海洋捕撈與海水養殖監管系統研究

趙樹平 宋維波

摘要：文章針對海洋漁業由于過度捕撈造成漁業資源枯竭的問題，提出了一種基于海洋遙感（ORS）、全球定位系統（GPS）和海洋地理信息系統（MGIS）等高新技術的海洋捕撈與海水養殖監管系統設計方案，可以遠程自動對海洋漁業區域的水質多參數信息和養殖環境視頻信息進行綜合采集、傳輸及監控，也可以自動采集傳輸漁船RFID身份識別信息、漁船AIS自動識別信息、漁船GPS定位信息和捕撈生產視頻信息等，并通過海洋精細漁業專家系統ES進行漁業養殖監控、漁業環境資源監測評估、漁船船數和功率數控制和海洋捕撈生產漁情監測等。該系統可以實現海洋漁業精細化捕撈和海洋漁業精細化養殖，促進海洋漁業可持續發展。

關鍵詞：海洋捕撈;海水養殖;精細漁業;海洋3S;ORS;MGIS;GPS

Abstract：Aiming at the problems of overfishing in marine fisheries and depletion of fishery resources，a high-tech marine fine fishery 3S system design scheme based on ocean remote sensing （ORS），global positioning system （GPS）and marine geographic information system （MGIS）was proposed.It can remotely and automatically collect，transmit and monitor the water quality multi-parameter information and culture environment video information of the marine fishery area，and also automatically collect and transmit the fishing vessel RFID identification information，fishing boat AIS automatic identification information，fishing boat GPS positioning information，video information of fisheries catching and production，etc.，and through the marine fine fishery expert system ES for fishery aquaculture monitoring，fishery environmental resources monitoring and evaluation，fishing vessel number and power number control and marine fishing production fishery monitoring，etc.，to strengthen the protection of marine fishery resources.

Key words：Marine fishing，Mariculture，Fine fishery，Ocean 3S，ORS，MGIS，GPS

0 引言

在世界海洋漁業資源陸續減少和海洋生態系統持續惡化的大環境下，加大對海洋漁業精細化養殖和精細化捕撈的研究十分必要。本研究將計算機、自動化、通信網絡及海洋遙感（ORS，Ocean Remote Sensing）、全球定位系統GPS和海洋地理信息系統（MGIS，Marine Geographic Information System）等海洋3S技術與地理生態學、海洋漁業學等學科有機結合，實時對海洋漁業養殖和捕撈進行監控與分析，并通過海洋漁業專家系統ES進行決策規劃和診斷分析的技術方案[1-5]。

1 系統組成及原理

1.1 系統組成

海洋捕撈與海水養殖監管系統是一種可遠程自動對海洋漁業區域的水質多參數信息、養殖環境視頻信息、漁船RFID身份識別信息、漁船AIS自動識別信息、漁船GPS定位信息和漁業捕撈生產視頻信息進行綜合采集、傳輸及監控，并可以對漁業環境資源進行監測評估、漁船船數和功率數控制、海洋捕撈生產漁情監測等的智能專家系統[6-9]。

系統技術解決方案是[10-11]：設有微處理器A（ARM），與微處理器A相接有漁船RFID身份識別裝置、漁船AIS自動識別裝置、漁船GPS船載終端和捕撈生產視頻采集攝像機，同時，通過ZigBee網與微處理器A相接有水質多參數傳感器、水下CCD攝像機、自動投放餌料機、自動增氧機、GPS衛星定位系統，所述微處理器A的輸出通過GPRS/4G（近岸海域）或衛星通信（遠岸海域）與微處理器B（ARM）無線通信相接，微處理器B與海洋地理信息系統MGIS服務器（嵌入海洋精細漁業專家系統ES）相接，海洋遙感ORS數據和全球定位GPS坐標數據存入MGIS服務器數據庫，海洋地理信息系統MGIS服務器通過Internet網與遠程用戶端相接[12-15]，具體實施方式如圖1所示。與微處理器A相接的水質多參數傳感器，包括水溫傳感器、鹽度傳感器、pH值傳感器、溶解氧傳感器及氨氮傳感器等。

1.2 系統工作原理

系統應用海洋地理信息系統MGIS、海洋遙感系統ORS、GPS、GPRS/4G（公眾移動通信網）、衛星通信、Internet網和自動控制等高新技術，所采集的水質多參數信息、養殖環境視頻信息、漁船RFID身份識別信息、漁船AIS自動識別信息、漁船GPS定位信息、捕撈生產視頻信息均可通過GPRS/4G公眾移動通信網或衛星通信及Internet網傳輸到海洋精細漁業專家系統ES中心及遠程用戶端，海洋精細漁業專家系統ES可以進行漁業環境資源監測評估、漁船船數和功率數控制、海洋捕撈生產漁情監測等，遠程用戶端也對微處理器A和微處理器B發出監控管理指令，根據收集到的水中參數信息，包括溶解氧含量、氨氮含量、pH值的大小、鹽度含量、溫度高低等主要水環境參數及水中實時圖像信息和生物定位信息等數據，專家服務器對于數據收集部分得到的所有關鍵信息進行整理、分析、計算，可實現遠程對海洋漁業養殖進行精準投餌和精準增氧等。具體工作原理：水質多參數傳感器所得到的電信號、水下CCD攝像機所拍攝的視頻信號、GPS模塊得到的坐標信息及自動投放餌料機、自動增氧機的狀態信息（通過ZigBee網）均送至微處理器A，同時，漁船RFID身份識別信息、漁船AIS自動識別信息、漁船GPS坐標信息和捕撈生產視頻圖像也均送至微處理器A，微處理器A將所得到的信號處理后，通過GPRS/4G模塊或衛星通信發射出去，GPRS/4G模塊或衛星通信接收端將所得到的信號送至微處理器B與海洋地理信息系統MGIS服務器相連，通過Internet網絡送至遠程用戶端，由海洋精細漁業專家系統ES對所得到水質多參數信息、養殖環境視頻信息、漁船RFID身份識別信息、漁船AIS自動識別信息、漁船GPS定位信息、捕撈生產視頻信息進行漁業環境資源監測評估、漁船船數和功率數控制、海洋捕撈生產漁情監測等分析處理，再通過互聯網至遠程用戶端。遠程用戶端在獲得上述信息后也可以通過各網絡向微處理器A發出控制指令，微處理器A再輸出信號至自動投餌控制系統和自動增氧系統等[16-17]。

2 系統工作流程

系統工作流程：①數據采集。整個系統了解漁業生產過程中的環境問題的重要手段，該部分主要包括對CCD攝像機、水質多參數傳感器等方面的數據收集。也包括水溫、流量、漁場范圍小的水體現象測定和葉綠素濃度分析。②數據傳輸。數據傳輸部分主要負責將收集上來的數據傳輸，讓數據流動，是整個系統的中間環節，系統中數據流通全靠傳輸。③數據分析。數據分析部分是整個系統的中樞部分，主要負責將傳過來的數據進行處理，綜合所有收集到的信息，并作出相應操作與計算。④數據處理。數據處理部分是用戶應用的部分，主要是依照數據分析部分得到的數據做出相應的操作，使系統真正實現海洋精細漁業養殖，主要包括自動投餌控制系統、自動投苗控制系統、聲音馴化機、燈光調節器、增氧設備系統。海洋精細漁業專家系統ES進行漁業環境資源監測評估、漁船船數和功率數控制、海洋捕撈生產漁情監測。通過采取伏季休漁、資源增殖、漁船漁具管理、減船轉產等措施，實現對海洋漁業生產環節的直接控制[18-20]。

3 結束語

本研究提出海洋捕撈與海水養殖監管系統設計方案，采用了海洋遙感系統ORS、海洋地理信息系統MGIS和全球定位系統GPS等海洋3S技術;采用了ZigBee、GPRS/4G、衛星通信、Internet網等現代通信技術;采用了水質多參數傳感器、水下CCD攝像機、漁船RFID身份識別、漁船AIS自動識別、捕撈生產視頻采集裝置等海洋漁業養殖及環境生態數據采集技術;應用海洋精細漁業專家系統ES進行漁業養殖監控、漁業環境資源監測評估、漁船船數和功率數控制和海洋捕撈生產漁情監測等，實現海洋漁業精細化養殖和精細化捕撈的目的。加強海洋漁業環境資源的養護，促進海洋漁業的可持續發展。

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