1、概述

現(xiàn)代海洋牧場(chǎng)的建設(shè)需要利用新技術(shù)、新方法、新模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、資源、環(huán)境的可持續(xù)開發(fā)利用。當(dāng)前是“互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)”的時(shí)代，海洋牧場(chǎng)的可視化、智能化、信息化建設(shè)已成為必然，“智慧海洋牧場(chǎng)”應(yīng)運(yùn)而生，海洋牧場(chǎng)建設(shè)應(yīng)綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，整合信息資源、開發(fā)多功能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，服務(wù)于生態(tài)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理。通過開發(fā)海洋信息獲取的終端設(shè)施、信息平臺(tái)等，將于“互聯(lián)網(wǎng)+”和“物聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)行應(yīng)用融合，以實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)各要素的全面感知和互聯(lián)互通，最終實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)的運(yùn)行和管理的智慧環(huán)境，并不斷進(jìn)行養(yǎng)殖技術(shù)和管理的創(chuàng)新，形成智能、高效、優(yōu)質(zhì)海洋牧場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)建設(shè)的人與自然和諧共生的現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)。

基于海洋牧場(chǎng)的可視化、智能化、信息化系統(tǒng)而打造的智慧海洋牧場(chǎng)管理平臺(tái)搭載多種監(jiān)測(cè)儀器和傳感器，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)分析。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋牧場(chǎng)的水質(zhì)、氣象、安全信息等指標(biāo)，對(duì)海洋牧場(chǎng)區(qū)的生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)報(bào)，通過水上視頻監(jiān)控和安防設(shè)施對(duì)海洋牧場(chǎng)的生產(chǎn)安全進(jìn)行有序化管理，并利用水下視頻監(jiān)控，對(duì)人工魚礁區(qū)等水下目標(biāo)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)的實(shí)時(shí)可視化。海洋牧場(chǎng)多功能平臺(tái)整體采用 HDPE 材料及框架結(jié)構(gòu)，平臺(tái)框架浮力管為熱熔焊接方式，使浮力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與框架支撐系統(tǒng)連接成一個(gè)整體，牢固性高，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)。平臺(tái)結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)的科學(xué)管理，構(gòu)建生態(tài)服務(wù)體系、生產(chǎn)管理體系、質(zhì)量保障體系及安全管理體系，逐步實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)的全鏈條可視、可測(cè)、可控。

2、系統(tǒng)組成與功能

系統(tǒng)組成包括系統(tǒng)搭載平臺(tái)、供電系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水上視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水下視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)、信息化平臺(tái)系統(tǒng)、手機(jī)端APP和數(shù)據(jù)中心。

（1）系統(tǒng)搭載平臺(tái)

系統(tǒng)搭載平臺(tái)規(guī)格為10m×10m（或其他規(guī)格），平臺(tái)整體采用HDPE材料及框架結(jié)構(gòu)，平臺(tái)框架浮力管為熱熔焊接方式，使浮力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與框架支撐系統(tǒng)連接成一個(gè)整體，牢固性高，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)。

（2）供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)采用太陽能發(fā)電的運(yùn)行方式，系統(tǒng)由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將光能轉(zhuǎn)換為電能，存儲(chǔ)在蓄電池中或直接推動(dòng)負(fù)載工作。太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)，過放電保護(hù)的作用。蓄電池一般為免維護(hù)膠體電池，其作用是在由太陽能電池板所發(fā)出的電能能夠儲(chǔ)存起來，滿足無光照條件下所有設(shè)備3天持續(xù)供電。

（3）信息傳輸系統(tǒng)

海上通信具有覆蓋區(qū)域范圍大、基站距離遠(yuǎn)、信號(hào)衰減嚴(yán)重、海面環(huán)境復(fù)雜、施工困難等特點(diǎn)。結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，本系統(tǒng)有多套適合不同用戶需求的解決方案，根據(jù)覆蓋范圍分為近距離、中距離、遠(yuǎn)距離覆蓋三種情況，可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)回傳功能、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳功能，語音集群調(diào)度功能。作為內(nèi)陸傳輸網(wǎng)絡(luò)的延伸，實(shí)現(xiàn)國(guó)家海域和陸地、海域和船只、海上船只及島嶼之間的信息通信，也可作為海上資源開發(fā)管理、海上監(jiān)測(cè)監(jiān)管等海上信息化建設(shè)的通信手段，為海洋信息化發(fā)展提供保障。

（4）數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)為海洋牧場(chǎng)遠(yuǎn)端移動(dòng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理中心，兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、視頻存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程命令處理、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警等基本功能，內(nèi)置大容量硬盤，是海洋牧場(chǎng)管理系統(tǒng)中的水質(zhì)水文信號(hào)、水上水下視頻信號(hào)、氣象信號(hào)等數(shù)據(jù)的處理中心，是整個(gè)海洋牧場(chǎng)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。該系統(tǒng)集中安裝于在水下設(shè)備支架內(nèi)，與所有傳感器安裝在一起，負(fù)責(zé)采集所有水質(zhì)、水文數(shù)據(jù)、水下視頻數(shù)據(jù)，并通過一條線纜與移動(dòng)數(shù)據(jù)管理設(shè)備相連，實(shí)時(shí)傳送水下采集的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)被密封于水下金屬盒內(nèi)，可長(zhǎng)期工作于海洋水下環(huán)境。

（5）水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和機(jī)械控制單元三部分組成，其中傳感器可以根據(jù)需求搭載相應(yīng)的傳感器，用于采集海洋牧場(chǎng)的水溫、電導(dǎo)率、鹽度、溶解氧、葉綠素等指標(biāo)；數(shù)據(jù)采集器可以接收傳感器采集的數(shù)據(jù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大容量存儲(chǔ)，并支持 GPRS、WIFI、RS-232、RS-485、RS-422、光纖和以太網(wǎng)等多種數(shù)據(jù)傳輸方式。

（6）氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

氣象系統(tǒng)提供6種重要的氣象參數(shù)，分別為氣壓、相對(duì)溫度、濕度、降雨量、風(fēng)速和風(fēng)向。系統(tǒng)傳感器性能穩(wěn)定，風(fēng)測(cè)量采用了超聲風(fēng)傳感器，以確定水平風(fēng)速和風(fēng)向。大氣壓、溫度和濕度的測(cè)量均在一個(gè)PTU模塊中進(jìn)行電容式測(cè)量，該模塊更換方便，無需接觸任何傳感器。降水量的測(cè)量，采用了 RAINCAP 聲波傳感器，避免了溢出、堵塞、潮濕和蒸發(fā)損失等問題。系統(tǒng)具有多種數(shù)字通信模式和供電范圍選擇，低功耗的特性也可實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的應(yīng)用，風(fēng)速和風(fēng)向的模擬輸出可適用于各種工業(yè)應(yīng)用，系統(tǒng)參數(shù)高于IEC60945的海事標(biāo)準(zhǔn)要求。

（7）水上視頻監(jiān)控系統(tǒng)

水上視頻監(jiān)控系統(tǒng)由水上視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)組成，主要用于海洋牧場(chǎng)示范區(qū)的智能化安全管理，具有視頻動(dòng)態(tài)報(bào)警、紅外夜視等功能。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)處理監(jiān)控范圍內(nèi)的海區(qū)視頻數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的安全規(guī)則進(jìn)行比較，對(duì)設(shè)定區(qū)域內(nèi)的視頻周界入侵、異常行為產(chǎn)生報(bào)警信息。全天候24小時(shí)工作，節(jié)省人力物力，對(duì)平臺(tái)人員情況有效記錄，方便管理人員全局把握情況，了解生產(chǎn)、工作情況，提高生產(chǎn)效率。

（8）水下視頻監(jiān)控系統(tǒng)

水下視頻監(jiān)控系統(tǒng)由水下數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)組成，主要應(yīng)用于人工魚礁區(qū)水下目標(biāo)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)的實(shí)時(shí)可視化。該系統(tǒng)機(jī)身采用316L不銹鋼外殼，配置高清數(shù)字彩色攝像機(jī)、定焦鏡頭、自清潔機(jī)構(gòu)、LBD白光照明燈，水下影像不失真，可在水下長(zhǎng)期布署和使用，維護(hù)周期長(zhǎng)。

（9）網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自有海域的精確管控，該系統(tǒng)應(yīng)用的目標(biāo)分析功能，以雷達(dá)為主要傳感器，實(shí)現(xiàn)惡劣天氣（雨、霧）情況下主動(dòng)探測(cè)目標(biāo)，并持續(xù)跟蹤、報(bào)警、記錄，有效提高對(duì)監(jiān)控目標(biāo)的準(zhǔn)確識(shí)別能力，可以顯示全部已探測(cè)到的目標(biāo)信息，包含雷達(dá)視頻、目標(biāo)運(yùn)行軌跡等。

（10）信息化平臺(tái)系統(tǒng)

信息化平臺(tái)系統(tǒng)可以對(duì)平臺(tái)上搭載的所有設(shè)備指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控管理，包括多種監(jiān)測(cè)儀器和傳感器，對(duì)海洋牧場(chǎng)的水質(zhì)、水文、氣象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，歷史數(shù)據(jù)查詢，對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并通過視頻監(jiān)控和安防設(shè)施實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)水上水下安全、有序化管理。控制系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場(chǎng)全域情況的實(shí)施掌握和可視化，為科學(xué)管理海洋牧場(chǎng)提供有力支持。

（11）手機(jī)端 APP

運(yùn)用的Android技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過觀測(cè)站點(diǎn)查詢地圖展示、觀測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢展示、觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)警分析、觀測(cè)歷史數(shù)據(jù)查詢展示、觀測(cè)視頻在線播放五大功能的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、精彩視頻呈現(xiàn)，更好的掌握觀測(cè)站點(diǎn)的動(dòng)態(tài)信息。手機(jī)APP性能指標(biāo)滿足以下要求：

1）運(yùn)行環(huán)境：安卓平臺(tái)手機(jī)；

2）內(nèi)存占用率在20%-30%范圍內(nèi)；

3）APP 響應(yīng)時(shí)間小于1S；

4）內(nèi)容占有率小于30%；

5）包體大小小于25M；

6）流量耗用：待機(jī)情況下，24小時(shí)流量不超過300K；

7）電量耗用：待機(jī)情況下，24小時(shí)內(nèi)電量不超過500mA；

8）網(wǎng)絡(luò)性能：支持5G網(wǎng)絡(luò)和WiFi，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)連接被重置時(shí)，無閃退、卡頓、崩潰、黑白屏和內(nèi)存泄漏。

（12）數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心是控制中心的數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)交互中心，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫。數(shù)據(jù)中心由兩套服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互備功能，本系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)均存放于此，包括水質(zhì)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，及系統(tǒng)各種操作記錄數(shù)據(jù)等等，并基于此逐漸形成海洋牧場(chǎng) 私有的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

機(jī)架式服務(wù)器1臺(tái)：英特爾至強(qiáng) 2.6GHz，20M 緩存以上，8.0GT/sQPI，Turbo，HT，8C/16T，內(nèi)存2個(gè)，內(nèi)存 2133MHz、2路 16GB RDIMM，2400MT/s,雙列，x8帶寬，硬盤4T以上。操作主機(jī)一套：處理器：i5-12500 以上，內(nèi)存 16GDDR4，顯卡：2G 獨(dú)顯，硬盤：256 固態(tài)硬盤+4TB機(jī)械硬盤，可安裝 WIN10 系統(tǒng)，配24寸屏幕。機(jī)柜1套，網(wǎng)絡(luò)交換一套，UPS電源一套。監(jiān)測(cè)信息接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份，可實(shí)現(xiàn)配置RAID0/15等，支持 SAS SATA/PCIE 插槽不少于3個(gè)，配置冗余電源。

3、技術(shù)參數(shù)