王振凱 九江市港口航運管理局

嵌入式技術(shù)本身是一種基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展起來的信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被應(yīng)用到多個行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展當(dāng)中，滿足對各類復(fù)雜的數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理的需求。在近年來船舶航運物流不斷發(fā)展的背景下，船舶航運需要處理的數(shù)據(jù)信息逐漸增多，嵌入式能夠被應(yīng)用船舶當(dāng)中，為實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的整理和控制起到積極的作用。對船舶航運物流系統(tǒng)建設(shè)中嵌入式技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，能夠為提升船舶航運物流系統(tǒng)的運行效率提供一定的建設(shè)和優(yōu)化思路。

1.嵌入式技術(shù)與船舶航運物流系統(tǒng)

1.1 嵌入式技術(shù)

從技術(shù)原理的角度來看，嵌入式技術(shù)主要是指能夠?qū)Ω鞣N輔助裝置、機器以及設(shè)備運行情況進(jìn)行控制、監(jiān)視的裝置，由軟件和硬件系統(tǒng)構(gòu)成。為了滿足對不同裝置和設(shè)備進(jìn)行自動化控制的要求，通常還需要通過安裝機械等附屬裝置來提高嵌入式技術(shù)的應(yīng)用效果。嵌入式技術(shù)在實際的應(yīng)用中，需要依靠計算機技術(shù)來發(fā)出控制指令，能夠滿足對于不同應(yīng)用系統(tǒng)的控制需求，是一種具有專用和實用性質(zhì)的計算機系統(tǒng)[1]。同時，這種技術(shù)還具有較強的靈活性，能夠被嵌入到硬件平臺當(dāng)中，為相關(guān)數(shù)據(jù)信息的處理提供有效的支撐，因而能夠滿足用戶對于信息系統(tǒng)進(jìn)行個性化定制的需求。智能手機就是當(dāng)前嵌入式技術(shù)應(yīng)用最為典型的案例之一，從這一方面來說，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用對于推動社會整體的創(chuàng)新發(fā)展具有重要的作用。

1.2 嵌入式技術(shù)在船舶中應(yīng)用的表現(xiàn)形式

從整體上來看，嵌入式技術(shù)在船舶方面有著廣泛的應(yīng)用，其不僅能夠被應(yīng)用到以船舶為主要形式的航運物流當(dāng)中，也能夠用于提升船舶的自動化控制水平當(dāng)中。從提升船舶自動化控制水平的角度來看，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，最為典型的就是嵌入式變頻控制技術(shù)的應(yīng)用。嵌入式變頻技術(shù)主要是指基于微機控制的交流變頻調(diào)速技術(shù)，該技術(shù)能夠被應(yīng)用到控制船舶起貨機的起貨速度、控制船舶航向當(dāng)中，也能夠代替以往船舶應(yīng)用的機械傳動推動系統(tǒng)來控制船舶在航行過程中的航行動作變化，保障船舶航行的安全。該技術(shù)在實際的應(yīng)用中主要依靠變頻調(diào)速的原理來發(fā)揮作用。變頻調(diào)速能夠通過改變電動機定子供電頻率來影響磁場的同步轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

嵌入式技術(shù)還能夠被應(yīng)用到船舶航運物流當(dāng)中?；谖锪餍袠I(yè)的發(fā)展需求，當(dāng)前船舶航運物流主要可以分為內(nèi)河及沿海運輸和遠(yuǎn)洋運輸兩種類型，內(nèi)河及沿海運輸能夠有效提高國內(nèi)物流運輸?shù)男?，而遠(yuǎn)洋運輸則對于加強我國與世界各個國家之間的溝通和聯(lián)系具有重要的作用，能夠有效推動我國整體的發(fā)展[2]?？紤]到船舶航運過程中很容易受到天氣變化的影響，在船舶航運過程中應(yīng)用嵌入式技術(shù)，能夠充分發(fā)揮信息時代的優(yōu)勢，在對船舶航運情況進(jìn)行分析之后，采取合適的措施對船舶航運情況進(jìn)行控制，從而保障船舶運輸工作能夠順利完成。

1.3 在船舶航運物流系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式技術(shù)的作用

將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到船舶航運物流系統(tǒng)當(dāng)中，能夠充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用和優(yōu)勢，以提高船舶航運物流數(shù)據(jù)處理分析能力的方式，讓船舶航運系統(tǒng)能夠在保持高速度運轉(zhuǎn)能力的基礎(chǔ)上，也能夠呈現(xiàn)出良好的物流信息處理效果。這樣不僅能夠有效提高船舶航運物流運輸?shù)恼w效果，還能夠在一定程度上節(jié)省由于儲存和計算資源運營消耗的費用，對提高船舶航運物流的服務(wù)效果和系統(tǒng)整體性能具有重要的作用。

2.船舶航運物流系統(tǒng)建設(shè)中嵌入式技術(shù)應(yīng)用情況的具體分析

在物流行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，船舶航運作為一種具有代表性的物流運輸方式，在物流運輸中的重要性也逐漸凸顯出來。以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)來構(gòu)建船舶航運物流系統(tǒng)，對于提升船舶航運物流的質(zhì)量效果具有重要的作用。在對嵌入式技術(shù)在船舶航運物流系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析時，主要可以從以下幾個方面來入手：

2.1 船舶航運物流信息處理系統(tǒng)設(shè)計

通過前面的分析可以發(fā)現(xiàn)，嵌入式技術(shù)是一種同時具備硬件和軟件的綜合性信息裝置，因而在基于嵌入式技術(shù)設(shè)計船舶航運物流信息處理系統(tǒng)時，需要從硬件和軟件兩個方面來進(jìn)行設(shè)計。具體而言，在對系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行設(shè)計時，需要從航運物流信息處理的相關(guān)要求出發(fā)，基于原有的航運物流信息處理系統(tǒng)模塊，考慮當(dāng)前傳播航運物流的信息關(guān)系較為復(fù)雜，為了提高對各類航運物流信息的處理效率，可以在軟件設(shè)計中增加數(shù)據(jù)聚類算法。數(shù)據(jù)聚類算法主要是指將系統(tǒng)中儲存記錄的物流數(shù)據(jù)看做一個集合，將集合內(nèi)的數(shù)據(jù)按照a1,a2,a3的形式表現(xiàn)出來，在基于信息集合要求的基礎(chǔ)上，就可以將這些數(shù)據(jù)劃分為b類。這樣最后得到的物流信息聚類結(jié)果誤差值最小。在這一前提下，將物流信息用m來表示，就可以得到物流信息的間距d:

在得到這一數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)集合聚類中心的計算。在依據(jù)物流信息結(jié)合的不同類別應(yīng)用算法進(jìn)行計算之后，能夠有效提升信息處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。在實際應(yīng)用該系統(tǒng)的過程中，能夠?qū)⑿畔⑻幚硐到y(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢發(fā)揮出來。

而在對船舶航運物流系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計時，則需要以保證系統(tǒng)運行和處理信息的承載力為主要標(biāo)準(zhǔn)，基于原有的信息處理系統(tǒng)來對硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在對系統(tǒng)硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的過程中，可以應(yīng)用高性能芯片整合的方式，對硬件進(jìn)行優(yōu)化。例如，在設(shè)計中可以應(yīng)用S3C2440、AT91SAM、INTEL等類型的芯片，以平臺芯片為基礎(chǔ)來構(gòu)建系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的核心控制平臺。對于核心控制平臺的設(shè)計，需要在保證滿足芯片運行需求的同時，設(shè)定多個通信接口，保證能夠?qū)竭\中產(chǎn)生的各類信息進(jìn)行處理。而對于航運信息處理系統(tǒng)中的儲存器設(shè)計，一般需要基于儲存器自身的占用空間來進(jìn)行參考，并盡可能控制儲存器的購置成本。

2.2 AIS系統(tǒng)

AIS系統(tǒng)主要是指船舶自動識別系統(tǒng)，在對基于嵌入式技術(shù)的船舶航運物流信息處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要應(yīng)用自動識別系統(tǒng)來掌握船舶航運過程中的實際情況，并將該系統(tǒng)識別收集到的數(shù)據(jù)信息作為控制船舶航行情況的主要依據(jù)。在對AIS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，最為重要的就是信息解碼技術(shù)的應(yīng)用。AIS系統(tǒng)中信息管理模塊的數(shù)據(jù)傳輸主要就是依靠編碼方式來完成的?；谶@一前提，在設(shè)計AIS系統(tǒng)時，需要重視AIS信號的解碼工作，保證AIS信號能夠被轉(zhuǎn)換為信息處理系統(tǒng)能夠識別的信息格式，保證轉(zhuǎn)換后的信息能夠用于分析和掌握船舶航運的工作狀態(tài)，并獲取相應(yīng)的航運信息。當(dāng)前我國在AIS系統(tǒng)的設(shè)計方面已經(jīng)進(jìn)行了一定的嘗試和探索，長江干線的AIS系統(tǒng)就是一個較為典型的體現(xiàn)（如圖1）。

圖1 長江干線AIS系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

長江干線中應(yīng)用的AIS系統(tǒng)主要包括軟件和硬件兩大模塊，在軟件方面主要應(yīng)用VB計算機程序來設(shè)計語言，在對AIS識別系統(tǒng)進(jìn)行信息解碼的同時，也能夠建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，滿足AIS系統(tǒng)的異構(gòu)類型、信息采集流程和物流運作等方面的要求；而在硬件方面，AIS系統(tǒng)能夠結(jié)合嵌入式PLC自動控制系統(tǒng)，將船舶航運物流的供應(yīng)環(huán)節(jié)、倉儲模塊、人力模塊和其他基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合起來，以構(gòu)成一個整體的方式來提高系統(tǒng)的運行效率。

在應(yīng)用基于長江干線AIS的航運物流技術(shù)應(yīng)用過程中，對于系統(tǒng)的建設(shè)重點考慮物流的客戶層、運輸層和目標(biāo)用戶層三個部分。其中，客戶層主要包括訂貨單位和訂貨代理商等主體，在該系統(tǒng)的運行中，各個獨立的系統(tǒng)單元都能夠發(fā)揮AIS系統(tǒng)的作用來獲取到所需的位置信息和進(jìn)程信息；運輸層一般是指航運公司以及航運船只，能夠在航運船只航行的過程中及時獲取信息，并保證信息的準(zhǔn)確性，從而為選擇和確定最佳的船只航運路線提供參考；而用戶層則能夠為用戶提供供需信息和物流信息的查詢服務(wù)。

而在AIS系統(tǒng)運行的過程中，航運物流過程中產(chǎn)生的供需信息需要在解碼之后輸入到綜合信息平臺的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的程序和WEB信息處理技術(shù)來對解碼后的信息進(jìn)行處理（如圖2）。

圖2 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理模型圖

2.3 嵌入式Linux技術(shù)的應(yīng)用和系統(tǒng)構(gòu)建

將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到船舶航運物流系統(tǒng)的建設(shè)當(dāng)中，還可以充分發(fā)揮嵌入式Linux技術(shù)的作用，以Linux內(nèi)核來滿足系統(tǒng)信息處理和進(jìn)程管理的要求。而在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，信息處理系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)發(fā)揮的功能作用也存在一定的差異。首先，應(yīng)用嵌入式Linux技術(shù)，能夠發(fā)揮進(jìn)程管理的功能作用。在系統(tǒng)對CPU進(jìn)行訪問、多進(jìn)程以及多任務(wù)并發(fā)運行的過程中，可以應(yīng)用Linux技術(shù)來選擇進(jìn)程，基于有限級別進(jìn)程來調(diào)度算法，優(yōu)化系統(tǒng)訪問CPU的基本流程，提升信息處理系統(tǒng)的實際運行效果。其次，嵌入式Linux技術(shù)還能夠被應(yīng)用到文件系統(tǒng)當(dāng)中，以Linux技術(shù)來提供多個文件系統(tǒng)，每個文件系統(tǒng)包括邏輯文件和軟件文件系統(tǒng)，能夠用于支持系統(tǒng)硬件設(shè)備的接口連接。第三，嵌入式Linux技術(shù)還能夠用于對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制?？紤]到船舶航運物流信息處理系統(tǒng)本身具有較強的擴展型，因而在系統(tǒng)設(shè)計中需要基于系統(tǒng)需求來保證與外界各類硬件設(shè)備的連接效果。

而在基于嵌入式Linux技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的過程中，需要結(jié)合當(dāng)前船舶航運物流發(fā)展的實際需求，將嵌入式Linux技術(shù)和AIS系統(tǒng)結(jié)合起來，基于船舶航運環(huán)境的實際情況，對信息處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[3]。例如，對于在運河中進(jìn)行航行的船只而言，在對信息處理系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過程中，需要考慮不同航道的水深差異是否會對船舶的正常航行產(chǎn)生影響。以嵌入式Linux技術(shù)和AIS系統(tǒng)來構(gòu)建船舶航行物流系統(tǒng)，一般需要包括一級控制中心、二級管理中心、AIS基站和船舶終端四個部分組成。在船舶終端交付信息基于AIS基站傳送給二級管理中心和一級控制中心之后，就可以滿足對信息進(jìn)行高效率處理的要求，從而有效提高船舶航運物流信息的處理質(zhì)量。從技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新的角度來提升船舶航行物流的服務(wù)質(zhì)量，能夠有效促進(jìn)物流行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.結(jié)論

綜上所述，將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到船舶航運物流系統(tǒng)的建設(shè)當(dāng)中，能夠有效提升船舶航運物流系統(tǒng)的運行效率，保證船舶航運的整體服務(wù)質(zhì)量。物流行業(yè)的快速發(fā)展在一定程度上影響著企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的方式和人們的生活方式，充分發(fā)揮以嵌入式技術(shù)為代表的各類先進(jìn)信息技術(shù)在物流行業(yè)中的作用，不僅能夠有效提升物流效率，還能夠?qū)ν苿游锪餍袠I(yè)的整體發(fā)展起到積極的作用。