张晋霞 王忠 陈露

摘 要：发展海洋经济，建设海洋强省是海南未来发展的一个的目标，用于保护海洋环境和实现海洋资源可持续开发利用的智慧海洋牧场是海南海洋牧场建设的新趋势。本文通过对海南海洋牧场建设面临的挑战与机遇分析，阐述了智慧海洋牧场建设的必要性和紧迫性，提出了智慧海洋牧场的基本特征和架构体系。

关键词：智慧海洋牧场 架构体系 物联网 大数据

中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（c）-0003-03

习近平总书记在海南省建省30周年的讲话中指出：要发展海洋科技，加强深海科学技术研究，推进“智慧海洋”建设，把海南打造成海洋强省。海洋智慧化是海洋经济发展的必由之路。智慧海洋牧场集遥感技术、地理信息技术、传感与信息采集技术、自动化和网络等技术于一体，为海洋牧场的信息化提供了一个基础框架，其实质是海洋的智慧化，是充分利用信息化技术、实现海洋渔业开发利用的有效手段[1]。它能更好地平衡海洋牧场的效益及海洋的可持续开发和利用，是整个海洋牧场发展的新趋势，也是海南建设自由贸易区（港）需要深入研究的一个课题。

1 海南海洋牧场建设面临的挑战与机遇

近年来，受环境变化和过度捕捞等因素影响，世界范围内渔业资源衰退和不足已成为全球性问题。在全球气候变化、渔业生产力过度发展、渔业资源严重衰退、危及渔民生计的大背景下，如何实现渔业的可持续发展成为各国需要迫切解决的一个问题。由于海南近海渔业同样面临海洋生态环境遭受破坏、渔民违规捕捞、渔业资源日益枯竭等同类问题，因此，从海南自由贸易区（港）建设的现实需求来看，海洋牧场的建设已成为拓展和有效配置海南渔业发展空间，优化海洋渔业产业布局，促进近海渔业可持续发展，推动海洋产业转型升级的迫切选择。

1.1 海南海洋牧场建设面临的主要问题

自2002年开始海南省就着手建设海洋牧场，据海南省海洋与渔业厅统计，到2017年海南省已建设5个海洋牧场示范区，共计投放20320.4空方人工鱼礁[2]。海洋牧场的建设有效推动了海南渔业资源的合理开发和保护，对改善优化海洋生态环境起到了重要的促进作用，但从总体上看，海南海洋牧场的产业化水平还是比较低，技术研发水平相对落后，关键技术如海藻增养殖技术、苗种繁育及高效增殖放流技术、对象生物学行为控制技术、牧场生物资源高效探测与评估技术及牧场信息化监控管理技术等还有待提高。

在规划管理和标准体系建设等方面，尽管我省出台了《三亚市海洋牧场管理暂行办法》和《海口市海洋牧场管理暂行办法》等海洋牧场管理法规，但由于海洋牧场建设涉及多个部门，因此，海洋牧场的发展理念、规划管理和建设标准难以统一，缺乏统一规划。牧场维护管理不到位，法律不完善，机制不健全，产业发展效果不明显，产业链相对较短，并未形成有利的产业格局。

1.2 海南海洋牧场建设的机遇

虽然海南海洋牧场的建设存在诸多问题，但也面临一系列良好的发展机遇。习近平同志指出：海南是海洋大省，提高海洋資源开发能力，加快培育新兴海洋产业，支持海南建设现代化海洋牧场，着力推动海洋经济向质量效益型转变[3]。另外，农业部关于印发《国家级海洋牧场示范区建设规划（2017—2025年）》的通知中也明确指出，海南省将在未来8年完成13个海洋牧场示范点的建设。在自然环境方面，海南渔业资源丰富，海南省是我国唯一的热带岛屿，海洋鱼类资源品种多汛期长，经济价值高，渔业港湾多。海南省海岸线上分布可供开发的渔业港湾有68处，其中被列入农业部渔港名录的渔业港湾共43处[4]。因此，政府的大力扶持和优越的自然环境为海南省海洋牧场的建设提供了有利条件，为海洋渔业的可持续开发利用奠定了坚实基础。海南全岛要建设自由贸易试验区，探索、稳步推进中国特色自由贸易港建设，粗放式的高位池、低位池水产养殖等传统水产养殖方式与海洋环境保护的要求就极不相称了，应积极推进“智慧海洋”建设，推进传统水产养殖方式向现代化海洋牧场建设转变。

2 智慧海洋牧场的基本特征与架构体系

信息化技术使得人类文明进入新的发展阶段。在海南省建设自由贸易区（港）过程中，要解决海南省渔业发展和海洋牧场建设存在的问题，就必须将信息化技术与海洋牧场的建设相结合，即把物联网、大数据等技术用于南海海洋牧场的基础设施建设，将智能监测系统与数据采集平台作为海洋牧场建设的神经末梢[5]，从而构建出能实现海洋牧场实时监测与辅助决策的信息技术平台，及时对海洋牧场的生态环境、资源状况进行跟踪监测，即建设现代化的智慧海洋牧场。

2.1 智慧海洋牧场的基本特征

“智慧”是网络化、数字化和智能化的综合体现，智慧海洋牧场建设和运营过程必须具备如下的特征。

（1）全面监测感知。利用智能设备和传感器全方位感知海陆环境信息并通过数据交换实现牧场的可视化监控，通过物与物、物与环境之间的交流互动，进而通过可视化监控和数据报警触发控制系统动作或服务，实现海洋牧场的自主化和可视化。

（2）信息的联动整合。由于传统海洋牧场中的人工鱼礁是相对独立的、分散的，而智慧海洋牧场通过将物联网技术与互联网系统相互融合，将原本独立分散的人工鱼礁通过智能监测系统与控制采集系统进行集成，甚至将同一个海域中不同的海洋牧场集成为一个标准的整体，从而实现牧场中人工鱼礁之间的协同联接和同一海域不同牧场之间的协同联接，使得海洋牧场的相关数据相互融合，进而实现海洋牧场运营的智慧化。

（3）数据的智能化。海洋牧场的智能化是通过云计算技术和大数据技术实现的。即通过云计算技术将牧场运营的数据信息进行储存，再通过大数据挖掘技术将积累的历史数据进行建模，将原本离散的数据通过科学算法建立客观规律，最后将实时数据信息和未来趋势的预测信息反馈给牧场经营者，作为海洋牧场运营过程中投资与风险预判的有效评估，实现海洋牧场数据信息的智能化。

2.2 智慧海洋牧场的架构体系

智慧海洋牧场区别于传统海洋牧场的本质是物联网技术、云计算技术以及大数据技术等信息化技术手段的应用。其主要建设内容包括人工鱼礁的设计、建造和投放，配套的船艇、管护平台、监测和管理系统等设施设备；海藻场和海草床的移植修复等。智慧海洋牧场的系统架构体系如图1所示。

（1）监测和通信传输系统。监测和通信传输是以物联网技术为核心，通过构建以空间卫星遥感观测、水面传感观测、水体断层分段观测“三位一体”的立体监测网络对海陆环境进行实时监控[6]，从而实现海洋水产、海洋环境及陆地三者之间物物联接的互联网络，利用“物-物”之间的通信与集成，使得海洋牧场中的各类元素成为整个海洋牧场运行的参与者并对各类元素进行识别和标记，随时随地通过数模转换将各元素的信息进行采集和传输。

（2）云管理平台。云管理平台是将海洋牧场的信息数据通过云计算技术将物联网监测的海量数据进行整合，即将牧场中各个时刻、各种气象和季节中的人工鱼礁、网箱、各类海洋生物、水文环境、船舶、鱼饵等牧场元素以及对应时间段的产量、销量、产品质量等经济数据进行采集并划分为子系统，再将各子系统数据进行互联互通和融合，为后续数据管理系统奠定基础并打破牧场之间信息不通的鸿沟，及时、精确地完成牧场数据信息的监测、传输和处理。

（3）数据管理系统。数据管理系統是通过大数据技术将云管理平台整合的牧场数据信息进行分析和处理后创建客观规律，实现牧场信息的全面总结、科学评估、综合分析海洋牧场建设取得的效果，即找到大数据挖掘的汇聚节点。汇聚节点组成一级数据处理平台，对底层节点提供的各类感知数据进行采集处理，对高层节点进行数据的模块化处理并进行储存，从而实现牧场数据信息的评估和分析。另外，整个数据管理中心还可以实现不同海洋牧场之间信息的协同效应，进而获取不同海洋牧场之间的共性支撑信息，进而建立标准化通用化的数据平台，为后续管理、开发利用和继续建设提供决策支持，构建大范围的海洋牧场监测网，不断完善海洋牧场信息监测和管理系统，实现海洋牧场建设和管理的现代化、标准化、信息化。

3 结语

海洋牧场建设是一个系统工程，涉及海洋物理、海洋化学、海洋地质、海洋生物以及建筑工程等多个学科，当今社会，全球海洋渔业的发展均面临着全球气候变化、渔业生产力过度发展、渔业资源严重衰退等诸多问题，要实现海洋渔业的可持续开发利用和转型升级，就必须将信息化技术手段用于海洋建设，尤其是智慧海洋牧场的建设。在海南省建设自由贸易区（港）过程中，要提高海洋资源开发能力，培育新兴海洋产业，应大力推进现代化海洋牧场的建设，推进“智慧海洋”建设。

参考文献

[1] 董贵山，王正，刘振钧.基于大数据的数字海洋系统及安全需求分析[J].通信技术，2015，5（48）：573-578.

[2] 海南省海洋与渔业厅.海南：鼓励企业投资海洋牧场[EB/OL]. https：//school.freekaoyan.com/shandong/cafs-ysfri/2017/12-05/1512483206763519.html.

[3] 新华社.习近平：在庆祝海南建省办经济特区30周年大会上的讲话[EB/OL].https：//www.gov.cn/xinwen/2018-04/13/content_5282321.html.

[4] 海南省海洋与渔业厅.关于加快海洋牧场建设 促进休闲渔业发展的建议[EB/OL].https：//www.hainan.gov.cn/zxtadata-7455.html.

[5] 王恩辰，韩立民.浅析智慧海洋牧场的概念、特征及体系架构[J].中国渔业经济，2015，33（2）：11-15.

[6] 石尧，李晖，杨永钦，等.海洋牧场多参数智能监测系统设计与实现[J].传感器与微系统，2017，9（36）：70-72.