張晉霞 王忠 陳露

摘 要：發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，建設(shè)海洋強(qiáng)省是海南未來發(fā)展的一個(gè)的目標(biāo)，用于保護(hù)海洋環(huán)境和實(shí)現(xiàn)海洋資源可持續(xù)開發(fā)利用的智慧海洋牧場是海南海洋牧場建設(shè)的新趨勢。本文通過對(duì)海南海洋牧場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇分析，闡述了智慧海洋牧場建設(shè)的必要性和緊迫性，提出了智慧海洋牧場的基本特征和架構(gòu)體系。

關(guān)鍵詞：智慧海洋牧場 架構(gòu)體系 物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：F127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）08（c）-0003-03

習(xí)近平總書記在海南省建省30周年的講話中指出：要發(fā)展海洋科技，加強(qiáng)深?？茖W(xué)技術(shù)研究，推進(jìn)“智慧海洋”建設(shè)，把海南打造成海洋強(qiáng)省。海洋智慧化是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必由之路。智慧海洋牧場集遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、傳感與信息采集技術(shù)、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)于一體，為海洋牧場的信息化提供了一個(gè)基礎(chǔ)框架，其實(shí)質(zhì)是海洋的智慧化，是充分利用信息化技術(shù)、實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)開發(fā)利用的有效手段[1]。它能更好地平衡海洋牧場的效益及海洋的可持續(xù)開發(fā)和利用，是整個(gè)海洋牧場發(fā)展的新趨勢，也是海南建設(shè)自由貿(mào)易區(qū)（港）需要深入研究的一個(gè)課題。

1 海南海洋牧場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

近年來，受環(huán)境變化和過度捕撈等因素影響，世界范圍內(nèi)漁業(yè)資源衰退和不足已成為全球性問題。在全球氣候變化、漁業(yè)生產(chǎn)力過度發(fā)展、漁業(yè)資源嚴(yán)重衰退、危及漁民生計(jì)的大背景下，如何實(shí)現(xiàn)漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為各國需要迫切解決的一個(gè)問題。由于海南近海漁業(yè)同樣面臨海洋生態(tài)環(huán)境遭受破壞、漁民違規(guī)捕撈、漁業(yè)資源日益枯竭等同類問題，因此，從海南自由貿(mào)易區(qū)（港）建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求來看，海洋牧場的建設(shè)已成為拓展和有效配置海南漁業(yè)發(fā)展空間，優(yōu)化海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)布局，促進(jìn)近海漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)海洋產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切選擇。

1.1 海南海洋牧場建設(shè)面臨的主要問題

自2002年開始海南省就著手建設(shè)海洋牧場，據(jù)海南省海洋與漁業(yè)廳統(tǒng)計(jì)，到2017年海南省已建設(shè)5個(gè)海洋牧場示范區(qū)，共計(jì)投放20320.4空方人工魚礁[2]。海洋牧場的建設(shè)有效推動(dòng)了海南漁業(yè)資源的合理開發(fā)和保護(hù)，對(duì)改善優(yōu)化海洋生態(tài)環(huán)境起到了重要的促進(jìn)作用，但從總體上看，海南海洋牧場的產(chǎn)業(yè)化水平還是比較低，技術(shù)研發(fā)水平相對(duì)落后，關(guān)鍵技術(shù)如海藻增養(yǎng)殖技術(shù)、苗種繁育及高效增殖放流技術(shù)、對(duì)象生物學(xué)行為控制技術(shù)、牧場生物資源高效探測與評(píng)估技術(shù)及牧場信息化監(jiān)控管理技術(shù)等還有待提高。

在規(guī)劃管理和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等方面，盡管我省出臺(tái)了《三亞市海洋牧場管理暫行辦法》和《?？谑泻Ｑ竽翀龉芾頃盒修k法》等海洋牧場管理法規(guī)，但由于海洋牧場建設(shè)涉及多個(gè)部門，因此，海洋牧場的發(fā)展理念、規(guī)劃管理和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。牧場維護(hù)管理不到位，法律不完善，機(jī)制不健全，產(chǎn)業(yè)發(fā)展效果不明顯，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)較短，并未形成有利的產(chǎn)業(yè)格局。

1.2 海南海洋牧場建設(shè)的機(jī)遇

雖然海南海洋牧場的建設(shè)存在諸多問題，但也面臨一系列良好的發(fā)展機(jī)遇。習(xí)近平同志指出：海南是海洋大省，提高海洋資源開發(fā)能力，加快培育新興海洋產(chǎn)業(yè)，支持海南建設(shè)現(xiàn)代化海洋牧場，著力推動(dòng)海洋經(jīng)濟(jì)向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變[3]。另外，農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)《國家級(jí)海洋牧場示范區(qū)建設(shè)規(guī)劃（2017—2025年）》的通知中也明確指出，海南省將在未來8年完成13個(gè)海洋牧場示范點(diǎn)的建設(shè)。在自然環(huán)境方面，海南漁業(yè)資源豐富，海南省是我國唯一的熱帶島嶼，海洋魚類資源品種多汛期長，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，漁業(yè)港灣多。海南省海岸線上分布可供開發(fā)的漁業(yè)港灣有68處，其中被列入農(nóng)業(yè)部漁港名錄的漁業(yè)港灣共43處[4]。因此，政府的大力扶持和優(yōu)越的自然環(huán)境為海南省海洋牧場的建設(shè)提供了有利條件，為海洋漁業(yè)的可持續(xù)開發(fā)利用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。海南全島要建設(shè)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，探索、穩(wěn)步推進(jìn)中國特色自由貿(mào)易港建設(shè)，粗放式的高位池、低位池水產(chǎn)養(yǎng)殖等傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式與海洋環(huán)境保護(hù)的要求就極不相稱了，應(yīng)積極推進(jìn)“智慧海洋”建設(shè)，推進(jìn)傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖方式向現(xiàn)代化海洋牧場建設(shè)轉(zhuǎn)變。

2 智慧海洋牧場的基本特征與架構(gòu)體系

信息化技術(shù)使得人類文明進(jìn)入新的發(fā)展階段。在海南省建設(shè)自由貿(mào)易區(qū)（港）過程中，要解決海南省漁業(yè)發(fā)展和海洋牧場建設(shè)存在的問題，就必須將信息化技術(shù)與海洋牧場的建設(shè)相結(jié)合，即把物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)用于南海海洋牧場的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將智能監(jiān)測系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集平臺(tái)作為海洋牧場建設(shè)的神經(jīng)末梢[5]，從而構(gòu)建出能實(shí)現(xiàn)海洋牧場實(shí)時(shí)監(jiān)測與輔助決策的信息技術(shù)平臺(tái)，及時(shí)對(duì)海洋牧場的生態(tài)環(huán)境、資源狀況進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，即建設(shè)現(xiàn)代化的智慧海洋牧場。

2.1 智慧海洋牧場的基本特征

“智慧”是網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化的綜合體現(xiàn)，智慧海洋牧場建設(shè)和運(yùn)營過程必須具備如下的特征。

（1）全面監(jiān)測感知。利用智能設(shè)備和傳感器全方位感知海陸環(huán)境信息并通過數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)牧場的可視化監(jiān)控，通過物與物、物與環(huán)境之間的交流互動(dòng)，進(jìn)而通過可視化監(jiān)控和數(shù)據(jù)報(bào)警觸發(fā)控制系統(tǒng)動(dòng)作或服務(wù)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場的自主化和可視化。

（2）信息的聯(lián)動(dòng)整合。由于傳統(tǒng)海洋牧場中的人工魚礁是相對(duì)獨(dú)立的、分散的，而智慧海洋牧場通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相互融合，將原本獨(dú)立分散的人工魚礁通過智能監(jiān)測系統(tǒng)與控制采集系統(tǒng)進(jìn)行集成，甚至將同一個(gè)海域中不同的海洋牧場集成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的整體，從而實(shí)現(xiàn)牧場中人工魚礁之間的協(xié)同聯(lián)接和同一海域不同牧場之間的協(xié)同聯(lián)接，使得海洋牧場的相關(guān)數(shù)據(jù)相互融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海洋牧場運(yùn)營的智慧化。

（3）數(shù)據(jù)的智能化。海洋牧場的智能化是通過云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。即通過云計(jì)算技術(shù)將牧場運(yùn)營的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存，再通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將積累的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，將原本離散的數(shù)據(jù)通過科學(xué)算法建立客觀規(guī)律，最后將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息和未來趨勢的預(yù)測信息反饋給牧場經(jīng)營者，作為海洋牧場運(yùn)營過程中投資與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判的有效評(píng)估，實(shí)現(xiàn)海洋牧場數(shù)據(jù)信息的智能化。

2.2 智慧海洋牧場的架構(gòu)體系

智慧海洋牧場區(qū)別于傳統(tǒng)海洋牧場的本質(zhì)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等信息化技術(shù)手段的應(yīng)用。其主要建設(shè)內(nèi)容包括人工魚礁的設(shè)計(jì)、建造和投放，配套的船艇、管護(hù)平臺(tái)、監(jiān)測和管理系統(tǒng)等設(shè)施設(shè)備；海藻場和海草床的移植修復(fù)等。智慧海洋牧場的系統(tǒng)架構(gòu)體系如圖1所示。

（1）監(jiān)測和通信傳輸系統(tǒng)。監(jiān)測和通信傳輸是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，通過構(gòu)建以空間衛(wèi)星遙感觀測、水面?zhèn)鞲杏^測、水體斷層分段觀測“三位一體”的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對(duì)海陸環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[6]，從而實(shí)現(xiàn)海洋水產(chǎn)、海洋環(huán)境及陸地三者之間物物聯(lián)接的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，利用“物-物”之間的通信與集成，使得海洋牧場中的各類元素成為整個(gè)海洋牧場運(yùn)行的參與者并對(duì)各類元素進(jìn)行識(shí)別和標(biāo)記，隨時(shí)隨地通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將各元素的信息進(jìn)行采集和傳輸。

（2）云管理平臺(tái)。云管理平臺(tái)是將海洋牧場的信息數(shù)據(jù)通過云計(jì)算技術(shù)將物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，即將牧場中各個(gè)時(shí)刻、各種氣象和季節(jié)中的人工魚礁、網(wǎng)箱、各類海洋生物、水文環(huán)境、船舶、魚餌等牧場元素以及對(duì)應(yīng)時(shí)間段的產(chǎn)量、銷量、產(chǎn)品質(zhì)量等經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并劃分為子系統(tǒng)，再將各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行互聯(lián)互通和融合，為后續(xù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)并打破牧場之間信息不通的鴻溝，及時(shí)、精確地完成牧場數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測、傳輸和處理。

（3）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)將云管理平臺(tái)整合的牧場數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理后創(chuàng)建客觀規(guī)律，實(shí)現(xiàn)牧場信息的全面總結(jié)、科學(xué)評(píng)估、綜合分析海洋牧場建設(shè)取得的效果，即找到大數(shù)據(jù)挖掘的匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)組成一級(jí)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，對(duì)底層節(jié)點(diǎn)提供的各類感知數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，對(duì)高層節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的模塊化處理并進(jìn)行儲(chǔ)存，從而實(shí)現(xiàn)牧場數(shù)據(jù)信息的評(píng)估和分析。另外，整個(gè)數(shù)據(jù)管理中心還可以實(shí)現(xiàn)不同海洋牧場之間信息的協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)而獲取不同海洋牧場之間的共性支撐信息，進(jìn)而建立標(biāo)準(zhǔn)化通用化的數(shù)據(jù)平臺(tái)，為后續(xù)管理、開發(fā)利用和繼續(xù)建設(shè)提供決策支持，構(gòu)建大范圍的海洋牧場監(jiān)測網(wǎng)，不斷完善海洋牧場信息監(jiān)測和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海洋牧場建設(shè)和管理的現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

3 結(jié)語

海洋牧場建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及海洋物理、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋生物以及建筑工程等多個(gè)學(xué)科，當(dāng)今社會(huì)，全球海洋漁業(yè)的發(fā)展均面臨著全球氣候變化、漁業(yè)生產(chǎn)力過度發(fā)展、漁業(yè)資源嚴(yán)重衰退等諸多問題，要實(shí)現(xiàn)海洋漁業(yè)的可持續(xù)開發(fā)利用和轉(zhuǎn)型升級(jí)，就必須將信息化技術(shù)手段用于海洋建設(shè)，尤其是智慧海洋牧場的建設(shè)。在海南省建設(shè)自由貿(mào)易區(qū)（港）過程中，要提高海洋資源開發(fā)能力，培育新興海洋產(chǎn)業(yè)，應(yīng)大力推進(jìn)現(xiàn)代化海洋牧場的建設(shè)，推進(jìn)“智慧海洋”建設(shè)。

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