基于Pocket PC的海洋漁業調查數據采集

李陽東, 陳新軍, 朱國平, 韓 震

(1. 國家遠洋漁業工程技術研究中心, 上海海洋大學, 上海 201306; 2. 大洋漁業資源可持續開發省部共建教育部重點實驗室, 上海海洋大學, 上海 201306; 3. 農業部大洋漁業資源環境科學觀測實驗站, 上海海洋大學, 上海 201306)

對海洋漁業進行生態研究、漁場開發、漁業資源評估、捕撈策略制定、環境對漁業資源的影響研究及漁業管理等均離不開現場的漁業調查[1-6], 調查涉及漁情、種群生物學和海洋環境等方面, 會產生大量的調查數據。這些數據既包括魚類生物學特征數據(如體長、體質量等)、海洋環境數據(如海表溫度、鹽度等), 也包括部分作業數據(如作業位置、漁獲量等), 它們大多具有地理相關性。有些數據可現場立即獲取, 有些則需通過采樣后再進行實驗室分析才能得出。對于現場獲得的調查數據需及時記錄, 目前這些數據主要通過紙質手簿方式記錄, 也有部分采用筆記本電腦直接錄入。在這兩種方式中, 前一種較為傳統、使用較為頻繁, 但紙質記錄方式存在明顯弊端[7], 如操作效率不高、數據不易使用且難以保存, 同時紙質記錄的數據在室內還需人工輸入計算機, 增加了操作人員的勞動強度的同時數據質量也難以保證。后一種方式也存在兩個弊端: 一方面, 筆記本電腦的電量難以持久; 另一方面是筆記本電腦較為笨重, 不便攜帶。因此, 在海洋漁業調查中, 探索一種為取得高效、高質量調查而進行快速數據采集的可行的解決方案勢在必行。

Pocket PC平臺(如個人數字助理(PDA)、具有PDA功能的智能手機)具有臺式電腦的某些功能, 并且具有體積小、能耗低、功能強和易開發等優點[8]。目前正在替代紙筆, 幫助人們進行一些日常管理, 如日程安排、通訊錄、任務安排、便箋。并且隨著科技的發展, PDA逐漸融合計算、通信、網絡、存儲、娛樂和電子商務等多種功能, 成為日常移動生活中不可缺少的工具。特別是目前Pocket PC平臺的CPU主頻顯著提高(達到1.5 GHz)、存儲容量進一步擴大(GB級)、電池續航能力也更持久(300 h左右), 現在一些Pocket PC設備幾乎均具有定位功能的GPS模塊, 可以非常方便地即時獲取位置信息。正是因為Pocket PC設備所具有的這些特點, 一些基于Pocket PC的移動數據采集作業平臺已廣泛應用于數字國土、農林調查和社會經濟等領域的野外作業[9-11], 但鮮見有將Pocket PC平臺應用于海洋漁業調查方面的報道。

因此, 本文擬就如何把Pocket PC應用于海洋漁業調查的相關問題進行研究。本研究首先設計了一個基于Pocket PC的海洋漁業調查解決方案, 然后以魷魚調查為例, 設計了一個魷魚調查數據采集系統, 最后進行了開發實現, 以期為進一步開發大洋性漁業調查數據收集系統提供參考, 為我國數字化漁業發展提供基礎信息。

1 基于Pocket PC的海洋漁業調查解決方案

基于Pocket PC的海洋漁業調查解決方案如圖1和圖2所示。該方案主要涉及Pocket PC設備端、服務器端和通訊網絡等3部分。設備端是運行海洋漁業調查數據采集系統(MFSDCS)的Pocket PC設備, 主要負責數據的瀏覽、采集及與服務器之間的通訊。服務器端是海洋漁業調查的數據管理中心與數據服務中心。通訊網絡負責設備端與服務器端之間的通訊。考慮到移動設備具有移動性和網絡斷接性等特性, 利用Pocket PC設備進行的海洋漁業調查根據設備端與服務器端的通訊方式可分為近海漁業調查模式(圖1)和遠洋漁業調查模式2種(圖2)。

圖1 基于Pocket PC的近海漁業調查解決方案 Fig. 1 The solution for offshore fishery survey based on Pocket PC system

圖2 基于Pocket PC的遠洋漁業調查解決方案 Fig. 2 The solution for oceanic fishery survey based on the Pocket PC system

1.1 近海漁業調查模式

近海漁業調查中, Pocket PC設備與服務器之間的通訊可以利用無線網絡信號或手機無線信號進行。海上調查人員利用手持設備(如Pocket PC)在有線連接(如USB)或無線連接(如通過紅外、藍牙、Wi-Fi、無線通訊等)環境下, 將需要的數據從服務器端下載到設備端, 然后在離線環境下進行海洋漁業相關數據的采集。采集的數據先緩存于設備端, 當數據采集全部完成或階段性完成時, 可以利用移動設備的無線通訊功能采用WAP協議通過WWW網連接到服務器, 將設備端的數據同步到服務器端; 也可以先通過USB線、藍牙等連接到桌面端(臺式機或筆記本)的物理網絡, 然后把數據通過 Intranet或Internet傳輸到服務器; 另外, 還可利用移動設備的Wi-Fi功能, 直接通過WLAN把數據從設備端更新到服務器端。客戶端數據庫可采用Oracle Lite數據庫, Microsoft的SQL Mobile數據庫, Sysbase的Adaptive Server Anywhere, Linter以及開源的SQLite、Berkeley DB、McObject公司的Perst等, 這些嵌入式數據庫或移動數據庫幾乎都具有支持多平臺、面向多種開發語言、具有多接口等特點。服務端數據庫則可以采用Oracle、SQL Server、MySQL等通用數據庫管理系統。

1.2 遠洋漁業調查模式

遠洋漁業調查中, 由于無線網絡信號和手機無線信號無法到達, 因此要實現Pocket PC設備從遠洋到陸地上的服務器之間的通信, 必須借助于衛星通信網絡[12], 如圖2所示。衛星通信網絡借助于衛星中轉實現遠洋通信終端(如漁船上的PC或手機、PDA等手持終端設備)與陸地上的Internet網絡進行互聯與通信, 實現移動端數據的上傳與下載。目前一些全球性或區域性的衛星通信系統(如Iridium, GlobalStar, VSAT, INMARSAT, ACeS等)已經具備了數據通信及英特網接入功能, 用戶可以根據調查所在海域及數據要求選用某一合適的衛星通信系統來實現海陸通信。如目前中國水產舟山海洋漁業公司利用INMARSAT衛星通信系統的寬帶全球區域網(BGAN)在北太平洋和西南大西洋海域進行上海海洋大學自主研發的船載魚情預報信息系統與陸地魚情信息服務器之間數據通信。

2 基于Pocket PC的海洋漁業數據采集系統的設計與開發

2.1 海洋漁業數據采集系統的設計

為證明基于Pocket PC的海洋漁業調查解決方案的可行性, 以魷魚調查作業為例, 設計了一個魷魚調查數據采集系統(圖3), 系統的運行平臺是基于Windows Mobile操作系統的Pocket PC設備。系統主要包括生產數據采集、生物學數據采集、海況氣象數據采集、溫鹽深數據采集和系統設置等5個模塊。前4個模塊針對相應的數據類型各包含3個功能: 數據錄入、數據瀏覽和數據修改; 系統設置模塊主要包括漁業服務器設置和GPS的開啟與關閉功能。針對功能需求, 設計了一個包含生產數據表、生物學數據表、海況氣象表和溫鹽深觀測數據表等4個數據表的數據庫。

圖3 漁業調查數據采集系統功能設計 Fig. 3 Function design for fishery survey data collection

2.2 海洋漁業數據采集系統的開發

針對海洋漁業調查的需求和系統設計方案, 采用C#語言, 以SQL Mobile 2005為設備端數據庫、以SQL Server 2000為服務器端的數據庫環境, 在Microsoft Windows XP SP2 Professional Edition上, Microsoft Visual Studio 2005集成開發環境上開發實現了一個魷魚數據采集系統, 該系統可運行于以Windows Mobile 為操作系統的Pocket PC移動設備上。為檢驗該系統的運行效果, 選用Dopod T2222 with Windows Mobile 6.1的Pocket PC平臺進行測試, 該平臺搭配了一塊1 100 mAh內置鋰電池, 理論待機時間達到270 h。經測試, 系統運行正常, 所有開發的功能完全達到了系統設計的要求。圖4～圖7是系統的部分功能界面, 其中圖4是系統的主界面, 從該界面可以進入生產數據、生物學數據、海況氣象數據和溫鹽深數據等的增加與查看; 圖5是生物學數據的新增和修改界面, 在該功能界面中可以通過點擊菜單“Update Position”把GPS模塊或設備當前的位置信息載入經度、緯度輸入框中; 圖6是海況氣象數據的新增和修改界面; 圖7是已采集的生產數據瀏覽界面。

圖4 系統主界面 Fig. 4 Main user interface of system

圖5 生物學數據錄入與修改 Fig. 5 Input and revision of biological data

圖6 海況氣象數據錄入與修改 Fig. 6 Input and revision of oceanographic data

圖7 生產數據瀏覽 Fig. 7 Production data viewer

3 結語

Pocket PC設備正在給人們生活和工作帶來非常積極的影響。充分利用Pocket PC設備的一些優點, 為海洋漁業調查服務是一個非常有潛力的應用領域。本文提出的基于Pocket PC的近海和遠洋漁業調查數據采集方案可以較好地解決傳統漁業調查時數據記錄方式落后的問題。在解決方案的基礎上, 設計并實現了一個針對魷魚調查的數據采集系統。通過在Pocket PC移動設備上安裝該系統進行漁業調查數據的采集, 可以保證記錄的完整性, 自動獲取位置信息, 提高作業效率, 降低勞動強度。

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