坚持依靠科技进步，提高航道养护管理水平，是《内河航道管理与养护发展纲要（2001－2010年）》确定的航道养护与管理工作的原则。因此，以服务航运、保障航道畅通为目标，依靠科技进步和技术创新，改进航道助航设施，提高航标养护管理的科技含量，改变航标养护的传统方式，逐步实现航标养护管理现代化、信息化，是航道助航设施建设的目标和方向。
目前，国内外已有多家单位研究开发了基于GPS/GIS/CDMA1X技术的航标遥测遥控系统产品，并在部分海区和内河航标上得到了应用，取得了一定的成果。重庆市港航管理局针对重庆市支小河流航道发展的实际需求，将对航标进行遥测遥控的研究，以实现航标养护管理“信息立体化、反应快速化、遥测自动化、管理规范化”。
系统总体设计
系统设计思想
- 先进性: 在系统结构和技术应用上体现系统的先进性，搭建的系统平台是一个多功能的平台，通过合理的功能模块和逻辑结构的划分，使之能方便地拆分组合，适应多种应用；充分运用互联网的优势，实现Browser/Server的技术架构，满足用户的需求。
- 开放性: 本系统要设计成一个开放平台，不仅为港航局的航道电子化管理服务，也可以为其它的航道管理及监测部门和社会公众服务。系统平台以电子地图和通讯网关为核心，任何用户只要有类似的需求，要用到地图和通讯服务，都可使用系统提供的API和服务引擎，通过其自身开发或系统提供的ASP服务，方便地连接到系统的服务平台。用户不用昂贵的系统投资，就可开通自己的服务。
- 安全性: 本系统要设计成一个授权访问平台，任何用户要使用系统的数据和通讯服务，都要经过系统的授权，用户每一次访问本系统平台，都要经过系统的鉴权，未经授权的用户是不能使用服务的。同时系统要设计的足够健壮，防止有人对系统的恶意攻击和偷窃数据。
- 高效率: 要求对系统的访问效率要足够高，主要包括较快的地图调出速度和较快的网页刷新速度。同时系统要能支持多用户的同时访问，避免因系统某一环节的瓶颈造成整个系统访问效率的低下。
系统结构
系统的拓扑结构
系统的拓扑结构示意图如下所示：
系统的拓扑结构
系统的拓扑结构示意图如下所示：
子系统设计
航标GPS终端子系统功能
- 定位功能：利用GPS全球卫星定位系统确定航标地理位置；
- 数据传输：把航标GPS终端采集的数据利用CDMA1X网路传输给后台应用系统进行处理；
- 数据采集功能，包括如下数据：
GPS航标的经度、纬度、速度、方向等信息；
航标灯工作参数：电池电压、工作电流；
太阳能充电板的充电电流等参数。
- 报警功能：
位移报警：航标GPS终端位移报警距离可设定（大于5米），一旦位移量超过设定值，航标GPS终端会自动发送警报给监控中心进行报警；
灯器报警：航标GPS终端和操作人员设置的灯器报警参数（工作电流）进行比较，当超过设定值时发送报警信息给监控中心；
电源报警：当太阳能充电板的充电电流小于正常充电电流时进行报警；
异常报警：当航标GPS终端在短时间内持续出现速度比较快的位移（如碰撞）或位移量超过设定位移量时可向中心进行报警。
- 接收设置和命令指令功能：
接受并执行监控中心设置指令（例如初始位置、信息发送时间间隔、灯器的正常工作参数等），对中心的指令进行响应应答；
接收并执行监控中心命令指令（例如点名等），对中心的指令进行响应应答；
- 工作模式切换功能：自动进入低功耗休眠状态（停止数据传输，但需按最大时间间隔自动切换至正常通信状态）；当出现异常或需要报警时自动苏醒（进行数据通信）。
- 自诊断功能：测试、诊断系统自身工作状态。
- 功耗控制功能：监控人员可直接控制航标GPS终端使其进入休眠功能。
通信网关子系统功能
- 与航标GPS终端数据通信：通过CDMA1X数据网络与航标终端进行交互，接收航标终端上传的信息，并依据本系统确定的数据传输通信协议的要求验证信息的有效性。由于接收到的信息中可能存在不完整的信息，必须对信息进行拆包组包操作，保证传递给应用程序的信息是完整可靠的信息，并将监控端下发的各种指令实时传递给航标终端。
- 与SMS通信：通过SMS方式与航标终端进行信息交互，接收船载终端通过SMS方式上传的信息，并按照中国联通的SGIP通信协议对信息进行解析得到终端上传信息，然后按照本系统确定的数据传输通信协议的对信息进行进一步解析，对要通过SMS方式下发给航标终端的信息按照SMS方式传递给航标终端。它是对数据通信的一种补充。
- 与应用程序通信：提供与应用程序的通信接口，通过该接口将航标终端上传的完整信息传递给后台应用程序，并接收应用程序传递的信息，发送到相应的航标终端。
- 与Web服务程序通信：提供与Web程序的通信接口，可以接收Web程序下发给航标终端的信息，并选择相应的通道下发到航标终端。
应用程序子系统功能
应用程序服务器系统主要负责信息的解析和处理，发送，以及对信息的入库操作，它用于连接网关服务器，WEB 服务器，数据库服务器，几乎所有的入库操作全部由本子系统完成，分担了网关及WEB服务器系统的压力，因此对系统的性能要求高，数据流量较大。应用程序服务器主动连接网关系统，同时主动连接WEB服务器系统，作为它们的客户端。
从总体来看系统分为网关连接模块、web服务器端连接模块、数据库模块、容错处理模块和拆包组包模块及分发航标位移模块。
- 网关连接模块：主要用来和网关进行信息交互，处理从网关收到的信息，并调用数据库模块保存信息；下发产生的相关信息和web服务器下发的相关信息。
- Web服务器连接模块：主要用来和 web服务器进行信息交互，处理并发送web服务器传输的信息；上传终端的位置信息和预警信息到web服务器。
- 数据库模块：是应用程序中所有和数据库打交道的处理模块，该模块负责对消息的入库和出库操作、终端的信息读取操作等。
- 容错处理模块：主要负责以上三者模块中的异常处理，并负责调用自动重连。
- 拆包组包模块：主要负责应用程序从网关及web服务器出接收信息的拆分和组合，以保证信息的完整性和正确性。
- 分发航标位移信息：主要负责计算和判断航标是否有位移偏移，并把有偏移的航标的位置信息通过网关发送给有关船舶
Web服务子系统功能
WEB服务模块提供给监控用户一个操作界面，监控用户可以通过它看到航标GPS终端、电子江图等信息，直观的掌握各航标的动态位置信息、可以接收和查看航标GPS终端发来的各类告警信息及普通信息、可以进行航标轨迹回放；可以对航标GPS终端下发各类控制信息和配置信息；进行各类基础数据管理；报表输出等。WEB服务模块包括通信服务、WEB服务、地图服务和监控端小程序四个部份。
- 通讯服务模块：通讯服务主要处理监控用户同航标GPS终端之间的信息交换。
- WEB服务模块：WEB服务主要负责应用处理逻辑和用户界面展示。
- 地图服务模块：地图服务主要由地图引擎将电子江图操作参数转化为相应的地图数据流。
- 监控端模块：监控端程序负责在用户端展示电子江图、监控目标和实现用户操作界面。其中包括：
(1) 电子航道图功能：以电子航道图作为可视化电子显示平台，展示航标的动态位置信息及变化，通过其可对航标GPS终端进行设置、发送命令及查询实时工作状态和工作参数。
(2) 遥测遥控功能：
- 设置功能：监控人员可对航标GPS终端进行远程设置，设置项目包括位移报警距离、灯器工作参数、数据传输间隔等信息；
- 命令信息：操作人员可对航标GPS终端发送命令信息；
- 遥测查询功能：远程唤醒航标GPS终端进行数据传输、查询航标GPS终端实时工作参数和工作状态；
- 报警功能：把航标GPS终端发出的报警信息用语音和文字提示等方式反馈给各相关部门；
(3) 管理功能：
- 航标GPS终端的历史设置记录管理；
- 航标GPS终端异常历史轨迹回放功能；
- 航标GPS终端的信息管理（类型、设置时间、初始位置、维护记录等）；
- 系统管理功能：用户、角色、权限等管理；
- 对以上管理信息、设置及命令信息的查询及统计功能。
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