用电子计算机控制海洋牧场,海洋牧场5S集成系统研究

赵树平 周婉莹

摘要  针对海洋牧场的资源和建设现状&＃xff0c;探讨了海洋遥感系统(ORS)、全球定位系统(GPS)、海洋地理信息系统(MGIS)、数字摄影测量系统(DPS)和专家系统(ES)等海洋5S技术&＃xff0c;论述了海洋5S集成系统的组成及相互关系&＃xff0c;提出了海洋牧场5S集成系统解决方案&＃xff0c;通过对海洋牧场5S集成系统数据处理流程的研究&＃xff0c;使海洋牧场的建设方案得以完善&＃xff0c;实现可持续现代生态渔业的发展。

关键词 5S技术;海洋牧场;监测系统

中图分类号 S 127  文献标识码 A

文章编号 0517-6611(2019)12-0245-02

doi&＃xff1a;10.3969/j.issn.0517-6611.2019.12.067

开放科学(资源服务)标识码(OSID)&＃xff1a;

Abstract In view of  the current situation of marine ranch resources and construction&＃xff0c;  the marine 5S technologies including remote sensing system (ORS)&＃xff0c; global positioning system (GPS)&＃xff0c; marine geographic information system (MGIS)&＃xff0c; digital photogrammetry system (DPS) and expert system (ES)&＃xff0c; were discussed&＃xff0c; the composition and relationship of the ocean 5S integrated system was elaborated&＃xff0c; the solution of the ocean ranch 5S integrated system was put forward. Through the research on the data processing flow of the 5S integrated system of marine ranch&＃xff0c; the construction scheme of marine ranch can be perfected&＃xff0c; and the development of sustainable modern ecological fishery can be realized.

Key words 5S technology;Marine ranch;Monitoring system

目前&＃xff0c;世界海洋水产资源陆续减少和海洋生态系统持续恶化的大环境下&＃xff0c;资源管理型渔业的海洋牧场将是新世纪海洋养殖业发展的主要方向。本文提出海洋牧场5S集成系统方案&＃xff0c;在对海洋牧场5S集成系统原理和海洋牧场5S集成系统数据处理流程的研究的基础上&＃xff0c;建立完整的海洋生态系统模型&＃xff0c;对海洋牧场的养殖环境信息和养殖参数信息进行远程综合采集&＃xff0c;实现远程控制海洋牧场&＃xff0c;其意义是改善海洋牧场的整体格局&＃xff0c;促进海洋渔业的可持续发展。

1 相关技术

海洋遥感系统(ORS&＃xff0c;Ocean Remote Sensing)是在电磁波理论的研发前提上&＃xff0c;通过利用各种各样的硬件设施对海洋远距离的物体进行辐射&＃xff0c;并对反射过来的波进所带的讯息进行收集、处理、分析&＃xff0c;并对海洋的各种事物进行监测和辨别的技术。用于展现海洋景象图像以及信息&＃xff0c;主要用于对海洋的很多领域进行探测[1-3]。

全球定位系统(GPS&＃xff0c;Global Positioning System)是一种利用导航卫星对时间和距离进行测量&＃xff0c;它是将卫星技术与通讯技术相结合的新型技术。它在海洋领域的应用体现在对海上定位及测量上&＃xff0c;如在海洋牧场中养殖筏区的测量等&＃xff0c;提供了准确的位置信息&＃xff0c;提高了海上工作的安全和工作效率。

海洋地理信息系统(MGIS&＃xff0c;Marine Geographic Information System)是在计算机、电子信息技术等学科的基础上产生的以计算机为主体的系统&＃xff0c;能够对海洋空间中的讯息、产生的现象、发生的事情进行分析、解释说明&＃xff0c;并让它以图集、表等形式表现出来、可以把信息系统中的数据库与地理信息和图

像相结合&＃xff0c;并对其进行分析&＃xff0c;使之不仅具有视觉化效果&＃xff0c;还拥有信息系统有利的剖析能力。可以通过对海洋各个层面以及自然和人类的活动的研究加之结合拥有强大资源的空间数据对数据进行分析、展示、集成处理&＃xff0c;进而为用户提供空间分析&＃xff0c;预测&＃xff0c;辅助分析等智能服务的平台&＃xff0c;还可以通过对Web技术的应用&＃xff0c;帮助用户达到海洋数据实时共享等功能。

数字摄影测量系统(DPS&＃xff0c;Digital Photogrammetry System)以数字图像和摄影测绘为基础&＃xff0c;多种学科如影像类学科&＃xff0c;和数字处理类学科等学科的原理与方式中筛选出所攝取的目标&＃xff0c;并以表达式和几何学科&＃xff0c;摄影学科以及拍照等为补充的学科就是数字摄影测量。在数字摄影测量的过程中&＃xff0c;中间讯息的收集是基础&＃xff0c;辅助信息是数字的成果物&＃xff0c;处理的源始材料&＃xff0c;它们都是数字形式。在海洋牧场非常极端的环境中应用时&＃xff0c;具有三维测量的准确度高、测量的速度快&＃xff0c;机动性非常好的特点[4-6]。

专家系统(ES&＃xff0c;Expert System)非常的拟人化&＃xff0c;因为它是将专家们的认知&＃xff0c;专家们处理问题的办法及想法&＃xff0c;或是很好的习惯录入计算机系统中&＃xff0c;在其他人需要使用时可以随时被提取出来。海洋牧场专家系统根据最优化理论和模糊关系原理取得知识进而建立知识库系统&＃xff0c;制定基本事实数据库和规则库结构&＃xff0c;完成面向对象的思想的原型系统。充分利用了海洋牧场领域研究成果并与海洋生态环境应用结合起来&＃xff0c;为海洋牧场可持续化建设提供专家信息支持。

2 海洋牧场5S集成系统原理及流程

2.1 海洋牧场5S集成系统原理

海洋牧场5S集成系统是由海洋遥感系统ORS、全球定位系统GPS、海洋地理信息系统MGIS、数字摄影测量系统DPS和专家系统ES等5S集成系统共同组成的&＃xff0c;其之间虽各自独立&＃xff0c;但却又互有联系[7-8]。如图1所示。

海洋5S集成系统是利用海洋遥感以及全球定位技术作为信息的来源&＃xff0c;通过它们取得实时的海洋遥感影像信息和准确的位置信息&＃xff0c;再结合GIS这个强而有力的平台&＃xff0c;对海洋牧场的水质、投饵等讯息进行研究。对所得的水质信息及投饵情况加以分析利用和研究&＃xff0c;再加上最新起的数字摄影测量系统对信息的数字化处理以及海洋牧场专家系统对海洋牧场各方面数据进行精确的分析&＃xff0c;五者紧密的组合在一起&＃xff0c;经由互相之间的信息交流&＃xff0c;为用户提供实时准确的讯息。

从海洋地理信息系统MGIS的角度来看&＃xff0c;海洋遥感系统ORS与海洋牧场区域的位置定位GPS系统是它所分析数据的关键来源&＃xff0c;它们所供给的海洋牧场信息、数据、图集都是及时动态&＃xff0c;是MGIS获取海洋牧场数据必不可缺的手段。数字摄影测量系统(DPS)又可以将信息在数字层面上进行处理&＃xff0c;而专家系统(ES)则可以对所取得的海洋牧场数据讯息进行接近人工智能水平的分析。

从GPS和MGIS组合在一起来讲&＃xff0c;它们的结合算是一种非常互补的方式&＃xff0c;在各自功能充分发挥的前提下&＃xff0c;又能各取对方的长处进行工作&＃xff0c;这不仅使海洋牧场各部分系统的功能得到了提高&＃xff0c;也使得本集成系统的性能得到了提升。

MGIS和ORS的组合&＃xff0c;它们的组合也与其他系统、技术的组合有相似的地方&＃xff0c;都是MGIS提供一个分析的平台&＃xff0c;另一种作为海洋牧场信息源&＃xff0c;用它强大的能力对数据信息进行分析和研究&＃xff0c;不同的只是信息的来源不同罢了。而DPS和MGIS的结合在于都是对所获得的信息进行测量等处理&＃xff0c;不同的是处理信息的类别和层面不同&＃xff0c;ES与MGIS的结合则又与DPS与MGIS的结合相似&＃xff0c;但是在这里是ES为MGIS提供更为人性化且准确的解决方案&＃xff0c;以及更贴近人工智能的操作系统&＃xff0c;使MGIS能进行更为有效的分析。而ES则从MGIS处得到更为完善的投饵信息与水质数据&＃xff0c;这可以使它本身的数据库更完善。这些技术的结合&＃xff0c;可以使我国的科学技术水平的得到飞跃性的发展。它们各自为政&＃xff0c;又互帮互助[9-11]。

2.2 海洋牧场5S集成系统数据处理流程 海洋牧场数据处理流程应用传统的计算机语言进行编撰&＃xff0c;整个过程包括多个模块&＃xff0c;从一开始的设备初始化&＃xff0c;到数据的采集&＃xff0c;预处理&＃xff0c;以及各种通信方式等模块&＃xff0c;都体现了它是模块化设计。下机位是定时对数据进行采集&＃xff0c;可以约定30分钟一次&＃xff0c;之后关闭电源&＃xff0c;这可以减少成本和能源的消耗&＃xff0c;并在同一时刻开启定时器&＃xff0c;记录本地数据采集的时间&＃xff0c;时间一到&＃xff0c;下机位开始运作&＃xff0c;数据存储入库。除此之外还有一些人性化的设计&＃xff0c;如语言设置等的安装&＃xff0c;这可以使用户更直观的进行数据分析&＃xff0c;处理及研究&＃xff0c;海洋牧场5S集成系统数据处理具体流程如图2所示。系统内存储的数据主要是通过全球定位系统和遥感系统取得的&＃xff0c;主要为了实现以下功能&＃xff1a;

(1)数据采集&＃xff1a;数据的采集是通过遥感技术&＃xff0c;GPS&＃xff0c;以及GIS共同完成的完整的数据信息&＃xff0c;主要是对水质监测系统传输过来的水质参数等&＃xff0c;以及投饵机传输过来的投饵数据进行收集。

(2)数据处理&＃xff1a;用户需要通过对所得的数据信息进行分析&＃xff0c;这需要用到地理信息系统&＃xff0c;以及专家系统&＃xff0c;因为它可以提出更好的分析方式和解决方式。在数据处理阶段主要会得到的成果物有两种&＃xff0c;一种是水质曲线图&＃xff0c;其数据来源主要是数据采集阶段传过来的水质参数&＃xff0c;可以实时的对水质进行监控和掌管&＃xff0c;防止水质过度恶化带来的大规模的经济损失。另一种地水质、投饵的数据进行量化的分析&＃xff0c;目的是为下次的投饵计划和对水质的管理计划做出提前的规划&＃xff0c;使得工作更有效率。

(3)数据管理&＃xff1a;对历史数据和现有数据进行整合&＃xff0c;分类&＃xff0c;筛选等。对各项参数进行分门别类的处理&＃xff0c;以及方便日后需要用到这些资料的时候可以快速的进行查询。再加上专家系统给出的各项意见&＃xff0c;可以得到很合理的数据管理报告。

(4)报警设置&＃xff1a;用来对水质进行实时监控&＃xff0c;并设定上下限&＃xff0c;当监测到的值越过我们定的警戒值时&＃xff0c;就会被人们发现。在这里主要分为上警戒线和下警戒线两种 。

(5)用户管理&＃xff1a;对用户信息通过程序语句数据库等基础操作来进行用户管理。

(6)语言设置&＃xff1a;系统拥有两种语言&＃xff0c;用户可根据自身需要进行自主的选择&＃xff0c;简洁且易于操作&＃xff0c;并且避免了很多理解问题。

3 结论与讨论

海洋牧场5S集成系统的研发和实施&＃xff0c;可以使海洋渔业的总资源得到提升&＃xff0c;保护环境和提高海洋生态资源的发展相结合&＃xff0c;优化海洋生态资源的产业架构。要对海洋牧场5S集成系统的研发付出更多的关注&＃xff0c;扩大它的规模。可以通过对技术的深化研究&＃xff0c;努力建设一个环境健康&＃xff0c;资源友好的现代海洋渔业发展模式&＃xff0c;努力实现可持续生态渔业的发展的同时&＃xff0c;我们既要利用好海洋资源&＃xff0c;又要维护好海洋生态系统[12-14]。

參考文献

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