【毕业学位论文】(Word原稿)天津海事局蓬莱航标站遥测遥控系统的设计与开发-软件工程

中图分类号： 学校代码： 密级： 专 业 硕 士 学 位 论 文 天津海事局蓬莱航标站遥测遥控系统的设计与开发 of 文作者 指导教师 教授 申请学位 工程硕士 培养单位 软件学院 学科专业 软件工程 研究方向 答辩委员会主席 评 阅 人 南开大学研究生院 二一 三 年 五 月 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在著作权法规定范围内的学位论文使 用权，即： (1)学位获得者必须按规定提交学位论文 (包括纸质印刷本及电子版 )，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库； (2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务； (3)根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文； (4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊 (光盘 )电子出版社提交规定范围的 学位论文及其电子 版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站： 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作 者暨授权人签字： 20 年 月 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 蓬莱航标站遥测遥控系统的设计与开发 姓名 顾建伟 学号 2220111007 答辩日期 年 月 日 论文类别 博士 学历硕士 硕士专业学位 高校教师 同等学力硕士 院 / 系 / 所 软件学院 专业 软件工程 联系电话 51364209信地址 (邮编 )： 备注： 是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的 所有博士、硕士的学位论文。由作者填写 (一式两份 )签字后交校图书馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 非公开学位论文标注说明 (本页表中填写内容须打印 ) 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。 论文题目 蓬莱航标站遥测遥控系统的设计与开发 申请密级 限制 ( 2年 ) 秘密 ( 10 年 ) 机密 ( 20 年 ) 保密期限 20 年 月 日至 20 年 月 日 审批表编号 批准 日期 20 年 月 日 南开大学学位评定委员会办公室盖章 (有效 ) 注： 限制 2年 (可少于 2年 );秘密 10年 (可少于 10 年 );机密 20年 (可少于 20年 ) 中文摘要 中文摘要 航标是保障船舶安全、经济航行的重要设施，对发展水上交通运输、海洋资源开发、渔业捕捞、国防建设和维护国家主权均起着重要作用。中国海事局为进一步提高航标管理自动化水平和航标助航效能，提出并制定了 全国沿海航标遥测、遥控建设指导原则，为全国沿海航标管理开启了智能化、信息化建设的新篇章。 本论文遵循软件工程思想，结合北方海区 烟台航标处航标遥测遥控系统的建设对航标信息化系统进行研究。 本文以烟台航标处蓬莱航标站航标遥测遥控系统的开发需求为背景，严格遵守软件工程思想，对现有的航标的管理、使用等进行调查分析，从功能和性能两个方面明确系统的用户需求，围绕系统的体系结构、功能模块、实时数据库等方面展开设计工作，最后对系统的功能实现效果进行了必要的描述。 该系统目前已经在海事系统总得到了应用，并且得到了用户的好评。用户通过该系统，不仅能够实时监控本辖区航标状态，还可以有针对性的相关航标做出预防性维修。 关键字 ： 航标助航 ， 数据采集与监控系统，微波通讯 to is a to on to up to of to IS TS is of to to IS TS to of of to is on to PS On of of to of to of of to in to of to 目录 录 中文摘要 . I . 录 . 一章 绪论 . 1 第一节 研究的背景 . 1 第二节 研究的意义 . 2 第 三节 论文的研究内容与组织结构 . 2 论文的研究内容 . 2 论文的组织结构 . 3 第二章 相关关键技术 概述 . 5 第一节 数据采集与监控系统 (. 5 第二节 远程测控终端单元（ . 7 第三节 系统开发的关键技术 . 8 第四节 本章小结 . 9 第三章 系统的需求分析 . 10 第一节 蓬莱航标站现状分析 . 10 航设备配置 . 10 讯状况 . 13 第二节 用户需求分析 . 13 理 站 结构需求 . 13 控 站 结构需求 . 14 端 站 结构需求 . 14 第三节 系统功能分析 . 15 标处监控基站 . 15 标站监控基站 . 18 端站功能 . 18 讯功能 . 20 目录 四节 系统可行性分析 . 21 第五节 开发环境 . 22 第六节 本章小结 . 23 第四章 系统的设计 . 24 第一节 系统设计原则 . 24 第二节 系统结构设计 . 25 统拓扑结构 . 25 讯链路 . 26 第三节 监测基站结构设计 . 27 标处监测基站 . 27 标站监测基站 . 28 第四节 . 29 塔终端站 . 29 桩终端站 . 31 第五章 系统功能的实现 . 34 第一节 运行数据监测原理 . 34 第二节 系统可靠性设计 . 37 第三节 监控终端设计 . 39 塔终端站 . 39 桩终端站 . 59 第四节 操作站设计 . 66 第五节 本章小结 . 70 第六章 总结与展望 . 71 第一节 主要工作 . 71 第二节 展望 . 71 参考文献 . 73 致谢 . 74 个人简历 . 75 第 一 章 绪论 1 第 一 章 绪论 第一节 研究 的 背景 在宣示国家主权、海洋船舶运输、港口基础建设、海洋资源开发等方面航标助航系统作为保障船舶安全、经济航行的重要设施具有十分重要的作用。 开发建设一套具有高度信息资源共享功能的船舶导助航系统充分整合信息资源，建立及时、有针对性、可定制化的信息发布机制和技术平台，使其具有快速及时、有效发布航行动态、航行警告、船舶航行动态、气象海况等信息的功能，是实现助航设施管理现代化、提高航标助航效能，促进海洋事业快速健康发展的必然需求。本文以这一需求为目标，对 船舶导助航系统的基础 系统 航标遥测遥控系统建设方案及相关技术进行研究。 国家海事局 在大力发展 船舶交通服务（ 统、船舶通用自动识别（ 统的同时，十分重视航标遥测遥控系统建设， 中国海事局先后提出并制定了 全国沿海航标遥测、遥控系统建设指导原则、 海区航标遥测遥控系统技术规范，进一步明确了 航标遥测遥 控系统所应达到的基本技术要求 1。航标遥测遥控系统与 已处于起步阶段。 现有航标多数 不具备遥测遥控功能，同时由于海洋地理位置的特殊性更没有预留通讯接口。一套航标是由航标灯、能源供给模块等组成，尽管单体设备技术总体上是成熟的，然而受装配工艺限制各单元功能组合后整体技术水平不高，抗风、抗冰等能力不强。更为严重的是每个单元组合后的接口处存在缝隙，经过一段时间的运行浸水、潮气、盐雾等腐蚀造成航标不能正常工作。航标的工作状态是单体的，一旦发生走位、熄灭、被撞、漂失等并不易被发现。 航标管理人员的定期巡检并不能保证航标的实时监控，航标设施正常运行基本依赖于人的道德素质高低。与陆地相比海上设备更容易遭到 破坏和盗窃，除巡检工作及时到位外，技术革新必不可少。陆地上的灯塔（桩）在建设时对结构、供电、内外部设备等都有考虑，然而附属设备对整个系统的工作质量也有第 一 章 绪论 2 很大影响。蓄电池等供电能力、市电系统的避雷保护、帷幕的起降都是航标正常运行的不确定因素，这些都依赖于日常的维护保养及时性、准确性。 随着电子技术、无线电等通讯技术的发展国外一些 航运大国不仅建立起了国家级航标遥测遥控系统，为其航标管理降低了运行陈本、改进了管理模式，而且随着新的通讯导航及计算机监控等高技术产品不断涌现，迅速提高了海洋管理当局的服务和监管水平。 第 二节 研究 的 意义 当前海事系统再用航标遥测遥控系统、 统、 统由于在建设之初各系统既有特定的功能、区域划分和用途取向，且由不同的厂家进行开发和建设，这就决定了各系统间信息应用、信息处理方式的独立性，无法形成系统间的信息共享。 根据我国沿海航标遥测遥控系统、 统、 统实际建设情况分析可知， 统、 统由国外成套引进，而沿海航标遥测遥控系统作为 船舶导助航系统的基础系统均为 国内企业在遵循海区航标遥测遥控系统技术规范要求下进行自主研发，与 统、 统建设相比，具有完 全知识产权。因此以航标遥测遥控系统建设为基础，探索建立一套具有涵盖航标智能化管理、 统信息共享功能的信息处理平台，以提升海事管理、海事服务科学技术水平，是保障我国海洋事业健康发展的必然需要。 第 三 节 论文 的 研究内容 与组织结构 论文的研究内容 依据信息化、智能化、一体化的最新海事管理理念，研究建立具有实时功能的助航设备状态监视、远程维护、故障报警、海况基础信息监测等功能的航标管理信息管理平台， 实现航标管理现代化、信息化， 管理系统融合为一体，提升海事监管、服务水平， 是一项庞大的系统工程，涉及电子、通信、卫星定位、数据处理等多项当今前沿科学技术。本文着眼于 船舶导助航系统 ，重点探讨其基础系统 航标遥测遥控系统的结构、功能设计理念，航标设备第 一 章 绪论 3 运行数据采集、传输技术实现方法 ， 以实现实时监控设备运行状态、远程处理故障、提高作业效率、降低运行成本的目标。 本论文主要研究内容具体可以归结为： 基于低功耗处理器技术、无线中继通讯组网技术的航标灯器数据采集控制平台的开发； 基于多级化网络结构的信息发布平台技术的网络架构开发； 基于以太网技术的航标遥测遥控系统数据通讯接口技术的开发； 该系 统实现的主要功能有： 信息监测 测控系统周期采集航标及辅助设备运行状况，建立相关的实时和历史数据库，为管理部门监视航标设备工作状态、分析设备故障原因提供基础信息； 远程维护 管理人员利用系统的遥控功能对航标设备进行遥控测试，确认航标设备运行状态，从而减少巡检次数，延长巡检周期；利用远程维护功能对航标能源供给系统定期充放电，实现蓄电池的定期维护，延长其使用寿命； 故障报警 系统依据预置参数与自动采集的航标设备实时运行参数比较，及时发现航标故障。在提示监控人员的同时自动转入故障处理程序，缩短设备失效时间，提高故 障应急反应能力和航标设备正常率。 数据发布 航标遥测遥控系统 据库，采用标准化数据结构，支持 多种数据交换协议，同时系统上位软件提供 能，支持对 远程访问。遥测遥控系统的多种数据接口为与 实现海事管理 信息化、智能化、一体化 奠定技术基础。 论文的组织结构 论文内容的组织结构 为 ： 第一章是绪论 。 这一章 对 论文研究的背景、 意义 和 研究内容 等做了简要的介绍。 第 一 章 绪论 4 第二章是系统开发的理论基础。 这一章 对 数据采集与监控系统 的概念、开发的关键技术等进行了简要的阐述。 第 三 章是系统的 需求分析 。 这一章 从功能需求和性能需求两个方面，对 航标遥测遥控系统 进行了需求分析，同时进行了可行性分析。 第四章是系统的设计。 这一章 从系统的 工业通讯网络结构 、 控制柜硬件组成、监控软件组态 等多个方面，对 蓬莱航标站航标遥测遥控 系统展开了设计工作。 第五章是系统的实现。 这一章 对系统的功能实现情况进行了简要的阐述和介绍。 第六章是总结与展望。 这一章 对论文进行了总结，并 对后续研究工作进行了展望。 第 二 章 基础理论与关键技术概述 5 第 二 章 相关 关键技术概述 助航用 航标由于具有分布面积分散、工作条件 恶劣 、维护作业复杂、维修条件苛刻等特点，因此其测控系统具有鲜明的特征。 结合 蓬莱航标站所辖灯塔、灯桩、浮标的分布情况、工作状况 ，以及当前 监控 系统 的开发与应用情况，明确了 蓬莱航标站遥测遥控系统 在开发时所需的理论基础；从开发技术上明确了系统开发所需的技术支撑为 低功耗控制器技术、无线数据远传技术及具有开放性的 可视化工业组态平台 技术。 第一节 数据采集与监控系统 (数据采集与监控系统，也叫做 统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。 统是一个硬件和软件结合的系统，被用于远程的数据采集和监控。监控诸如油井、天然气管线、供暖换热、供水管线等，在油气、市政、能源计量等行业应用广泛 2。 在 统中操作站（上位机）用通信方法去下位机（智能仪表或 集数据，并将控制信号送至下位机，经下位机实现控制。与以模拟信号直接传输为基础的 工 控机相比，可节省大量的线缆，并提高系统精度和可靠性，实现管控一体化，是现代测量控制技术的一大进步。 在 统中为保证数据完整性、提高系统可靠性操作站一般进行 1:1冗余配置，主从操作站热备运行 ， 如图 示。在系统正常时，由主操作站行使控制权，主操作站将所有采集到的数据及状态信息通过通讯接口传送给 后备 操作站， 后备 操作站此事可暂时充当显示终端。一旦主操作站发生故障， 后备 操作站按预定的时间间隔从动态数据库中读取数据、作出判断，并立即接管主操作站的控制权，执行监控功能。待主操作站故障排除、恢复正常工作后，后备操作站又将控制权交回主操作站，并确保无数据丢失。 第 二 章 基础理论与关键技术概述 6 图 操作站冗余热备系统 通讯总线的拓扑结构常见的有星形、树形、环形（如图 以环形为最佳。因环形总线上所管的每一个现场装置，都可从两个方向与主机相遇，所以环形总线上的任意一点如果因故障断开，都对通讯不构成破坏。但在采用无线通讯技术组网时，环形总线因通讯方向的不受控性并不适用。 图 现场总线拓扑结构 以无线电作为传输介质组成的 统，其硬件结构分为两部分，即上位机经 场装置（下位机）经 讯接口与从站的无线收发器连接。现场装置与上位机之间的数据通讯经由数传电台实现，上位机采用分时制脉冲编码技术，在一条信道上与各现场装置传送不同的控制信号与数据，为了使各个数据从站的数据 不致混淆，在系统中需定义一个协议，其原则是：主站以广播方式呼叫，呼叫数据包中包含从站的 ，于是相应的从站将数据送回给主站 3。现场装置通过标准串行口 数传电台通讯。其典型结构如图 示。 第 二 章 基础理论与关键技术概述 7 图 数传从站与主站 第二节 远程测控终端单元（ 远程测控终端（ 构成遥测遥控系统的核心装置。通常由指令控制器及数据输入输出模块、数据通讯部分、电源部分及辅助部件与柜体等五个部分组成。 无统一行业标准，一般来说符合下列技术特征的控制设备，均可称之为 标准的编程语言环境； 极强的环境适应能力，工作温度 70，环境湿度 5% 95% 极强的抗电磁干扰能力； 多种标准通信协议； 丰富的通信接口、支持多种通信方式（比如数传电台、 )、通信距离长； 大容量存储能力； 实时多任务操作系统； 灵活互相兼容的开放式接口。 与常用的可编程控制器 比， 司 常具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。低功耗 适用于各种有低功耗要求的远程监控数据采集及数据记录的各种应用领域，其顺应了当今 品发展的趋势 , 适用于小型化高性能低功耗的用户需求 4，低功耗一体式 第 二 章 基础理论与关键技术概述 8 图 一体式 构图 低功耗 型 用于“四遥”应用的各种领域，包括：环境监测能源调度管理等应用领域。它具有梯形图逻辑功能及灵活可靠的 I/O 和通 信端口，智能化易于使用。 低功耗型 有三种工作模式，通信模式扫描模式睡眠模式。通过三种工作模式使 到非常低的功率消耗。 第 三 节 系统开发的 关键技术 B/S 结构的全称是 叫做浏览器 /服务器模式，是随着 在 件中 B/S 结构的 户端有逐渐替代基于远程桌面方案的客户端的趋势。 统由于站点多、分布广等特点造成了其系统维护困难， B/几乎不需要和系统有关的软件维护 ，这使得系统的扩展变得非常容易。 B/S 结构将系统中的三个要素（数据、行为、功能）进行分离，形成了前端客户层、中间应用层以及后端设计隔离和服务层，实现了可移植的逻辑表达。 B/S 结构是真正的三层结构。其 在 统应用时 优势主要体现在以下几个方面： 第 二 章 基础理论与关键技术概述 9 （ 1）不必对系统进行专 用的客户端组态，同时在系统的用户端也不需要增加任何代码。在 统中一般都有将 作界面直接发布成 界面的专用软件，在系统升级或扩展时使用 B/用户只需会使用现行 的主流浏览器 即可。 这样就既节约了开发系统的时间，也大大地减少了系统出错的可能性，降低了使用单位对系统的维护费用。 （ 2）系统的维护和升级方式比较简单。 统建设周期依赖于现场设备的 投运 时间，由于现场站点、设备多是分批分期上马，这也就造成了 扩展、 升级 周期长。简单意味着故障点少，这一点对监控系统至关重要，而 B/S 结构的软件系统正好体现出了这方面的优点。 对一个使用软件的 海事单位 来说如果其系统管理员需要在每部安装软件客户端的电脑之间来回奔波维护， 不仅 工作 效率 量极其低下 而且维护成本 高昂 ，这都令 人难以接受。 基于 B/新升级 ，即使相隔 “万水千岛”也可完成系统的远程维护、升级和共享。 （ 3）系统运行稳定、安全、可靠，并可进行扩展和移植，并可以对系统进行严密的安全性管理。 另外 ， B/S 结构的优势，还体现在于它的界面风格统一，具有统一的语言模式和传输协议，能够使资源更加优化，系统的管理更加简单可靠。 第 四 节 本章小结 本章 简要地介绍了在开发 蓬莱航标站航标遥测遥控 系统 之前需要了解和掌握的一些 基础理论和相关技术。 系统后续的需求分析和设计工作，将围绕基础理论， 通过 完成 下位组态、 借助 B/S 结构 、 术等来进行 上位设计 。 第 三 章 系统的 需求分析 10 第 三 章 系统 的 需求分析 系统的需求分析是按照工程思想进行 系统 开发的一个重要的基本步骤。通过需求分析，可以确定用户对系统在功能上、性能上的要求。如果没有需求分析就设计和开发 监控 系统的行为是难以理解的。 第一节 蓬莱航标站 现状分析 航设备配置 航标是航行标志的简称，指标示航道方向、界限与碍航物的标志，包括过河标、沿岸标、导标、过渡导标、首尾导标、侧面标、左右通航标、示位标、泛滥标和桥涵标等。是帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的人工标志 。 航标对支持水运、渔业、海洋开发和国防建设等具有重要作用。随着航运的发展天然标志如山峰、岛屿等渐渐不能满足船舶航行的需要，航标就是在这种情况下逐步发展起来的。航标设置在通航水域及其附近，用以表示航道、锚地、碍航物、浅滩等，或作为定位、转向的标志等等。航标也用以传送信号，如标示水深，预告风情，指挥狭窄水道交通等。永久性航标的位置、特征、灯质、信号等都载入各国出版的航标表和海图。 视觉航标能使驾驶人员通过直接观测迅速辨明水域，确定船位，安全航行，是使用最多最方便的航标。目视航标常常颜色鲜明，以便白天观测；发光 的目视航标可供日夜使用。常见的目视航标有灯塔、立标、灯桩、浮标、灯船和各种导标。灯塔是设置在重要航道附近的塔型发光航标。立标是设置在岸边或浅滩上的固定航标，标身为杆形、柱形或桁架形。发光的立标称灯桩，发光射程比灯塔近得多。浮标是用锚碇泊水中的航标，用以表示航道、浅滩、碍航物等；发光的称灯浮标。灯船是作为航标使用的专用船舶，装有发光设备，作用与灯塔相同，锚碇于难以建立灯塔之处，一般不能自航。 第 三 章 系统的 需求分析 11 烟台航标处负责龙口至威海沿海水域的航标管理工作，下设龙口航标站、蓬莱航标站、烟台航标站、成山头航标站等基层管理站，本文 以蓬莱航标站为例，具体分析导航设备配置情况。 表 台航标处蓬莱航标站 重点航标设施的设备配置情况。 表 蓬莱航标站主要航标设施设备配置表 序号 站点名称 主灯 备灯 雷达应答器 1 北隍城灯塔 21 300 海标 大竹山灯塔 46 300 3 猴矶岛灯塔 00新装 4 老北山灯塔 400 155 5 北长山灯塔 400 300 6 小竹山灯塔 500 300 7 鹊咀灯桩 300 8 珍珠门香炉礁灯桩 155 9 打连岛灯桩 300 10 西北嘴灯桩 300 11 南隍城香炉礁灯桩 155 12 低角灯桩 300 13 蓬莱港进口左灯桩 155 14 蓬莱港进口右灯桩 155 15 牛砣子灯桩 300 16 庙咀灯桩 300 17 吕家坝子灯桩 300 第 三 章 系统的 需求分析 12 表 设备供电 及通讯状况表 序号 站点名称 主供电电源 辅助供电电源 通讯 1 北隍城灯塔 2202105， 495型柴油机发电机组各 1台 甚高频电话 2 大竹山灯塔 1080195型柴油机发电机组 1台 移动电话 3 猴矶岛灯塔 太阳能电池 195型柴油机发电机组 1台 甚高频电话 4 老北山灯塔 220蓄电池组 甚高频电话 5 北长山灯塔 960195型柴油机发电机组 1台 无 6 小竹山灯塔 960无 无 7 鹊咀灯桩 200无 无 8 珍珠门香炉礁灯 桩 1000型电池 7块 无 无 9 打连岛灯桩 200无 无 10 西北咀灯桩 200无 无 11 南隍城香炉礁灯 桩 1000型电池 7块 无 无 12 低角灯桩 200无 无 13 蓬莱港进口左灯 桩 200无 无 14 蓬莱港进口右灯 桩 200无 无 15 牛砣子灯桩 200无 无 16 庙咀灯桩 200无 无 17 吕家坝子灯桩 200无 无 第 三 章 系统的 需求分析 13 讯状况 蓬莱航标站所辖航标设施，以蓬莱航标站办公地点为中心呈扇型分布，分布半径除北隍城灯塔、南隍城香炉礁灯桩最远达到 38 海里外，其余均在 18 海里范围内，航标布设地理位置相对集中。根据北方海区烟台航标处航标遥测、遥控工程可行性研究报告中，无线通讯测试报告所提供的：在接收天线挂高25 米（蓬莱航标站），天线增益 12射天线挂高 3 米，天线增益 12射机发射功率 5W，两点距离 18 海里条件下， 230M 载波信号场强达 信号场强测试数据，在北隍城、大竹山灯塔分别建立两个无线中继站，无线通讯系 统即可有效覆盖蓬莱航标站所辖航标设施布设海域。 第二节 用户 需求分析 由于烟台航标处航标遥测、遥控系统具有分布区域广，日常维护困难的特点，在系统初始设计中，必须坚持以下设计原则： 系统必须安全可靠、人机界面友好，便于管理人员掌握和操作； 系统软、硬件均采用标准化、模块化结构设计，便于维护、硬件设备更换及软件系统升级。 监控设备在故障状况下，不能影响航标设备的正常运行。 理 站 结构需求 烟台航标处航标遥测、遥控系统不仅要对上百个数据采集平台（终端站）进行数据采集和存储，同时又要具有航标设备信息查询和在线分析 能力，特别是在系统建设完成后，航标遥测、遥控系统将作为航測信息系统的子系统，为航測信息系统提供航标设备运行信息及所需的基础数据。因此，烟台航标处航标遥测、遥控系统的总体功能要求可以归纳为以下四个方面： 1. 系统规模 烟台航标处航标遥测、遥控系统应具有与现场上百个数据采集平台（终端站）实现无缝连接的能力，并在此基础上，建立航标遥测、遥控 实时 信息数据库和历史数据库。 2. 系统功能 第 三 章 系统的 需求分析 14 烟台航标处航标遥测、遥控系统应具有动态数据显示、报警，历史数据查询、报表统计、打印以及对航标设备进行遥控操作的功能。 3. 系统数据的完整性 烟台 航标处航标遥测、遥控系统应具有通过标准数据接口，把关系数据库中的手工录入数据，经处理存入实时信息数据库中的能力，方便地实现航标信息的更新与管理。 4. 系统数据的开放性 烟台航标处航标遥测、遥控系统应具有通过标准数据接口，与其它系统数据库相连接的能力，以实现系统与系统间的数据共享。 控 站 结构需求 在烟台航标处航标遥测遥控系统中，航标处监测基站、航标站监测基站的基本功能是相同的，所不同的只在于系统数据的管理范围和权限，以及因此而产生的系统硬件资源配置的差别，因此，保证系统软、硬件的一致性，以便系统具有以下技术 特性： 操作模式：航标处监测基站、航标站监测基站的操作模式相同，便于航标设备管理人员掌握和使用。 配置模式：航标处监测基站、航标站监测基站的系统硬件配置模式相同，便于进行系统维护。 数据存储：系统数据分别存储于航标处监测基站及各航标站监测基站数据库中，形成分布式数据存储模式，提高系统数据存储安全性。 数据接口：系统操作、维护数据接口与系统数据服务接口完全独立，且系统数据服务接口只提供数据查询功能，保护系统免遭计算机网络病毒和人为的恶意侵袭，提高系统的免疫力和安全性。 端 站 结构需求 终端站直接安装于航标设备 现场，并由其具体实施系统的遥测、遥控功能，因此，针对航标设备特殊的工作环境，终端站计算机系统除需要具有航标设备的检测、控制功能外，还必须具备以下技术条件。 工作温度 根据烟台航标区辖区海域的气候变化情况，航标终端站必须满足 65工作环境温度变化的要求。 抗腐蚀性 第 三 章 系统的 需求分析 15 海上盐雾对电子设备具有极强的腐蚀性，因此，终端站硬件系统必须具有较强的防腐、防潮、防水浸能力。 工作能耗 航标设备大多依赖于太阳能电池或蓄电池供电，因此，终端站必须是一个低能耗系统。 第三节 系统功能 分析 根据烟台航标处航标设施的分布状 况、现行航标设备管理体制、系统建设条件和系统建设目的，烟台航标处航标遥测、遥控系统的监控平台分为两层（总体结构如 即航标处监测基站和航标站监测基站。 图 系统结构图 标处 监控 基站 航标处监测基站负责从航标站监测基站采集 航标设备运行数据，建立航标处级实时数据库和历史数据库，并根据要求对数据进行处理和存储。其具体功能如下： (1). 操作员站 系统数据服务器软件系统支持多个操作员站，以便航标设备管理人员同时监视多个航标设备的运行状态。航标设备管理人员通过操作员站提供的航标设备遥控操作界面，可以对航标设备进行远程遥控操作。 第 三 章 系统的 需求分析 16 操作员站采用 T/ 熟悉的操作环境，提供面向对象，基于图形、丰富的人机界面，便于操作人员掌握和使用，操作员站人机界面包括： 总貌导航界面 系统状态显示界面 事件浏览界面 报警浏览 界面 历史趋势显示界面 遥控操作界面 (需授权 ) (2). 数据库数据格式 系统实时数据库和历史数据库提供以下标准的数据结构： 模拟量数据结构 状态量数据结构 累加量数据结构 系统将常用的、访问速度要求高的数据保存在内存中，而将不常用的访问速度要求低的数据保存在硬盘上。且系统按预设要求，定时将内存里的数据保存到硬盘上，以便系统事故断电时降低数据丢失的程度。系统实时数据库和历史数据库具体数据存储内容为： 航标设备 旋转型灯器运行信息：灯器的供电电压、电流及耗电功率；主、副电机的运行状态；换泡机的位置及运行状态、灯质以及灯 器的故障信息。 闪光型灯器运行信息：灯器的供电电压、电流及耗电功率；换泡机的位置及运行状态，灯器的灯质及故障信息。 雷达应答器运行信息：雷达应答器的供电电压、电流、雷达应答器的自检信息及故障信息。 太阳能供电系统 太阳能供电系统运行信息包括：太阳能充电器的充电电压、充电电流及累积充电功率；蓄电池单体电压、蓄电池组电压及蓄电池供电电流和供电功率，并依此计算蓄电池的剩余供电能力。 柴油发电机系统 第 三 章 系统的 需求分析 17 柴油发电机系统运行信息包括：柴油发电机的开、停状态，柴油发电机的发电电压、充电电压、充电电流及充电功率。柴油储罐柴油 液位、柴油发电机油箱液位、油料阀开关状态。 蓄电池供电系统 蓄电池单体电压、蓄电池组电压及蓄电池供电电流和供电功率，并依此计算蓄电池的剩余供电能力。 市电供电系统 市电供电电压、电流及电压转换装置的电压、电流以及故障状态。 (3). 报警管理 系统提供方便的报警时间检索、报警管理和报警报表功能，操作人员能方便地浏览报警信息，快速查找系统问题。当发生指定级别的故障报警时，系统按预设 便相关人员采取应急处理措施。 报警管理的功能有： 报警级别划分 报警