基于IP與MAC綁定的港域航道數據監測系統的設計與實現

宋凱 張春江 黃鳳飛

【摘要】 隨著互聯網信息技術的飛速發展，海事數字化已經成為海事管理的必然趨勢。本文針對秦皇島港詳細分析了港域航道數據監測系統的設計與實現，提出了保障終端安全的IP與MAC綁定登錄。該系統依托港區軟硬件設備，以服務器虛擬化、Web技術為支撐，實現港域航道信息數字化管理，很好地滿足了海事數字化管理的需求，提高了管理效率。

【關鍵詞】 港域航道 數字化 WEB

一、引言

隨著我國改革開發的深入，綜合國力不斷增強，我國的海上運輸活動量也隨之遽增，為了保障我國海上作業人員的生命和財產安全，需要建立實時、準確的數字化港域航道監測系統，從而為我國海洋經濟和航運事業的建設保駕護航。

交通部提出在"十一·五"末我國通航航測管理工作主要指標將達到或超過中等發達國家的水平，建立可靠的航海保障信息收集發布體系。本文針對海上流速、流向、風速、風向、能見度、溫度等港域環境因素的監測開發了港域環境監測系統并增強了系統的安全性。

二、港域航道數據監測系統構建

2.1需求分析

基于對港區數字化的總體研究和國家管理部門對秦皇島港區信息化建設的指導意見和相關要求，港區數字化建設的內容應包括：穩定接收海洋傳感器采集到的實時數據、通過數據處理系統將原始數據清理以便入庫、建立數據倉庫、建立全面的數據發布平臺。

2.2架構分析

通過以上需求分析，本文提出系統架構，如圖1所示：

數據處理中心由各種傳感器采集到的數據，需要經過程序處理才能進行持久化（存數據庫），首先過濾錯誤數據、剔除無用字段，然后經過時間戳格式轉換、數據排重，最后插入數據庫。此中心是整個系統的核心部分，需要保證處理中心的可靠、穩定、不宕機。

數據存儲中心負責數據的持久化，本系統包含5個數據表：傳感器設備信息表（Header）、洋流數據表（KLDATA）、氣象信息表（Weather）、用戶表（User），和Location表（此表用來管理傳感器所放置位置區域的信息），本系統擬采用智能高效的Sqlserver2008做為數據庫管理系統。數據發布中心將采用WEB形式來展示數據，輔以儀表盤、折線圖等直觀表現形式，使得港區數字化更加實用、易用。在本Web系統中，采用目前流行的J2EE框架—SpringMVC，用戶在瀏覽器發出一個HTTP請求后，通過AJAX的形式異步地請求后臺Controller層即業務邏輯層，然后將請求得到的數據包裝成JSON串返回給客戶端，最后通過Javascript腳本顯示到瀏覽器。從而完成一個完整的用戶請求。

2.3模塊設計與實現

1）數據展示模塊：收集到的數據種類繁多，如果只是單一的數子展示必然會顯得單調乏味，不能使用戶直觀得接受，所以我們采用儀表盤、指南針和折線圖的形式來展示洋流速度變化曲線、實時風速、氣溫、能見度等數據。本文使用流行的JS組件Bootstrap、Amcharts組件和Html5的新標簽Canvas來完成圖表的繪制。

2）數據導出模塊：由于WEB頁面所能負載大小有限，如果用戶需要查看時間線很長的數據的話，就需要使用導出功能了，本系統使用Java開源軟件POI來實現數據導出，即從數據庫讀出數據后，寫入Excel文件，然后給用戶提供下載的接口。目前可支持最大下載量類65536條數據，大約相當于450天的數據。

3）用戶模塊：本模塊主要復制用戶查看個人信息、修改用戶密碼等功能。如果用戶具有管理員權限，則可以管理普通用戶和導出數據，如果是普通用戶，則只具有查看數據展示頁面的功能，不支持數據導出。

三、關鍵技術

3.1 IP與MAC綁定控制登錄行為

許多應用是通過單一的IP地址綁定來控制登錄用戶，這種方法對一般的計算機用戶起作用，但是如果遇到計算機技能稍強的操作人員，此舉就無法避免IP地址盜用所帶來的問題。所以本系統將IP與MAC地址綁定來實現用戶登錄行為的控制。這樣，就保證了系統不會被隨意登錄，提高了系統的安全性。

3.2服務器虛擬化

為了從業務邏輯的角度分離服務器設備，簡化系統管理，本項目采用服務器虛擬化技術即將數據采集、存儲、發布中心在一臺物理服務器上分割成三個相互獨立、互不干擾的虛擬環境，減少了由于誤操作引起的數據紊亂，進一步確保了數據安全性。

3.3AJAX

本項目采用AJAX來處理用戶請求，經過系統后臺與服務器進行數據交換，AJAX可以實現網頁異步更新。本系統由于請求的數據量較大，采用該技術之后，使用戶可以在時間上無縫隙瀏覽。AJAX處理請求過程的關鍵代碼如下：

$.ajax（ {

type ： "post"，

url ： "user/getnowuser"，

dataType ： "json"，

contentType ： "application/x-www-formurlencoded；charset=utf-8"，

success ： function（data） {

var obj = data；

nowuser.html（obj.name）；

}，

error ： function（XMLHttpRequest， textStatus， errorThrown） {

alert（"用戶操作失敗"）；

}

}）；

四、總結

通過對港區數字化的理解，智能化應該是給系統賦予了一些人的特性，所以，真正的智能應該是通過系統中的數據分析或者數據挖掘來代替人們自動做出一些決策動作。

通過對一些現有的成熟技術的分析，配合使用系統的工作人員的需求分析，使得該系統已在秦皇島港穩定運行一個月，系統運行穩定。秦皇島港港域航道數據監測系統的建設，使航標處的工作人員在工作效率方面有了質的飛躍，極大地簡化了從數據采集到可視化的全過程。

參 考 文 獻

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