【毕业学位论文】(Word原稿)船舶信息管理系统设计与实现-软件工程

摘 要 I 摘 要 随着通信技术和计算机技术的普及，为了提高船舶管理的效率，船舶管理信息化的需求变得日渐紧迫。 船舶管理系统开发的技术涉及到了计算机，通信学，信息学等多学科的相关技术。其中计算机学科一门又横跨了计算机网络，数据库等多个领域。而船舶信息管理又包含了非常丰富的内容。本文选择船舶信息为研究对象，在分析国内外船舶机务信息系统开发的基础上，利用 术，采用基于 术架构的解决方案， 设计和 开发了船舶信息管理系统。 本文 完成 了系统主要功能模块的开发，系统分为岸基系统和船基系统 ，为用户提供 了 船舶静态信息、物料信息、备件信息、 维修保养管理、 证书管理、航海资料管理、 安全质量管理、 海员信息管理等功能 ，提高了航运企业船舶管理信息化的水平。 船舶管理系统的成功建设，将会大大提高船舶管理的效果和效率，将会简化工作内容，并降低管理成本。 关键词： 船舶信息管理， I s of in to of to a a of of on of is a of of 录 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 文 背景 .题提出 .究现状 .究内容 .文的组织结构 . 2 章 相关技术 . 7 事 通 信 技术 .术 .术 .发环境和工具 . 架 . 面向 开发工具 C# . 005 数据库 .章小结 . 3 章 系统需求分析 . 15 统概述 .统总体目标 .统业务流程 .统功能描述 . 系统登陆 . 用户信息管理 . 船舶静态数据管理 . 设备备件、物料管理 . 船舶维修保养 . 船舶证书管理 . 安全质量管理 . 航海资料管理 . 船员管理 .章小结 . 录 4 章 系统设计 . 29 统架构设计 .统模块设计 . 网络平台设计 . 用户信息管理 . 岸基系统设计 . 船基管理系统设计 .键技术 .据库设计 . 数据 库设计描述 . 建立数据库表 .章小结 . 5 章 系统实现 . 50 统登录模块 .户信息管理 .舶静态信息 .件物料管理模块 .舶维修模块 .书管理模块 .全质量管理模块 .海资料管理模块 .员管理模块 .章小结 . 6 章 结论与展望 . 60 参考文献 . 错误 !未定义书签。 攻读硕士学位期间主要的研究成果 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 第一章 绪论 1 第 1章 绪论 文 背景 我国是一个海洋大国，海岸线绵长，目前海洋管理的有效手段依然缺乏，船舶依然是依法进行海洋管理，维护我国海洋权益的必要载体。由于海洋的特殊性，船舶的安全和各方面的供给都和陆上交通有很大的差别，怎样对出海船舶进行有效的管理是目前海洋监管部门面临的一个重大 课 题。 有关 机构 为了确保船舶的正常运营， 从不同的角度制定 了一系列 规范条例 和 实施条例 ， 船舶 运营时必须遵循 。例如： 中国船级社引 自 国际船级社协会 (计划保养系统 (l；上海远洋运输公司等单位参 于 制定的船舶维修保养体系 (由国际海事组织在 1974 年国际海上人命安全公约中新增的第九章“船舶安全营运管理”中的则， 都 体现了船舶安全管理的重要性 1。尽管在 实际 安全管理过程 时候，不同的机构采取的方法不同，如 则的 贯彻 ， 实施等，但所有船舶管理过程实施 中，都有对 信息化管理的要求， 换句话说 ，船舶安全管理现代化所必备的条件 之一就是船舶 信息化管理。 题提 出 我国自从加入世界贸易组织后，航运需求增长非常快，在世界各主要航道上 ，每天几乎都有运营 着 数千艘 各式 船舶 2。运营企业 、 船舶工作人员每天 面对需 要处理 的 很多信息， 常常忙不过来，顾此失彼。为了确 保航运 工作 正常进行，单凭个人 能力分析 决策的方法已 很难 满足当 前船舶运营 快速发展的需求 3。 为了提高船舶管理过程的效率， 一个有效 方法 就是 加快船舶管理信息化，船舶管理信息化同时还能使机务管理工作更 加 趋 向 科学化 4。国内的航运企业 逐渐认识到 利用计算机技术进行船舶机务管理的重要性，很多企业要么与国内的软件开发公司合作开发的 信息管理系统 ， 要么从国外引进产品化的机务信息管理系统 。 然而各航运企业 的 管理模式存在差异，这些系统不能满足企业 的所有 需求，因此研究和开发船舶信息系统成为很有必要的一件事。 第一章 绪论 2 船舶信息管理系统建成后，可以极大地提高船舶的管理水平。其建设意义和作用主要体现在如下方面： 增强船舶的安全性。传统的管理方式在船舶离岸后就很难进行完善的管理，一旦船舶发生故障也不能进行详细的计划指导，使得海上航行船只的风险很高。现代化的船舶信息管理系统引入后，船舶的信息能及时地反馈给岸上的管理系统，一有异常情况就能及时地调动紧急预案能大大降 低危险发生的机会 5。 决策能力的增强。传统的管理方式只能为海域管理者提供简单的数字，而且由于诸多的数据采集过程都是由人工进行，错误难免 6。船舶信息管理系统采用现代化的海域管理技术，能根据实际情况生成各种直观的图表，为管理者做出正确的角色提供了更强大的技术支持。 保障执法船舶的设备运行状态。船舶信息管理系统的船基管理部分能对船舶的各种关键设备的状态进行实时的监测当有故障或者异常情况发生时能及时地做出故障判断并通知船上的船员，并同时将相关信息备份到岸基系统，以保证后续援助工作的进行。船舶信息集成能够强化 船舶航行安全。 总之， 研究和开发 船舶信息管理系统具有十分重要的意义，是船舶 运营现代化发展的新目标之一。船舶信息管理系统的关键技术 是 信息共享 ，这一技术集中体现了该系统的 功能和效益。利用有用的信息集成，船舶信息管理系统可以做到信息共享，最终 实现船岸一体化的信息交换 。 该 系统实现后，利用信息共享 技术，可以 对 船舶 运营 和管理 产 生 巨大 的改善，研究和开发船舶信息管理系统对于国防建设也具有重要意义 ， 可以大大提高海军舰船 的 操纵能力和生存能力，增强指挥自动化的程度。 究现状 由于历史原因，国内船舶 运营 的管理 水平 仍然处于落后的状 态 ， 对海事船舶的管理仍然大量依靠人工操作来完成。在信息技术迅速发展的今天，手工管理已经难以应付现在爆炸式增长的信息量，信息的传输速度也难以跟上社会发展的需第一章 绪论 3 要。虽然目前通讯业发达，手机等无线通讯迅速发展。但是船舶的管理远远超过这些常规通讯设备的能力范围 7。为了提高海事船舶的综合管理能力，利用现代信息技术和先进的管理理念，建设一套符合海监船舶管理要求的管理系统，是必不可少的 8。 在国内 ，目前 有两 套比 较成熟的软件系统，一个是上海海事大学和中国远洋运输集团早期合作开发的 统 9；另一个是大连海事大学与中国远洋运输集团合作开发的 洋船舶及货物运输在线监控系统） 10。这两 套系统 适用范围较小 ，因为都 是按照中远集团的工作流程 和管理模式 设计开发的。 而我国国内航运企业飞速发展，在船舶管理方面积累了很多经验，形成了 独立的一套船舶 管理模式， 因此必须因地制宜， 研究 和 开发适合的软件。 究内容 本文基于船舶信息管理系统的需求，设计并实现了船舶信息管理系统， 采用了当前流行的模式进行系统架构设计，并对船舶信息管理系统情况进行了广泛的调查和研究，分析了几种当前流行的管理系统的业务处理方法，最终确立了本系统的业务流程。在数据库系统的搭建过程中，使用 种数据库开发工具，全名为 进行数据库系统的数据创建工作。为了确保数据的安全性，我们采取了以 框架，用 C# 编程代码与 005 相配合完成数据库管理功能。 C#语言具有代码易读、易懂且可维护性良好，用户 面设计快捷、便利，代码执行效率高等的优势，因此使用它 作为开发本系统的重要开发工具。本文所设计的船舶信息管理系统实现了船舶管理、物料管理、船员管理以及证书管理等多项功能。 为了保证上述功能的顺利实现，本项目开展以下几项功能的研发工作： （一） 船舶管理 第一章 绪论 4 通过本模块管理人员可以获知船舶各系统设备的详细情况，并可在对设备的运行进行动态维护、管理。设备运行管理分为设备概况、设备库存备件、设备运行计时、设备运行工况、设备任务以及图形。 备件管理主要用于备件的注册与管理，备件管理与设备管理是紧密相联结合的。 物料管理是以船用司多供应申请指南（ 代码标准，同时结合 修保养系统，建立起来的物料管理系统。通过此功能管理人员可进行物料类型、物料基本信息及图形等管理。 （二） 船舶维修保养 根据需要，预先设定的设备维修保养周期，系统将会自动生成设备维修保养工作卡，或者根据需要生成临时工作卡。根据工作卡的要求，完成维修工作后，轮机管理人员可以将工作过程中的各项记录（例如：维修记录、人员安排情况、测量记录、备件消耗情况）向系统进行汇报，完成工作报告后，系统自动进行保存，自动完成备件库存量的的扣减，并自动生成新的工作卡。船舶维修保养由设备管理，工作 卡管理、首排与自动翻转，年检、中间检、特检、循环检验管理等部分组成。 （三） 船舶证书管理 船舶证书管理用于对船舶的各类证书进行有效的管理，它既对有效证书进行管理，也对过期证书进行管理。船舶证书管理功能根据用户输入的证书颁发日期、证书有效期、证书预警期，自动计算出证书的到期日期、预警日期，并用不同颜色显示。此外，船舶证书具有自动预警功能，一旦船舶证书有效期进入预警期或者船舶证书过期，系统都将会出现提示窗口，管理人员可根据提示进行处理。船舶证书管理由以下部分组成：船舶证书注册、船舶证书管理。 （四） 船员管理 用于船舶船员进 行日常管理。主要功能包括：船员基本信息、证书、培训记录、上岗记录、调配、船员工资、补贴、船员服务历史记录等管理。通过通信系第一章 绪论 5 统，该部分信息内容与管理信息系统（岸用部分）保持同步。因此，本模块主要功能是船员管理信息的查询。 船员海上资历查询：主要完成船员的海上资历的查询、打印。 船员证书查询：主要完成船员培训证书、适任证书、海员证书等查询、打印，并对即将到期船员证书进行提示。 船员服务历史记录：主要用来管理曾经在本船服务过的船员历史记录，具备添加、查询、打印等基本功能。 现代化的船舶管理将计算机网络技术、数据库 技术等集成到船只管理中。系统通过岸基系统和船基系统的通信对船舶的备件、物料采购、油水消耗、库存管理，维修保养计划等船舶的相关状态和信息进行实时的采集；并且利用计算机网络技术大大降低传统的通过卫星进行通信的高昂成本；使得对船舶进行跟踪管理成为可能，大大提高了船只运行的安全性。系统采用的是先进的分布式结构，这样岸基系统和船基系统之间能方便的进行通行，通过采取统一的通信协议，岸基系统和船基系统各自的变化都不会对对方产生影响。 文的组织结构 本论文共分为六个章节进行阐述： 首先作者在第一章中对本论文的研究背景进行 介绍，同时提出问题，介绍为何要开发本系统，通过国内外研究现状来阐述开发本系统的意义所在。 其次作者在第二章中介绍了本论文在设计中选用的 C#开发技术， 005 等相关技术以及对这些内容的诠释，并对所需开发环境和工具进行重点介绍。 再次作者在第三章中重点介绍了本论文如何对船舶信息管理系统的需求进行分析的内容。 第一章 绪论 6 然后作者在第四、五章节中重点介绍了完成本系统的系统设计过程和详细设计内容，主要包括本系统的架构设计、模块设计以及数据库设计，并指出其中采用了那些关键技术和核心算法。完善系统的测试和运行 状态，并附带主要的程序代码以及部分系统界面。 最后作者对所设计的系统进行归纳总结，并对将所设计系统应用到实际工作当中去所能带来的工作改变进行展望。 文章的最后是作者对在本次系统设计中曾经给予过帮助的所有人进行的致谢，并给出了本次设计中采用的主要参考文献的详细资料信息。 第 2 章 相关技术 7 第 2章 相关技术 事 通 信 技术 当前，可应用于海事部分的主流通 信 技术主要有以下几种： （一） 船 国际移动卫星组织推出的移动卫星通信系统主要有 , 统 11。 术 目前 已过时。它提供话音、传真、数据 （速率分别为 64,56和 输 功能。 该技术 使用模拟技术，数据借助 调制解调器 在话音信道上传输 ， 使用价格 为 每分钟 $均价，高峰期 )。国际无线电频率管理委员会催促 快 对频率的利用率更高 的 变。 术 提供话音、传真以及数据 （ 速率分别为 64输功能。使 用数字技术，每项 传输 服务均配有专用信道 ， 使用价格 为 每分钟$均 价，高峰期 )， 价格 比较 便宜 是 优点 。 该技术 3 个 信道 完全独立， 并且 每一个 信道 都 针对 特定通信方式 进行了优 化设计 。尽管 使用价格比 30 ， 但 术 终端设备价格 比较 昂贵，大约达到$30,000/台 ，成为推广的不利因素。 术 仅提供数据服务。 该系统费用低廉，一方面 由于该系统是作为 一部分而配备， 另一方面 统设备 的 价格 也 不高 。 统使用数字技术，不论是键盘输人的 字符串 ，还是从其他设备 获得的 数字数据格式 的信息， 都是 编码成数字数据 ，再 通过系统发送和接收。 该系统还 采用的是 “ 存储转发 ” 技术 ，报 文不是 实时 发送 ， 而是有一段缓存时间： 船站先 将 待 发送的 报 文分 装 为数据包， 再利用 星发送到某一 指定的面站，这个地面站是卫星链路与国内 /国际电信网络之间的接口 ，然后 地面站 通过电信网络发往目的地 。地面张发送 之前 会 将电文稍作存储 ， 这种“ 存储转发 ” 的方式使 报 文的发送和接收之间 存在有 3 到 8 分钟的延迟。第 2 章 相关技术 8 统具有增强群呼 (能， 能够 播发海洋气象 和 航行警告等海上安全信息 ；该 系统还 具有遇险 报 警和遇险优先电文， 报警信号能够快速传播。我国大部分 船舶都安装 端来满足我国海船法定检验技术规则的要求 和 定 ， 该系统 得到了 较 广泛的推广应用，海船较普遍安装了端 12。随着 地面 站的增加， 该技术 的使用率也 逐步 增加。 术也 提供话音、传真、数据 (速率 输功能 ，该系统 是多信道传输，最多可达 16个 信道 ，每项业务均有专用信道。 和 也采用了数字技术，而且终端的体积更小，价格更便宜 。 但 前还不是海事 通信 市场中的主流。它的语音和数据性能 有待提高 ，这一点不如 而且 不像 统，它并不是 一部分。 （二） 无线短波信息通信系统 短波传播主要是靠天波 (电离层反射 )进行的由于电离层是由太阳光的紫外线照射等原因形成的，其高度由低到高分为 D、 E、 F 层每层的高度和密度是随年、季、昼夜、太阳黑子活动而变化的，这就给短波通讯造成了很大的不稳定因素 13。也就是说，电离层的高度决定着短波频率使用的高低。对频率而言，若频率选的过高，电波将穿过电离层不能 返回地面；若频率选的过低，电波将被电离层所吸收，也不能返回地面。对高度而言，当电波发射仰角一定时，电离层的高度将决定电波的通讯距离，电离层越高，传播距离越远；电离层越低，传播距离越近。短波通讯一般多是固定点之间的通讯 14。由于电离层的变化而引的通讯距离的变化，将使固定接收点短时间收不到信号 ,或忽强忽弱，使通讯中断。但是短波通讯又尤其最大的有点，那就是通讯完全免费，而且相关的设备都非常便宜 , 所以在短波通讯在海事部门的应用仍然非常广泛 15。 （三） 岸信息交换方式 高频）和 高频）数据通信方式，在 我国 狭 小 水道 和 内河航道中广泛使用， 例 如长江 、珠江 沿线等航道。专门用于内河航行船舶 的 船 术 均采用 式， 其 特点 有 兼容 数字和模拟 、投资小、易使用 等 16。 第 2 章 相关技术 9 按照实际调查本系统将会采用以下的通信方式，模仿 数据传输的方式，在不可靠的连接上通过软件来模拟可靠的数据连接，模仿传统的的 议的实现，在短波连接上构建数据传输层。 根据各种不同的船舶管理系统，及其他各种管理系统的特点，可以发现船舶管理系统的特点主要在于数据的传输困难。对于 普通的信息管理系统，信息可以通过互联网等其他现成技术进行传输。海上的通信系统虽然也有现成的比如用船载 C 波段卫星通信地球站进行通信，数据的实时性和可靠性都能得到很好的保证，但是由于 C 站通信要租用通信卫星所以成本仍然偏高。 因此，一套成本低，性能上可靠的通信系统成为所有的船舶信息管理系统中不可或缺的一部分。由于短波方式完全免费，而且设备非常便宜。而其通讯能力完全可以满足海洋船舶管理得通讯需求，所以我们系统的讯平台将采用无线短波通信技术。而船舶通信传输平台能对上层不同的应用系统进行各式转换，按照特定的数据包格式进 行封装。能对通信线路的不可靠性通过软件来弥补，对数据包的发送能进行重传，拥塞控制。从而达到系统通讯的可靠性要求。 术 微软推出的基于 于 一部分 17。它提供了统一的编程模型、语言和框架，提供了全新的多媒体交互用户图形界面 ，同时 真正做到了分离界面设计人员与开发人员的工作。 微软 的 新一代图形系统，运行在 架 下 ，为用户界面、 2D/3D 图形、文档和媒体提供了统一的描述和操作方法。基于 ，而且其图形向量渲染引擎也大大改进了传统的 2D 界面， 现了 统 中的半透明效果的窗体。 术 来说，向前跨出了巨大的一步，它提供了超丰富的 I 框架，集成了矢量图形 、 丰富的流动文字支持 ( 3D 视觉效果第 2 章 相关技术 10 和强大无比的控件模型框架。在 帮助下，程序员 自己 开发出媲美 苹果系统程序 的酷炫界面不再遥不可 及 。 两个主要部分组成：引擎和编程框架 18。 （一） 擎。 擎统一了开发人员和设计人员体验文档、媒体和 方式，为基于浏览器的体验、基于窗体的应用程序、图形、视频、音频和文档提供了一个单一的运行时库。 更重要的是，通过使用 应用程序不仅能够充分利用计算机中现有的图形硬件的全部功能，而且能够利用硬件 自身带 来的进步。例如，无需开发人员或用户进行额外的工作 ， 基于矢量的呈现引擎使应用程序可以灵活地利用高 分辨率的 监视器。 同样，当 测到支持硬件加速的视 频卡时，它将 启 用硬件加速功能 ，使画面更加流畅 。 （二） 架。 架 提供了大量 媒体、用户界面设计和文档的解决方案 ， 远远超过开发人员现在所拥有的。 架的核心是用于形状、文档、图像、三维 、视频、动画 以及用于放置控件和内容的面板的一系列控件。 设计 充分 考虑了可扩展性，开发人员 不仅 可以完全在 擎的基础上创建自己的控件，而且 可以通过对现有 件进行再分类 ， 创建自己的控件。这些“自有控件”为开发下一代用户体验提供了构造 素材 。 微软提供了专门的 针对 界面 的 开发语言 扩展应用程序标记语言）。 对 序的所有界面元素进行定制，从而构建 出 炫丽夺目的软件界面。 解析器处理 最终会被编译成 台代码。因此，它能够同 在 后台进行逻辑处理的 言如 C#、 J#、 C+、 协同工作，其工作性质类似于 产生，使得界面描述代码和程序代码得以分开，从而提高了开发效率并有利于团队开发。 术 语言集成查询 ( 008 中引入的一组功能，可为 C# 和 言语法提供强大的查询功能。 入了标准、易学的数据第 2 章 相关技术 11 查询和更新模式，该技术可以扩展为几乎支持任何类型的数据存储 19。 含 供程序的程序集，借助这些程序集，就能将 于 合、 据库、 据集和 档 20。 成为编程语言的一个组成部分，在编写程序时可以得到很好的编译时语法检查，丰富的元数据，智 能感知、静态类型等强类型语言的好处。 称基于关系数据的 言集成查询，用于以对象形式管理关系数据，并提供了丰富的查询功能 21。其建立于公共语言类型系统中的基于 保持关系型模型表达能力和对底层存储的直接查询评测的性能时，这个集成在关系型数据之上提供强类型。 图 构 本系统应用了 术，它通过自动翻译 句，并把结果集创建成对象并返回。这里我们可以看出，发送到 的 句是 o 动生成的。这对不懂 人来说，无疑是个福音。第二， o 不是运行时检查。这样，那里出了问题，可以第 2 章 相关技术 12 及时更改，而不是到了运行时才发现问题。第三， 针对对象操作的，更符合今天面向对象程序设计理念的呼声。 发环境和工具 架 微软公司（ 发的一种应用程序的开发平台。微软公司定义了公用语言子集 (22。 一了 程的各种类库，并对 23。由于 流行的操作系统 出同门，从某种角度上来看，可以将两种应用程序运行库并称为一个也是被允许和认可的 24。 使用 原因主要有以下几方面： 可以大幅度提高计算机的功能。 使用者，由于系统的基础类库的支持可以不受所使用系统硬件的限制，自由访问互联网。 微软公司已经完成了传统的 面与基于 浏览器间的过渡，不但适应了技术的进步需求，还达到了支持多种用户终端类型的目的需要。 变了程序开发人员的代码编辑形式，促使软件开发人员能够创建出各式各样的应用程 序，提高软件的生产率 2526。 图 2 章 相关技术 13 向 开发工具 C# C# (C 是由微软公司所开发的一种计算机开发平台，它是面向对象的一种高级程序设计语言、并且能够运行于 上，与之有着良好的兼容性能 27。 C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由 C 和 C+衍生出来的面向对象的编程语言 28。它在继承 C 和 C+强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性（例如没有宏以及不允许多重继承）。 C#综合了 单的可视化 操作和 C+的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为 发的首选语言， C#具备如下的优势和特点： （一） C#与 术的完美结合，集成了优秀的代码内容，提供对 台的良好支持 29。 （二） C#对于 应用服务软件提供可以进行交互的 持环境。 （三） C#安全性较高，是一种面向对象的开发语言技术，它使得软件开发人员能够构建应用范围广泛的软件系统。 （四） C#拥有了“垃圾回收机制”，使得它所开发出的软件系统运行的更加流畅 30 005 数据库 于一种关系型数据库，由 有简单易用的优点，并且它和 为开发人员提供了大量丰富的调用接口。 005 是微软公司目前的较新版本，实现了数据库对图像、图形数据的处理，同时对安全性能也能有很好的保证 31。 005 中包含了非常丰富的新特性：通过提供一个更安全、可靠和高效的数据管理平台，增强企业组织中用户的 管理能力，大幅提升 理效率并降低运维风险和成本；通过提供先进的商业智能平台满足众多客户对业务的实时统计分析、监控预测等多种复杂管理需求，推动企业管理信息化建设和业务发展；同时， 005第 2 章 相关技术 14 提供一个极具扩展性和灵活性的开发平台，能够自己开发应用，实现 来新的商业应用机遇。 本系统选用 008 开发，在 章小结 本章主要介绍了开发船舶信息管理系统时要考虑的海 事通讯技术，所用的到 相关计算机技术。介绍了 架和 C#语言等开发工具，系统数据库采取的相关技术。 第 3 章 系统需求分析 15 第 3章 系统需求分析 统概述 和古代航海不同，现代船舶航运需 要处理的 很多 信息， 以前那样 凭 船员个人能力和 经验进行 航行 的方式 早已 不能满足现代航运企业 的要求，而且这一趋势发展得越来越快。 实现船舶航运管理的信息化 ，就可以 快速给管理决策工作提供原始资料和科学依据。另外船舶信息化将有利于加快信息的流 通 ，