置。由于o r a c l e 的监听服务是 随o s ( 操作系统，o p e r a t i n gs y s t e m ) 启动，启动时根据l i s t e n e r o r a 内容对其中的 服务进行监听，启动后并不实时查询l i s t e n e r o r a 内容是否更新，所以，需要重新 启动o r a c l e 的监听服务以便新加入的服务可以被监听。重新启动o r a c l e 的监听 服务并测试子数据库服务t e s t d b l i n k 是否处于被监听状态。确定子数据库服务 处于被监听状态后，使用o r a c l e 客户端创建对于子数据库的数据库连接。成功 创建连接后，就可以在o r a c l e 内的存储过程中使用该连接来访问子数据库3 。 创建连接语句和查询子数据库数据操作如下： c r e a t ed a t a b a s el i n km y d b l i n kc o n n e c tt ou s e r i di d e n t i f i e db yp a s s w o r du s i n g t e s t d b l i n k ； 创建一个子数据库的连接，连接名为m y d b l i n k 。使用该连接然后按照异构 访问规则编写查询语句或存储过程即解决了异构数据库的远程访问问题，使得 港口船舶生产作业信息系统可以顺利的对之前的建立信息系统整合。 以下对部分功能模块的设计与实现进行介绍。 4 4 部分功能模块设计 某港口船舶生产作业信息系统设计功能有：船舶进出口岸申请表填写，船 舶调度功能，作业计划编排功能，船舶在港动态显示功能，船舶效率考核，系 统维护功能，用户权限控制功能，历史操作记录功能。部分功能含有子功能模 块。整个系统的功能结构如图4 - 3 所示，下面对各模块功能和开发中遇到的问 3 9 武汉理工大学硕士学位论文 题及其解决方案进行介绍。 4 4 1 用户登录模块 图4 3 系统功能结构图 该模块主要功能是验证用户名与密码正确性。成功登录后从数据库读取该 用户的权限，根据权限对该用户开放系统功能，在界面下方显示当前用户名及 职位，记录用户登录时长，长时间无操作则退出系统。 建立安全机制，使用代码限制错误登录次数。错误输入密码超过3 次时， 系统将该账户冻结一段时间，使其无法登录系统。登录安全控制机制如下图所 示 武汉理工大学硕士学位论文 图4 - 2 登录安全机制流程图 4 4 2 船舶进口岸申请填写模块 该模块主要为船舶代理人提交电子船舶进口岸申请表提供填写界面，提供 申请表的查询和打印功能。 问题及解决方案：所有进港船舶必须填写船舶进口岸申请表。该页面需要 用户输入大量信息，其中部分信息为数字类型信息。因此，在此模块内待解决 的问题有两个：提高用户输入效率和保证输入的数据合法。 1 ) 提高用户输入效率问题的解决方案： 通过调研得知，大部分船舶并非首次来港作业，船舶进口岸申请表中需填 的一些固定信息没有改变，如船舶基本资料。因此，系统为用户提供“先查询一 后填写 机制，即用户可以将查询结果中基础信息直接复制到填写界面中相应 位置，在提高输入效率的同时保证了输入准确率。系统在申请表填写界面使用 t a b c o n t r o l 控件，建立两个标签栏，分别为用于申请查询和新增申请功能。非首 次填写进口岸申请表的船舶填写进口岸申请表时，首先查询到本船历史申请表， 确认信息无需修改并新增后，系统通过改变t a b c o n t r o l 控件的s e l e c t e d t a b 属性 使标签栏的新增申请标签前台显示，同时将查询结果赋给新增申请标签内对应 4 1 武汉理工大学硕士学位论文 t e x t b o x 等输入控件的t e x t 属性，完成标签的跳转和查询结果的复制汹1 。 2 ) 保证输入的数据合法问题的解决方案： 船舶进口岸申请表要求提供大量的数字、日期信息，为保证输入的数据合 法，可以通过以下三种手段：a ) 使用1 ) 中复制查询结果的机制；b ) 设置输入控 件的属性，不影响软件运行效率；c ) 为控件编写验证代码，占用部分系统资源。 对于首次来港的船舶，无法使用“查询一后填写 机制，所有信息需要人工 录入。在此，设计人员可以通过设置控件的属性来做一些简单的控制，如输入 内容长度控制中，i m o 号码不能超过7 为，设置t e x t b o x 的m a x l e n g t h 属性为 7 。一些更复杂和精确的控制，通过代码实现，如输入内容格式控制中，船舶宽 度应小于1 0 0 且最多精确到小数点后两位，船速应为1 至1 0 0 间的整数，设计 人员通过使用正则表达式对输入数据格式进行验证。 正则表达式由一些普通字符和一些元字符组成，用来描述或者匹配一系列 符合某个句法规则的字符串的单个字符串。在很多文本编辑器或其他工具里， 正则表达式通常被用来检索和或替换那些符合某个模式的文本内容。如船舶宽 度小于1 0 0 且最多精确至u j , 数点后两位，验证船舶宽度的函数如下， p f i v m eb o o li s n u m b e r 4 2 ( s t r i n gt e x 0 s y s t e m t e x t r e g u l a r e x p r e s s i o n s r e g e x r e g l = n e w s y s t e m t e x t r e g u l a r e x p r e s s i o n s r e g e x ( ” 1 9 】 o - 9 】 o ，1 ) ( 0 9 】 l ，2 ) ? $ ”) ；创建验证小于1 0 0 且最多精确到小 数点后两位的小数的正则表达式，并验证填写内容 r e t u l t lr e 9 1 i s m a t c h ( t e x t ) i t e x t t r i m 0 一”； 4 4 3 船舶预报管理模块 该模块主要为操作人员提供对未靠泊船舶信息的编辑功能，为船舶的靠泊 和作业建立信息基础。该模块分为船舶预报和在锚状态两个子模块。 1 ) 船舶预报 成功提交了船舶进口岸申请表的船舶将出现在该模块下的船舶预报操作界 面，操作人员可以对船舶进行预报处理，包括编辑货量、预计作业公司、预计 作业泊位等信息。分公司能够查看停靠本公司船舶的预报处理结果，以便分公 4 2 武汉理工大学硕士学位论文 司能够在一定程度上把握总调的船舶调度计划。 问题及解决方案：部分船舶可以由集团调度先为其安排靠泊事宜，后填写 申请表，这类船舶只提供一部分船舶信息、载货信息，进口岸申请表内要求填 写的信息大部分未提供，由于提交进口岸申请表时系统才能够为船舶在数据库 内确定唯一的主键，而没有主键的船舶无法进入系统的船舶处理流程。 系统为处理这种特殊情况，在数据库中创建单独的数据表，存储此处提交 的船舶信息，使这条船舶记录能够进入船舶预报阶段。当该船在船舶进口岸申 请表提交界面填写船舶进口岸申请表时，之前添加的信息不完整的船舶记录将 被自动移除，该船舶记录进入船舶进港调度流程。 2 ) 在锚状态 该模块下的在锚状态子模块负责对目前在锚地船舶的操作，编辑船舶去向， 使其靠泊、离港等。 问题及解决方案：多数船舶在进港前要在锚地停留，船舶经由锚地有多种 去向，选择不同的去向需要填写相应的信息。用户在使用时会出现去向与填写 的信息不匹配的问题。为解决该问题，设计人员使用c o m b o b o x 控件为用户提 供多种去向选择，根据所选择去向不同，为c o m b o b o x 的s e l e c t i n d e x c h a n g e d 事件编写相应函数，当用户选择不同的去向时，改变相应信息输入控件的v i s i b l e 属性，达到控制其是否可见的目的，有效避免用户的误操作。函数部分代码如 下。 p d v a t ev o i dd d p r e f a t e _ s e l e c t e d i n d e x c h a n g e d ( o b j e c ts e n d e r , e v e n t a r g se ) i f ( t h i s d d p r e f a t e t e x t t o s t r i n 9 0 一”直靠”i i t h i s d d p r e f a t e t e x t t o s t r i n g ( ) 一”改港”) 获得用户选择的去向并判断 t h i s 1 b a n c h o r v i s i b l e = f a l s e ；控制信息输入控件是否可见 t h i s d d a n c h o r v i s i b l e = f a l s e ；控制信息输入控件是否可见 t h i s d d a n c h o r s e l e c t e d v a l u e = 毒； ) 4 4 4 计划管理模块 该模块的功能是对提交了船舶进口岸申请表的船舶进行离港前的全程管 理，管理该船舶的靠泊、移泊、移锚、制定作业计划等操作。船舶提交进口岸 申请表后，该船舶会出现在系统的船舶调度模块的界面内。操作人员可以对该 4 3 武汉理工大学硕士学位论文 船进行靠泊操作，即直接靠上泊位，进入等待作业开始；也可以对该船进行移 锚操作，即由于泊位紧张或其他原因，船舶并不进港而是先在某个锚地停留一 段时间；若该船已经在泊位作业，则可以对该船进行移泊位操作，因为不同泊 位的吨数不同，部分船舶需要首先在大吨位泊位进行减载，之后再移动至其他 泊位进行作业；船舶靠上泊位开始卸货后，人员可以使用本系统制定该船舶的 昼夜计划、单船计划和工班计划。作业计划将下达至作业单位指导现场作业。 下面对此功能包含的子模块功能进行介绍。 1 ) 旬度计划 制定本句度的船舶计划，帮助管理人员形成对一旬度期间内船舶靠泊离泊情 况的整体把握，提供图形和表格两种显示模式。 问题及解决方案：按集团调度中心人员要求，系统需要解决图形化显示旬度 计划的问题，即将船舶及其部分信息( 中文船名、货类、货量、预计靠泊日期 和预计离泊日期) 按靠泊时间由早至晚的顺序有下至上的排列在泊位上，本系 统组建前，集团总调工作人员使用e x c e l s l 定旬度计划，详情如图4 3 所示。浅色 单元格代表船舶，深色单元格代表泊位，其他单元格内容为其下方船舶的相关 图4 3 旬度计划详细图 设计该模块过程中，使用动态创建控件的技术解决该问题。使用b u t t o n 控件 代表船舶，设置其t e x t 属性显示船名，使用t e x t b o x 控件代表泊位，设置其t e x t 武汉理工大学硕士学位论文 属性显示泊位号码。用户提交图形化显示旬度计划的请求后，系统首先清空旬 度图形化显示界面，为创建“船舶按钮进行初始化操作。系统按泊位查询数 据库，获取需各泊位上应显示的船舶及其信息，按船舶的预计靠泊时间排序， 根据界面定位函数，将这些信息依次赋值到动态创建的b u t t o n 控件和t e x t b o x 控 件，实现与e x c e l 相同的显示效果，并为b u t t o n 控件c l i c k 添加响应函数，用户单 击这些“船舶”时，将跳转至以表格形式显示的旬度计划，系统自动在表格内 将该船舶突出显示。设计思路如下图所示。 4 5 武汉理工大学硕士学位论文 ，、 ( 开始 删除之前创建 船舶 y 获得集团所有 泊位及其数量a 将已查询泊位 数量b 置零 图4 - 4 旬度计划图形化显示设计思路图 2 ) 昼夜计划 分公司调度制定昼夜作业计划，安排该本昼夜作业船舶的作业详细内容， 昼夜作业计划指导工班作业计划的制订。 问题及解决方案：系统将该船在本昼夜三个班次的工班计划于此昼夜计划 武汉理工大学硕士学位论文 进行对比，确保计划的顺利执行。昼夜计划详细说明了昼夜计划内各船舶的基 本信息、载货信息、货物分舱情况、货物分票情况、船舶联系人信息、后场作 业计划、安全注意事项等。该计划内容大部分为文本描述，如安全注意事项和 后场作业计划。为最大限度减少用户输入量，设计人员经过对计划内的各项内 容进行了分析，舱口情况和分票情况两项信息可以接收标准输入。 对原昼夜作业计划中舱口情况和分票情况举例描述为：和谐沙漠：卸锰矿 3 6 5 5 0 吨，配舱情况：1 8 1 0 0 吨、2 空、3 8 5 0 0 吨、4 1 2 0 吨+ 11 0 0 0 啁g 、5 8 8 3 0 吨。货分7 票，票一：9 4 3 0 吨块矿，货配在1 、3 、5 舱，；票二：4 7 5 0 吨块矿， 货配在1 、3 、5 舱，票四：6 5 0 0 吨，块矿，货配在1 、3 、5 舱；票五：5 0 0 0 吨粉 矿，货配在4 舱：票六、七：6 0 0 0 吨粉矿，货配在4 舱。 可以发现，系统对配舱情况只需要获取舱口号码和货量，对分票情况只需 要获取票号、配舱、货量和货类，即可合成昼夜计划中对其描述，同时符合原 昼夜计划文本描述格式。因此设计的舱口情况和分票情况输入界面如图4 - 5 所 示。 舱口信况 总臌口 舱口号 货量二 分票售况 总摹数 图4 - 5 昼夜计划部分内容输入界面 3 ) 单船计划 制定船舶的单船作业计划，安排该船舶在港期间的装卸作业进度，使码头 公司对该船在港期间的作业进度形成整体认识。 部分船舶需要调度部门重点安排，如船舶吃水较深，进港后需尽快安排设 备和人力进行减载，防止落潮时船只搁浅。对此类船舶，分公司调度人员为部 分重点船舶制定船舶在港的作业安排、泊位安排、货物情况等信息，指定船舶 监控人，对其吃水进行严格监控。根据单船计划具体内容，单船计划内容输入 界面图4 - 6 所示。 4 7 武汉理工大学硕士学位论文 计蔑g 内容 船代联系人 货主联系人 作业泊位 完工吃水 注意事项 二二二二二 船懒电话 二二二二二 二二二 能躲电话 二二二 二 装髓 二二 作业舱口 二二 二二 本船姒 二二二 i 俱存 i l - - - - _ _ - _ _ - _ _ _ _ - _ _ 。_ 。- _ - _ _ _ _ _ - h _ 一 图4 - 6 单船计划内容输入界面 4 ) 工班计划 制定船舶的某个工班的作业计划，安排该船舶在此工班的装卸作业计划量和 机械的配给，对现场作业人员进行具体的作业安排。 问题及解决方案：由于集团下属各分公司之间存在业务和组建时间等差异， 各分公司的工班作业计划各不相同。以三分公司工班计划为例，其工班计划包 含在泊位作业船舶的装卸计划、转堆作业计划和疏运作业计划，装卸计划详细 安排了各作业使用的机械、人力和预计作业量，这导致输入项数量较大，当用 户面对过多输入框时，容易导致错误输入。通过对该工班计划内容的分析与现 场调研，设计人员在此使用多标签控件容纳输入控件，将输入信息首先按船舶 区分，再按作业类型( 装卸作业、转堆作业和疏运作业) 区分，以立体形式在 界面安放输入控件，使软件更人性化。三分公司工班计划输入界面如图4 7 所示。 图4 - 7 工班计划内容输入界面 工班计划是生产管理基础，内容与其后的生产动态模块联系紧密，对作业 人员的效率考核也产生影响，因此，设计人员为解决数据安全操作的问题，防 武汉理工大学硕士学位论文 止因为网络等原因发生的数据丢失，操作工班计划内容时使用数据库事务机制， 确保数据安全操作。 数据库事务( d a t a b a s et r a n s a c t i o n ) ，是指作为单个逻辑工作单元执行的一系 列操作。事务处理可以确保除非事务性单元内的所有操作都成功完成，否则不 会永久更新面向数据的资源。通过将一组相关操作组合为一个要么全部成功要 么全部失败的单元，可以简化错误恢复并使应用程序更加可靠1 。 在保存或修改工班计划时，需要向多张表内更新数据，分别执行i n s e r t 、d e l e t e 和u p d a t e 查询语句，未使用数据库事务机制时，若某一次查询失败，此次查询之 前的查询操作都已执行，其后面的查询执行可能无法找到操作数据，导致保存 或者修改工班计划失败，甚至导致生产动态模块出现逻辑错误。引入数据库事 务后，将这些查询操作指定为一个事务，当且仅当所有查询操作成功执行，数 据库才接受这些查询操作对数据进行的修改，否则，事务将启用数据回滚机制， 保持数据库中信息为操作前的状态。 4 4 5 生产动态管理模块 在本模块中，系统为集团总调度提供了全港船舶生产作业的动态信息，支 持对历史作业内容的查询，提供对现场作业信息的详细查询。系统将船舶在港 生产作业情况处理为符合集团总调度要求的日况分析，并按操作人员查看习惯 对日况分析进行了图形化，支持动态更新。系统能够访问三分公司门机单机考 核系统数据库，总调度人员能够通过系统对三分公司门机作业信息进行查询， 支持总调度人员对门机信息的修改。该模块分为以下四个子模块： 1 ) 船舶作业动态 在该模块，要求操作人员在船舶开始作业前确认船舶的相关信息，为之后 的船舶作业充分准备。保存船舶各种相关作业信息，如载货种类、作业泊位、 移泊次数、船舶评定结果等，供操作人员查询。提供更详细信息的查询，包括 靠泊时间、计划装卸量等。 问题和解决方案：本系统未开发前，总调人员使用e x c e l 锘1 作船舶动态信息 表，所以，系统需按原e x c e l 格式显示船舶作业动态信息。该表格的表头分为多 个层次，如昼夜作业信息项下分为三个班次，各班次项下又有预装卸和实装卸 两项。为解决该问题，需要对v i s u a ls t u d i o 所提供的表格控件d a t a g f i d v i e w 进行 设置，在控件源代码，为常规的d a t a g r i d v i e w 控件的定义代码中加入t r e e n o d e 4 9 武汉理工大学硕士学位论文 控件，如晚班项下面有预装卸和实装卸两项，则通过以下代码实现。 s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e t r e e n o d el6 = s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e ( ”预装卸”) ；0 , 1 建”预装卸”分项 s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e t r e e n o d e17 = s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e ( ”实装卸”) ；创建”实装卸”分项 s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e t r e e n o d e18 = s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e ( ” 晚班 ( 18 0 0 2 4 0 0 ) ”， s y s t e m w i n d o w s f o r m s t r e e n o d e 】 t r e e n o d e l 6 ，t r e e n o d e l7 ) ；将两个分项归入晚班项下面 更多层次的复合表头可以依次类推，最后实现效果如图4 8 所示 昼夜 i 晚斑( j c 葡醛主五6 酊毒点班( 0 0 6 0 - 0 8 - 6 6 7 t 百斑丽i 葡酊 亟塞篷墅】兰! 堕垦j 墅蒌堕= 塞壁堕 ：塑蒌! ! ：叠黧墅 图4 8 复合表头效果图 n e w n e w n e w 2 ) 船舶作业信息编辑 该模块要求操作人员编辑船舶在港作业各种相关信息，如开工信息、完工 信息、门机作业信息、离泊时间等，以此对船舶作业进行评定。模块提供对更 详细信息的编辑，如货物比重信息，此项决定采用何种抓斗工艺；如抵港吃水 信息，此项决定是否采取抢水尺作业。系统提供对计划外作业门机的特殊处理。 操作人员可以根据现场作业人员上报对信息进行手工录入，也可以由系统 自动获取，人工录入将修正系统自动获取的信息。由于现场作业与作业计划可 能有出入，系统在此模块内提供对计划外作业机械的人工录入接口，确保实际 作业数据的准确性。信息一旦录入不能随意修改，如需修改须使用高权限用户 登录系统进行修改。 3 ) 日况分析 在该模块中，系统依据已完成作业量对作业进度进行估计，结合采集到的 分公司作业现场数据和人工录入的数据，提供二十四小时内在港作业船舶的作 业详细情况，包括作业进度、工时利用率、过程效率等。按操作人员查看习惯， 图形化显示船舶在港作业情况。在日况分析图形化界面，系统提供对历史日况 的查询功能。 该模块内对数据操作量较大，图形化时需要动态创建相当数量的控件和响 应时间，为提高该模块的加载速度，对数据库操作使用存储过程完成。由于存 5 0 武汉理工大学硕士学位论文 储过程是预编译的，并且经过优化后存储于s q l i 内存中，调用存储过程访问数据 库时无需再次编译，提高了数据访问速度。 4 ) 门机作业信息管理 该模块根据采集的现场作业信息，结合工班计划内容，计算参与作业门机 的运转效率、门机运转达标率和工时利用率，对门机作业情况进行评定，为操 作人员提供门机工作情况的参考。 4 4 6 系统管理与维护模块 本模块包括系统日志查询模块、考核参数维护和货类信息维护三部分。仅供 系统管理员和高级管理者用户能够使用，该模块的设计目的是提高系统的安全 性和自我维护能力，用户可以根据设计人员编写的使用说明操作该模块，实现 对系统及数据库的监控、管理和维护。日志查询模块详细记录个用户使用系统 时进行的操作，提高了系统的安全性和稳定性。考核参数维护和货类信息维护 两个模块实现了对考核参数、货类等数据字典表的前台界面维护，维护人员不 需直接进入数据库对这些表进行维护。 4 4 7 用户权限管理 本系统实现严格的权限管理，用户权限管理模块采用：用户一职位一权限的 模式来设计功能。系统在初始数据库中用户权限表是设置一个管理员用户和高 管用户，系统仅允许这两个用户使用用户权限功能，这样就提高用户权限的安 全性。根据与集团管理人员的交流，明确了职位、职位所对应的权限、各权限 对系统功能模块访问的差别。这样，在数据库中分别建立数据表来保存用户信 息、职位信息和权限信息。 将系统内可操作控件和受保护页面编制权限代码，使用数字来代表某按钮或 界面的使用权限，在各模块初始化时获取当前用户所拥有的权限代码，实现系 统对不同权限用户具有不同的开放程度。使用数据库外键约束技术，将用户信 息表、职位信息表和权限表链接为一个整体，能够完成对用户信息、职位信息 和权限信息的新增、编辑以及更复杂的操作。 4 4 8 船舶信息管理模块 模块实现了对历史在港船舶信息的查询，提供了对船舶资料库的更新功能。 5 l 武汉理工大学硕士学位论文 系统提供中文船名、公司、泊位、到港时间等查询条件、支持组合查询和模糊 查询，对查询结果提供导出和打印操作。分公司用户使用该功能时，系统默认 查询条件中公司为该用户所属公司。 4 5 小结 本章结合第二章对某港口业务和船舶生产作业信息化现状的分析，对港口 船舶生产作业信息系统的设计进行了整体概述，首先阐述了系统设计原则和思 路，之后详细介绍了系统结构，接下来对本系统后台的数据库设计进行了详细 描述，介绍了异构数据库访问问题的解决方案，最后对部分功能模块开发过程 中遇到的问题及其解决方案进行了详细论述。 5 2 武汉理工大学硕士学位论文 5 1 本文工作总结 第5 章总结与展望 本文结合港口船舶生产作业信息系统的实际需求，在n e t 平台下，对基于 c s 模式的港口船舶生产作业信息系统设计进行了研究。本系统使用c s 模式， 系统运行环境为w i n d o w s x p w i n d o w s 2 0 0 3 等，采用s q l s e r v e r 2 0 0 8 和o r a c l e 9 i 产品 作为管理数据库。系统为集团调度中心以及分公司调度部门提供了界面和功能 完善的操作平台，使港口的调度管理过程更加规范和准确，在集团总调度中心 和下属子公司之间实现信息共享，加快了港口的信息化进程，增强了企业的管 理水平和竞争力。 论文所完成的主要内容如下： 1 ) 分析了国内外主要港口的船舶生产作业信息化发展状况以及港口船舶生产 作业信息系统在港口中的应用情况，结合某港集团公司的船舶生产作业信息 化现状、业务特点。总结了该港对组建港口船舶生产作业详细系统的需求。 2 ) 根据分析得出的系统需求，提出了港口船舶生产作业信息系统的详细设计方 案以及后台数据库架构。 3 ) 分析各分公司之间需要共享的数据格式并对其进行适当修改，依靠设计具有 数据库远程访问技术实现数据共享，打破分公司之间的信息壁垒。 4 ) 对系统中的部分功能模块进行了详细的分析说明，介绍了开发过程中遇到的 问题及其解决方案。 5 2 对未来工作的展望 由于港口业务的复杂性和多样性，港口船舶生产作业信息系统不能完全包括 所有的港口生产环节，在系统以后的升级中，这些未考虑环节需要设计相应的 功能模块来实现。港口作为现代物流不可缺少的一个环节，其余其他企事业单 位关系密切，如港务局、进出口检验检疫部门、船代公司等，在这些企事业单 位中，一部分也已经实现了信息化，由于港口企业需要和这些部门进行数据交 换，所以，未来的港口船舶生产作业信息系统应集成对外部数据的外链功能， 5 3 羹 武汉理工大学硕士学位论文 同时，这些部门