李海濤,張 雷,陳星亮

1(青島科技大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,青島 266061)2(青島勵(lì)圖高科信息技術(shù)有限公司,青島 266101)

基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)方案①

李海濤1,張 雷1,陳星亮2

1(青島科技大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,青島 266061)2(青島勵(lì)圖高科信息技術(shù)有限公司,青島 266101)

后前,海洋信息化建設(shè)已成為我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要支撐,但建設(shè)過程中缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、同質(zhì)化嚴(yán)重、信息孤島、智慧度不夠等問題日益明顯.本文從一體化規(guī)劃與建設(shè)的思路出發(fā),借鑒人體各組成部分分工明確又協(xié)調(diào)合作的生理學(xué)原理,基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù),提出了基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)方案,從海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建、海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、海洋應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)到信息化標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等多方面進(jìn)行了完整方案的設(shè)計(jì).方案涵蓋了海洋環(huán)保、防災(zāi)減災(zāi)、海域海島、海洋執(zhí)法、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)等多個(gè)業(yè)務(wù)范疇.研究成果在我國(guó)多個(gè)沿海省、市的智慧海洋建設(shè)中得到實(shí)踐,對(duì)其他沿海省、市的智慧海洋建設(shè)具有較大的借鑒意義.

智慧海洋;人體理論;建設(shè)方案;海洋大數(shù)據(jù);一體化規(guī)劃建設(shè)

后前,我國(guó)大部分沿海省、市經(jīng)過多年的信息化建設(shè),已陸續(xù)建設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備等,信息化工作取得了明顯的進(jìn)展.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包含海洋漁業(yè)政務(wù)專網(wǎng)、海監(jiān)專網(wǎng)、國(guó)家海域?qū)＞W(wǎng)、電子政務(wù)網(wǎng)等.基礎(chǔ)設(shè)施由機(jī)房及環(huán)境監(jiān)測(cè)、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備、UPS電源等組成.應(yīng)用系統(tǒng)包括沿海省、市自行組織開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)以及國(guó)家和省級(jí)部署的應(yīng)用系統(tǒng).從其建設(shè)歷程中可以看出,信息化的建設(shè)往往從單一從某些特定業(yè)務(wù)領(lǐng)域出發(fā),缺乏通盤考慮,全局規(guī)劃.在建設(shè)過程中也逐漸暴露出了一些矛盾和難題,如網(wǎng)絡(luò)不通、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相對(duì)薄弱、業(yè)務(wù)信息化程度低、信息孤島、重復(fù)建設(shè),智慧程度低等問題.這些問題亟需解決,否則將會(huì)嚴(yán)重制約今后的海洋信息化應(yīng)用和發(fā)展.2016年3月17日,《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》發(fā)布,其中強(qiáng)調(diào)堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌,發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì),科學(xué)開發(fā)海洋資源,保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境,維護(hù)海洋權(quán)益,建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)[1].為加快構(gòu)建我國(guó)現(xiàn)代海洋與漁業(yè)產(chǎn)業(yè)體系,提高海洋與漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的綜合實(shí)力,實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo),我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份正紛紛實(shí)施一系列海洋信息化建設(shè),為了解決缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、同質(zhì)化嚴(yán)重、信息孤島、智慧度不夠等問題,本文提出了基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)思路,通過借助人體生物學(xué)原理,基于現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋的全面立體感知、廣泛互聯(lián)互通、海量數(shù)據(jù)共享[2]、科學(xué)管理與分析、智慧決策與服務(wù).

1 智慧海洋概述

關(guān)于智慧,首先我們想到的是人的智慧,人體各個(gè)組成部分相互分工明確卻又協(xié)調(diào)合作,能夠通過自我監(jiān)測(cè)、自我調(diào)節(jié)、特征反饋等實(shí)現(xiàn)人體的健康發(fā)展.海洋的智慧就是在海洋生態(tài)環(huán)保方面,如同人類一樣實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià),以及自我調(diào)節(jié).在海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)方面,通過及時(shí)的預(yù)報(bào)和特征反饋,提醒人們好預(yù)防和治理工作.在海洋執(zhí)法方面,能夠像人類細(xì)胞巡檢一樣,實(shí)現(xiàn)執(zhí)法過程的全程跟蹤、智慧決策.在海域海島管理方面,能夠像人體一樣合理監(jiān)測(cè)、分析、調(diào)控自己的各個(gè)器官.在海洋經(jīng)濟(jì)方面,像人類理財(cái)一樣做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析評(píng)估,不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化空間布局、平衡生態(tài)文明,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和諧快速發(fā)展.基于此,本文提出了完整的智慧海洋工程建設(shè)方案,從海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建、海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、海洋應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)到信息化標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等多方面進(jìn)行了完整方案設(shè)計(jì),方案涵蓋了海洋環(huán)保、防災(zāi)減災(zāi)、海域海島、海洋執(zhí)法、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)等多個(gè)業(yè)務(wù)范疇.

2 智慧海洋建設(shè)方案

智慧海洋與人體映射關(guān)系如圖1所示,智慧海洋中的監(jiān)測(cè)設(shè)備猶如人體五官,通過合理的布局及分工,搭建全面感知的監(jiān)測(cè)管理;智慧海洋的中PC、服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、機(jī)房、會(huì)議室等硬件基礎(chǔ)設(shè)施猶如人體骨骼,是智慧海洋的支撐;智慧海洋中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)猶如人體的神經(jīng)脈絡(luò),錯(cuò)綜復(fù)雜,但是在整體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行各條脈絡(luò)的梳理,進(jìn)行有效整合和細(xì)分,使其各司其職,又實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一;智慧海洋中智慧決策,猶如人體大腦功能,指揮協(xié)調(diào)牽身體各項(xiàng)功能;海域海島、資源環(huán)境、預(yù)報(bào)減災(zāi)、漁業(yè)綜合、海洋執(zhí)法及行政綜合管理等系統(tǒng)猶如四肢,職責(zé)明確,協(xié)調(diào)配合中運(yùn)轉(zhuǎn)前進(jìn);智慧海洋中遍布的大數(shù)據(jù)猶如細(xì)胞,體量大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集、管理、維護(hù)與更新的運(yùn)行機(jī)制的體系建設(shè).

圖1 人體與智慧海洋映射關(guān)系

2.1 智慧海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)

大數(shù)據(jù)的發(fā)展與應(yīng)用離不開數(shù)據(jù)的支撐,建設(shè)智慧海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸,我國(guó)后前沿海省市大多已具備或者初步具備自身的監(jiān)測(cè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò),監(jiān)測(cè)設(shè)備包括浮標(biāo)、潛標(biāo)、地波雷達(dá)、海床基、調(diào)查斷面、海底觀測(cè)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、衛(wèi)星遙感、測(cè)報(bào)船舶、無人機(jī)、水下滑翔機(jī)、多波束、ROV機(jī)器人、海上平臺(tái)、ADCP、側(cè)掃聲吶等;監(jiān)測(cè)網(wǎng)包含無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、海監(jiān)專網(wǎng)、海洋漁業(yè)政務(wù)網(wǎng)、國(guó)家海域?qū)＞W(wǎng)、電子政務(wù)專網(wǎng)等,同時(shí)后前國(guó)家正在建設(shè)一張網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通,應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)充物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控網(wǎng)等終端設(shè)備的部署,增強(qiáng)數(shù)據(jù)的終端感知能力,同時(shí),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的整合、互聯(lián)互通,以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析和深度挖掘,為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供源源不斷的數(shù)據(jù)支撐.

圖2 智慧海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)

2.2 智慧海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)

普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為,大數(shù)據(jù)是規(guī)模大且復(fù)雜,無法在一定時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合,具有以下4個(gè)特點(diǎn)(4V)[7]:

(1)數(shù)據(jù)體量(Volumes)巨大.大型數(shù)據(jù)集,從TB級(jí)別,躍升到PB乃至更高級(jí)別.

(2)數(shù)據(jù)類別(Variety)繁多.數(shù)據(jù)來自多種數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)種類和格式?jīng)_破了以前所限定的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)范疇,還包括音視頻文件等半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù).

(3)數(shù)據(jù)價(jià)值(Value)密度低.

(4)數(shù)據(jù)處理速度(Velocity)要求快,在線分析和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的需求強(qiáng)烈.

對(duì)照上述特點(diǎn),隨著海洋立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)的構(gòu)建與完善,海洋數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)現(xiàn)象,加上海洋數(shù)據(jù)本身多源、異構(gòu)的特點(diǎn),如何實(shí)現(xiàn)海洋大數(shù)據(jù)的高效管理、維護(hù)、共享、分析挖掘、應(yīng)用,對(duì)我們海洋管理部門以及熱衷于海洋事業(yè)的企業(yè)單位甚至個(gè)人都提出了新的挑戰(zhàn).海洋大數(shù)據(jù)來源從類型上可劃分為海洋監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)、海域海島管理、海洋行政執(zhí)法、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)六個(gè)大類,每大類都獨(dú)成體系卻又相互關(guān)聯(lián),為此,建設(shè)海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)充分考慮各個(gè)方面的數(shù)據(jù)利用與挖掘價(jià)值以及整體融合關(guān)聯(lián)分析所產(chǎn)生的價(jià)值,智慧海洋大數(shù)據(jù)六大分類如圖3所示.

圖3 智慧海洋大數(shù)據(jù)六大分類

2.2.1 海洋大數(shù)據(jù)來源

(1)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)

構(gòu)建海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化入庫和更新,構(gòu)建海洋環(huán)境評(píng)價(jià)方法庫、模型庫、知識(shí)庫、專家?guī)?、?biāo)準(zhǔn)庫,為后續(xù)建設(shè)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐.

(2)海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)大數(shù)據(jù)

構(gòu)建海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)大數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)管理浮標(biāo)、海洋站、志愿船、地波雷達(dá)、X波段雷達(dá)等觀測(cè)手段實(shí)時(shí)獲取的風(fēng)、浪、流、溫度、鹽度、濕度等大量海洋環(huán)境要素的觀測(cè)數(shù)據(jù),并研發(fā)精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)模型,進(jìn)行綜合分析與多維可視化展示,實(shí)現(xiàn)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖和預(yù)警報(bào)的自動(dòng)化編制與智能化發(fā)布.

(3)海域海島管理大數(shù)據(jù)

構(gòu)建海域海島大數(shù)據(jù)庫,囊括海域海島區(qū)域分布、海岸線、海岸帶等基礎(chǔ)地理信息、海域規(guī)劃?rùn)?quán)屬、海域使用審批、動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)、保護(hù)利用、自然環(huán)境資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等信息,實(shí)現(xiàn)多種資料的綜合分析,為海域海島開發(fā)利用和綜合管理提供信息和技術(shù)支撐.

(4)海洋行政執(zhí)法大數(shù)據(jù)

構(gòu)建海洋行政執(zhí)法大數(shù)據(jù),存儲(chǔ)管理執(zhí)法過程中產(chǎn)生的大量文本、圖片、音頻、視頻等數(shù)據(jù),采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),為執(zhí)法行動(dòng)提供指導(dǎo),以解決后前海洋行政執(zhí)法中存在執(zhí)法過程難把控、執(zhí)法案例難分析、執(zhí)法線索難獲取等問題.

(5)海洋經(jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)

構(gòu)建完善海洋經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估體系,優(yōu)化海洋經(jīng)濟(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和利用機(jī)制,融合分析各類數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建海洋經(jīng)濟(jì)模型庫、方法庫.

(6)智慧漁業(yè)大數(shù)據(jù)

構(gòu)建智慧漁業(yè)大數(shù)據(jù)庫,涵蓋漁業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、漁業(yè)生產(chǎn)安全、水產(chǎn)品加工、水產(chǎn)品溯源、漁港管理、海洋牧場(chǎng)等數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)漁業(yè)環(huán)境的立體監(jiān)測(cè)、自動(dòng)評(píng)價(jià)、異常環(huán)境與病蟲災(zāi)害的及時(shí)識(shí)別與報(bào)警、漁業(yè)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,漁業(yè)病害的在線診斷與防治.

2.2.2 海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

(1)大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

基于以上六大類海洋大數(shù)據(jù),建立如下海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架,如圖4所示.海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架包含數(shù)據(jù)集成層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理層、編程模型層、數(shù)據(jù)分析層、可視化數(shù)據(jù)產(chǎn)品層、決策發(fā)布層六個(gè)層次.

圖4 智慧海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

數(shù)據(jù)集成層:平臺(tái)提供豐富的數(shù)據(jù)集成接口,支持與傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集接口的無縫集成,便于將多源異構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到平臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng).

數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)管理層:提供PB級(jí)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)與管理,支持高效的數(shù)據(jù)查詢、索、提取等基本數(shù)據(jù)集操作.

編程模型層:提供基于web方式和基于工作流的數(shù)據(jù)挖掘建模支撐,便于建模分析人員隨時(shí)隨地在線編輯和提交分析模型.

數(shù)據(jù)分析層:提供以Hadoop為基礎(chǔ)的離線分析環(huán)境和以Spark為基礎(chǔ)的在線分析環(huán)境,滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)數(shù)據(jù)分析響應(yīng)效率的需求.數(shù)據(jù)分析技術(shù)包括分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測(cè)模型、模式識(shí)別、時(shí)間序列分析、回歸分析、系統(tǒng)仿真、機(jī)器學(xué)習(xí)、優(yōu)化、空間分析、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析等.通過對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和處理,應(yīng)用于海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋漁情預(yù)報(bào)等領(lǐng)域[5].

可視化數(shù)據(jù)產(chǎn)品層:平臺(tái)提供可視化分析與報(bào)表支撐,用戶通過可視化分析工具、可視化擎、報(bào)表模板等功能開展交互式可視化數(shù)據(jù)產(chǎn)品制作.通過建立海洋數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用模型,實(shí)現(xiàn)海洋要素、海洋過程、海洋預(yù)報(bào)的多維、動(dòng)態(tài)、可視化表達(dá),為海洋科學(xué)研究和行業(yè)內(nèi)應(yīng)用提供信息可視化服務(wù)[5].

決策與發(fā)布層:基于以上平臺(tái)系統(tǒng),通過web網(wǎng)站、微信公眾號(hào)、手機(jī)App、微博、傳真等方式,為海洋領(lǐng)域相關(guān)單位和個(gè)人提供快速實(shí)時(shí)的決策支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù),包括預(yù)報(bào)減災(zāi)、海洋污染監(jiān)測(cè)預(yù)警、海洋漁場(chǎng)監(jiān)測(cè)、海洋維權(quán)指揮等.

2.3 智慧海洋綜合管理平臺(tái)

面向海洋與漁業(yè)政府管理部門、涉海涉漁企業(yè)以及社會(huì)公眾,在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與框架基礎(chǔ)上,建設(shè)一體化一張圖智慧海洋綜合管理平臺(tái),平臺(tái)將涵蓋海洋生態(tài)環(huán)保、海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)、海域海島管理、海洋行政執(zhí)法、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域,重點(diǎn)打造海洋環(huán)境智慧監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)、海洋環(huán)境智慧預(yù)報(bào)系統(tǒng)、智慧漁業(yè)云服務(wù)平臺(tái)、海洋資源一張圖管理系統(tǒng)、海洋突發(fā)事件應(yīng)急管理系統(tǒng)等需求迫切、實(shí)施效果顯著的重點(diǎn)亮點(diǎn)工程.

2.3.1 支撐平臺(tái)

支撐平臺(tái)為智慧海洋綜合管理提供通用技術(shù)、數(shù)據(jù)管理、分析、可視化以及業(yè)務(wù)處理技術(shù)支撐.

支撐平臺(tái)主要以組件的形式為各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)支持,支撐平臺(tái)整體組件構(gòu)成如圖5所示.

圖5 支撐平臺(tái)組件構(gòu)成

(1)單點(diǎn)登錄

單點(diǎn)登陸簡(jiǎn)稱SSO(single sign-on),是指在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中,用戶只需要登陸一次就可以訪問所有相互信任的應(yīng)用系統(tǒng).它無需用戶記憶多個(gè)用戶名、密碼,也無需用戶進(jìn)行多次登陸系統(tǒng)才能訪問應(yīng)用系統(tǒng).無需協(xié)調(diào)多個(gè)部門或者開發(fā)商,不必改造原來的系統(tǒng),即不需要集成代碼進(jìn)行二次開發(fā).

(2)數(shù)據(jù)管理

海洋數(shù)據(jù)管理服務(wù)提供對(duì)不同類型海洋數(shù)據(jù)文件格式讀取、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫操作服務(wù).通過異構(gòu)海洋數(shù)據(jù)文件的一體化存取中間件讀取nc、hdf、tif、img、csv、txt、excel、xml中的海洋數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整合,同時(shí)可將海洋數(shù)據(jù)輸出到nc、hdf、tif、img、csv、txt、excel、xml等類型文件中.通過異構(gòu)數(shù)據(jù)庫管理中間件,連接到 oracle 、sqlServer、mysql、postgreSQL、access等主流數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫管理.

(3)數(shù)據(jù)分析

a.基礎(chǔ)查詢統(tǒng)計(jì):最大值、最小值、平均值等基礎(chǔ)查統(tǒng)計(jì).

b.異常值分析:范圍異常值、類型異常值、一致性異常值等.

c.高級(jí)分析:擬合分析、插值分析、模式分析等.(4)制圖構(gòu)件

提供海洋數(shù)據(jù)通用的常見的制圖功能的開發(fā)構(gòu)件和 Web Service.

a.標(biāo)量海洋數(shù)據(jù)制圖構(gòu)件服務(wù):包括散點(diǎn)圖、密度圖、曲線圖,條形圖,扇形圖、柱狀圖、餅狀圖,等值線、等值面圖構(gòu)件服務(wù).

b.矢量海洋數(shù)據(jù)制圖構(gòu)件服務(wù):玫瑰圖、風(fēng)場(chǎng)圖、流場(chǎng)圖構(gòu)件服務(wù).

(5)智能推送

智能推送支撐服務(wù)集成了短信、郵件發(fā)送服務(wù),提供短信和郵件發(fā)送接口.同時(shí)支持智能分析用戶訪問喜好,獲取用戶常關(guān)注的海洋主題,并向用戶及時(shí)推送相關(guān)主題信息.

(6)日志服務(wù)

日志服務(wù)提供統(tǒng)一日志記錄、日志查看、日志分析接口服務(wù),各個(gè)專題應(yīng)用及門戶可基于該接口系統(tǒng)運(yùn)行日志.

(7)工作流

提供可視化的工作流建立、設(shè)置以及啟動(dòng)平臺(tái).基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu),構(gòu)建一個(gè)組件模型,將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來.接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的,它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言.

(8)在線協(xié)作

實(shí)現(xiàn)用戶間的在線聊天,能夠?qū)崿F(xiàn)文字、表情、語音、以及圖片的在線發(fā)送;實(shí)現(xiàn)群組內(nèi)聊天;實(shí)現(xiàn)聊天記錄的查詢和導(dǎo)出.

2.3.2 綜合管理門戶

(1)海洋業(yè)務(wù)管理一界面

在統(tǒng)一界面無縫集成海洋環(huán)境資源管理、海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)管理、海洋漁業(yè)綜合管理、海域海島管理、海洋執(zhí)法管理系統(tǒng)、海洋漁業(yè)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng).

(2)海洋展示一張圖

基于各個(gè)專題業(yè)務(wù)子系統(tǒng)中獲取,數(shù)據(jù)交換格式以統(tǒng)一格式基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的webservice服務(wù),可集成海洋環(huán)保數(shù)據(jù)展示、漁業(yè)資源展示、漁業(yè)資源展示、用海項(xiàng)后分類展示、海島數(shù)據(jù)分類展示、漁港數(shù)據(jù)分類展示、海洋執(zhí)法信息展示、海洋經(jīng)濟(jì)專題數(shù)據(jù)展示等.

(3)海洋業(yè)務(wù)處理一條軸

海洋業(yè)務(wù)一條軸為每位系統(tǒng)用戶每個(gè)事件提供一條時(shí)光軸,自行記錄或系統(tǒng)自動(dòng)記錄事件處理過程中的關(guān)鍵是要,時(shí)光軸節(jié)點(diǎn)按照時(shí)間順序排列,用戶可靈活增加或者刪除節(jié)點(diǎn),對(duì)于事件的事前、事中、事后的各個(gè)處理環(huán)節(jié)通過時(shí)間軸進(jìn)行呈現(xiàn).

2.3.3 智慧海洋應(yīng)用系統(tǒng)

(1)海洋生態(tài)環(huán)保

建設(shè)海洋環(huán)境立體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智慧海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)、海洋資源智慧管理一張圖系統(tǒng)、海洋保護(hù)與開發(fā)信息系統(tǒng).通過構(gòu)建智慧化海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、管理、決策等服務(wù)體系,加強(qiáng)海洋生態(tài)文明建設(shè),實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)和資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展.

圖6 海洋生態(tài)環(huán)保重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

(2)海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)

建設(shè)海洋災(zāi)害環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、海洋環(huán)境智慧預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)、海洋預(yù)警報(bào)綜合制作與發(fā)布系統(tǒng)、海洋突發(fā)事件應(yīng)急管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)暴潮、海浪、溢油等海洋災(zāi)害精細(xì)化預(yù)報(bào),智慧化應(yīng)急決策處置.

圖7 海洋預(yù)報(bào)減災(zāi)重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

(3)海域海島管理

建設(shè)海域海島動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、海域海島使用管理系統(tǒng)、海域海島智慧分析決策系統(tǒng)、海域海島動(dòng)態(tài)信息發(fā)布系統(tǒng)、海洋功能區(qū)管控信息系統(tǒng)、海島三維可視化系統(tǒng).

圖8 海域海島重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

(4)海洋行政執(zhí)法

建設(shè)海洋執(zhí)法監(jiān)察信息管理系統(tǒng)、海洋執(zhí)法監(jiān)測(cè)智慧輔助決策系統(tǒng)、海洋執(zhí)法監(jiān)察信息發(fā)布系統(tǒng)、海洋權(quán)益維護(hù)信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)法監(jiān)察現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)把控,適時(shí)調(diào)整海洋執(zhí)法監(jiān)察力度.

圖9 海洋行政執(zhí)法重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

(5)海洋經(jīng)濟(jì)

建設(shè)海洋經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)、海洋經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)、海洋經(jīng)濟(jì)信息共享發(fā)布系統(tǒng)、海洋經(jīng)濟(jì)輿情監(jiān)視系統(tǒng),服務(wù)于統(tǒng)籌陸海資源配置,優(yōu)化陸海經(jīng)濟(jì)布局,加強(qiáng)海洋資源節(jié)約集約利用,使海洋空間利用格局更加清晰合理、使海洋空間利用效率進(jìn)一步提高、使海洋可持續(xù)發(fā)展能力不斷提升.

圖10 海洋經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

(6)海洋漁業(yè)

建設(shè)漁業(yè)環(huán)境智慧監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧決策支持系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、水產(chǎn)品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)、漁業(yè)綜合捕撈管理系統(tǒng)、漁業(yè)生產(chǎn)安全管理系統(tǒng),漁港管理系統(tǒng),促使?jié)O業(yè)向信息化、智能化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級(jí),加快海洋漁業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展.

圖11 海洋漁業(yè)重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用

2.3.4 智慧決策平臺(tái)

智慧決策支持平臺(tái)應(yīng)面向海洋管理部門提供海洋環(huán)境與資源綜合分析評(píng)價(jià)決策、海洋資源綜合分析評(píng)價(jià)決策、漁業(yè)綜合分析評(píng)價(jià)決策、海洋災(zāi)害應(yīng)急決策指揮、海洋與漁業(yè)執(zhí)法指揮決策五大決策服務(wù).

圖12 智慧決策平臺(tái)

2.3.5 智慧海洋公眾服務(wù)平臺(tái)

智慧海洋公眾服務(wù)平臺(tái)面向海洋管理部門、社會(huì)企業(yè)以及社會(huì)公眾提供海洋環(huán)境評(píng)價(jià)信息服務(wù)、海洋防災(zāi)減災(zāi)信息服務(wù)、海洋經(jīng)濟(jì)信息共享服務(wù)、海洋執(zhí)法檢查信息服務(wù)、海域海島動(dòng)態(tài)信息服務(wù)五大服務(wù).

圖13 智慧海洋公眾服務(wù)平臺(tái)

2.4 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系與安全體系

人作為一個(gè)有機(jī)的智慧個(gè)體,生命開始時(shí)便伴隨著人體自身的運(yùn)行機(jī)制和安全防御系統(tǒng)成長(zhǎng),在智慧海洋工程建設(shè)過程中,為保證整個(gè)工程的規(guī)范性和安全性,應(yīng)采取制度先行策略,首先制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系與安全體系,然后基于兩大體系開展智慧海洋工程的建設(shè)工作.

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)體系

在智慧海洋工程建設(shè)過程中嚴(yán)格遵循國(guó)家海洋局和農(nóng)業(yè)部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,并結(jié)合具體實(shí)際,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行細(xì)化和擴(kuò)展,制定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和細(xì)則.需要制定的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)包含《智慧海洋系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》、《智慧海洋系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《智慧海洋系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)范》、《智慧海洋系統(tǒng)工作人員管理規(guī)范》、《智慧海洋信息服務(wù)與數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《智慧海洋數(shù)據(jù)采集錄入和質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》等.

2.4.2 安全體系

安全體系建設(shè)要按照國(guó)家有關(guān)信息化安全策略、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和管理要求進(jìn)行,以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和需求分析為基礎(chǔ),堅(jiān)持適度安全、技術(shù)與管理并重、分級(jí)與多層保護(hù)和動(dòng)態(tài)發(fā)展等原則,保證網(wǎng)絡(luò)與信息安全和政府監(jiān)管與服務(wù)的有效性安全體系建設(shè)內(nèi)容包括信息安全管理規(guī)章制度、應(yīng)用安全、系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、物理安全和CA認(rèn)證等方面的建設(shè)內(nèi)容.

3 應(yīng)用實(shí)踐

基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)方案提供了海洋數(shù)據(jù)感知與傳輸、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算、海洋業(yè)務(wù)綜合管理以及智慧評(píng)價(jià)與決策一體化的規(guī)劃與建設(shè)方案,為業(yè)主單位提供切實(shí)有效的智慧海洋信息化建設(shè)思路,分別在廣西智慧海洋、溫州智慧海洋、惠州市智慧海洋的建設(shè)過程中等的得到到了應(yīng)用實(shí)踐.

3.1 廣西海洋信息化建設(shè)工程項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐

在廣西智慧海洋信息化建設(shè)工程項(xiàng)后中,本文作者主力參與項(xiàng)后建議書、可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)方案以及投資概算報(bào)告的編制,該項(xiàng)后建設(shè)主要包含以下六個(gè)方面的內(nèi)容:

1)制定廣西海洋電子政務(wù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,網(wǎng)絡(luò)、安全、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)庫和管理五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn).

2)構(gòu)建廣西海洋數(shù)據(jù)資源后錄管理系統(tǒng),包括業(yè)務(wù)后錄、資源后錄、共享需求后錄等三項(xiàng)信息資源后錄;建設(shè)廣西海洋核心數(shù)據(jù)庫,包括歷史數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化整理錄入、缺少數(shù)據(jù)排查補(bǔ)齊以及新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化接入.

3)搭建廣西海洋綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái),分海洋電子政務(wù)類、海洋防災(zāi)減災(zāi)類、海洋行政執(zhí)法類、海洋生態(tài)監(jiān)管類、海洋國(guó)際交流與合作類5類建設(shè)廣西海洋電子政務(wù)系統(tǒng),廣西海洋防災(zāi)減災(zāi)輔助決策、數(shù)據(jù)綜合運(yùn)行監(jiān)控、預(yù)警報(bào)綜合制作審核、海洋防災(zāi)減災(zāi)信息發(fā)布、海洋防災(zāi)減災(zāi)智能預(yù)警移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng),海洋行政執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng),廣西海洋環(huán)境綜合管理系統(tǒng),中國(guó)-東盟海洋公眾服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)-東盟海洋交流合作平臺(tái)等10個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng).

4)依托廣西電子政務(wù)外網(wǎng)升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)自治區(qū)海洋局與區(qū)各相關(guān)廳委辦局、全區(qū)沿海各市、縣(區(qū)、市)海洋管理部門現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián).

5)整合現(xiàn)有服務(wù)器、存儲(chǔ)等硬件資源,構(gòu)建海洋綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)云計(jì)算基礎(chǔ)層,包括硬件機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施層、硬件基礎(chǔ)設(shè)施子層、虛擬化&資源池化子層、資源調(diào)度與管理自動(dòng)化子層.

6)建立安全防護(hù)體系,包括自治區(qū)、沿海市、縣(市、區(qū))海洋管理部門安全防護(hù)系統(tǒng),制定相應(yīng)的安全管理制度.

3.2 惠州市智慧海洋建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐

本文作者主力參與了惠州市智慧海洋建設(shè)項(xiàng)后一體化規(guī)劃方案和建設(shè)方案的編制.惠州市智慧海洋總體框架基于云計(jì)算架構(gòu),總體上分為惠州智慧海洋信息化基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、惠州智慧海洋信息化平臺(tái)服務(wù)、惠州智慧海洋信息化應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù).搭建惠州智慧海洋信息化基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)設(shè)施的虛擬化和資源池化,最大程度發(fā)揮硬件資源的效能,在此基礎(chǔ)上,建設(shè)海洋與漁業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái),搶占智慧海洋建設(shè)的制高點(diǎn),為惠州智慧海洋信息化平臺(tái)與應(yīng)用提供基礎(chǔ)設(shè)施與大數(shù)據(jù)支撐.惠州智慧海洋信息化平臺(tái)服務(wù)作為各類信息化應(yīng)用系統(tǒng)的平臺(tái)支撐,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的協(xié)同與共享,提供身份認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)、模型、知識(shí)庫、數(shù)據(jù)共享、GIS等一系列公共服務(wù).惠州智慧海洋信息化應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)的建設(shè),是從實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā),重點(diǎn)構(gòu)建海洋生態(tài)環(huán)保、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)、海洋執(zhí)法、海域海島以及電子政務(wù)七個(gè)方面的特色應(yīng)用系統(tǒng),以滿足新形勢(shì)下快速發(fā)展的惠州市海洋事業(yè)對(duì)信息化迫切需求.

4 結(jié)論

基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)方案旨在解決我國(guó)沿海省、市智慧海洋信息化建設(shè)過程中遇到的重復(fù)建設(shè)、信息孤島、智慧度低等問題,方案從海洋環(huán)境立體監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建、海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)、海洋應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)到信息化標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等多方面進(jìn)行了完整方案的設(shè)計(jì),涵蓋了海洋環(huán)保、防災(zāi)減災(zāi)、海域海島、海洋執(zhí)法、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋漁業(yè)等多個(gè)業(yè)務(wù)范疇,方案在我國(guó)廣西、溫州、惠州等多個(gè)沿海省、市的智慧海洋建設(shè)中得到實(shí)踐應(yīng)用,分別建設(shè)綜合管理平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)三大基礎(chǔ)框架,制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,實(shí)現(xiàn)后續(xù)建設(shè)內(nèi)容的靈活嵌入、高度融合,能夠切實(shí)有效解決重復(fù)建設(shè)、信息孤島問題,并通過大數(shù)據(jù)分析與智慧決策提高了海洋信息化建設(shè)的智慧度,同時(shí)對(duì)其他沿海省、市的智慧海洋建設(shè)具有良好的借鑒意義.本文作者后續(xù)也將進(jìn)一步研究改進(jìn)智慧海洋工程建設(shè)方案,以期達(dá)到更高的智慧度.

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Smart Ocean Engineering Construction Scheme Based on Human Body Theory

LI Hai-Tao1,ZHANG Lei1,CHEN Xing-Liang21(School of Information Science and Technology,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266061,China)2(Qingdao Li Tu Gaoke Information Technology Co.Ltd.,Qingdao 266101,China)

At present,the construction of ocean information has become an important support for national strategic aim of building an ocean power.However,the problems like the lack of unified planning,serious homogenization,isolated information,not enough wisdom in the construction process become increasingly evident.Starting from the idea of the integrated planning and construction,this paper puts forward a scheme of smart ocean engineering construction based on human body theory and the modern information technology of Internet of Things,Big data and artificial intelligence.This scheme completely designs the three-dimensional monitoring system of ocean environment,big data platform of ocean,the ocean application system as well as the information standards and norms,and other aspects.This scheme covers multiple business categories such as the ocean environmental protection,disaster prevention and mitigation,seas and islands,ocean law enforcement,ocean economy,and ocean fisheries.The results of this research are applied in the construction of smart ocean in coastal provinces and countries.Besides,it is of great significance to the construction of smart ocean in other coastal provinces and countries.

smart ocean;human body theory;construction scheme;ocean big data;integrated planning and construction

李海濤,張雷,陳星亮.基于人體理論的智慧海洋工程建設(shè)方案.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2017,26(9):46–53.http://www.c-s-a.org.cn/1003-3254/6041.html

①基金項(xiàng)后:青島市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才(15-07-03-0030)

2016-12-17;采用時(shí)間:2017-03-12