宋坤

(國家海洋技術中心　天津　300112)

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海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準化構想

宋坤

(國家海洋技術中心天津300112)

近年來隨著海洋事業(yè)的大力發(fā)展，在國家“863”計劃和專項支持下，建立了多個區(qū)域性的海洋觀測集成示范系統(tǒng)，并制定了多項海洋環(huán)境觀測儀器設備標準，但目前尚未制定出針對海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的設計、建設、運行管理等相關標準和規(guī)范。文章針對海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的組成結構和實現(xiàn)流程分析了該系統(tǒng)標準化的實際需求，并以海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)專業(yè)化、標準化、業(yè)務化為目標，提出了關于該系統(tǒng)標準化的初步構想并說明了其涉及的主要內容，為海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的標準化工作提供參考。

系統(tǒng)工程；標準化；數(shù)據(jù)通信與管理；海洋觀測

1　引言

目前在國家“863”計劃和專項的支持下，我國已經(jīng)建立了多個區(qū)域性的海洋環(huán)境觀測集成示范系統(tǒng)，并初步形成了國家海洋環(huán)境觀測集成系統(tǒng)格局。在海洋環(huán)境觀測集成技術標準制定工作方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，共制定各類海洋觀測儀器設備標準42項，涵蓋從岸基、船基到海基的海洋觀測儀器設備；其中基礎通用標準14項(國家標準3項、行業(yè)標準11項)、岸基觀測儀器設備標準9項(國家標準1項、行業(yè)標準8項)、船基觀測儀器設備標準10項(國家標準3項、行業(yè)標準7項)、?；^測儀器設備標準9項(國家標準1項、行業(yè)標準8項)，但尚未制定出針對海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)設計、建設、運行管理等相關標準和規(guī)范。從系統(tǒng)的業(yè)務化運行考慮，該系統(tǒng)的設計、構建等需要相應的標準，以統(tǒng)一規(guī)范系統(tǒng)的性能、接口、通信、開發(fā)工具、運行環(huán)境、評估檢驗、應用及管理等。因此，在現(xiàn)有標準的基礎上，通過建立海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的標準體系，不斷完善各類標準，統(tǒng)一規(guī)范海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)設計、建設、運行、檢驗、評估及管理，對國家海洋觀測集成系統(tǒng)建設具有重大意義。

2　海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準化需求分析

2.1海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)組成結構

海洋觀測數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是將遙感衛(wèi)星、巡航飛機、監(jiān)測船、各類浮標、潛標、海床基、水下觀測站、岸/平臺基海洋觀測站、雷達站及其他可利用的觀測系統(tǒng)所獲得的實時及延時觀測數(shù)據(jù)、實驗室對海水樣品檢測所獲得的分析數(shù)據(jù)及通過互聯(lián)網(wǎng)或資料交換得到的數(shù)據(jù)，通過多種通信方式集成到觀測數(shù)據(jù)處理中心，并對其進行質控、處理、分析和加工后，建立基礎數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫和信息產(chǎn)品庫等，并通過互聯(lián)網(wǎng)、專線等方式，為有關部門及用戶提供多種形式的信息服務[1]。

海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)是海洋環(huán)境觀測集成系統(tǒng)的重要組成部分和核心研究內容，是集成系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，主要由數(shù)據(jù)接收與收集、數(shù)據(jù)處理與管理和數(shù)據(jù)分發(fā)3個子系統(tǒng)共10個模塊組成(圖1)。其中數(shù)據(jù)接收與收集子系統(tǒng)是利用各類有線、無線通信技術，構建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，依據(jù)后端數(shù)據(jù)分析、應用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊囊?，實現(xiàn)對海洋環(huán)境觀測平臺及其傳感器等實時/準實時數(shù)據(jù)、觀測設備存儲數(shù)據(jù)、指導性數(shù)據(jù)及其他可利用數(shù)據(jù)的獲取、集成；數(shù)據(jù)處理與管理子系統(tǒng)是對集成數(shù)據(jù)進行規(guī)范化存儲管理，采用成熟的海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法及模式，完成對觀測數(shù)據(jù)的處理、分析、質量控制等，并依托元數(shù)據(jù)管理建立實時數(shù)據(jù)庫、延時數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)分發(fā)子系統(tǒng)是針對后端的信息產(chǎn)品制作、海洋預報、防災減災等對數(shù)據(jù)的需求，提供數(shù)據(jù)傳輸及共享服務等。

圖1　海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)組成結構

2.2海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)實現(xiàn)流程

海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設計及建設，首先要以海洋科學研究、防災減災、預警預報等對海洋觀測數(shù)據(jù)傳輸能力的總體需求為依托，以國內外相關技術研究的發(fā)展狀況為參照，開展系統(tǒng)建立的可行性分析，明確系統(tǒng)建設投資及效益分析后，確立系統(tǒng)建設的總體目標、研究內容等，并在此基礎上開展系統(tǒng)的總體設計，明確系統(tǒng)的整體框架、業(yè)務流程、運行管理方式、功能及性能指標等，用于指導、規(guī)范集成系統(tǒng)的建設；其次要基于系統(tǒng)的總體設計開展該系統(tǒng)的詳細設計與研發(fā)，這也是系統(tǒng)建設的關鍵部分，主要包括接口設計(基于系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的模塊化思想，明確主要功能模塊間的接口，如數(shù)據(jù)通信方式、數(shù)據(jù)接口、系統(tǒng)接口、人機接口等)、數(shù)據(jù)管理規(guī)劃(規(guī)劃設計元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫，確定數(shù)據(jù)質量控制方法及標準化格式等)、應用軟件研發(fā)(依據(jù)功能需求、運行條件等選擇開發(fā)工具及開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)應用軟件的研發(fā)、測試等)；最后依據(jù)系統(tǒng)的總體設計方案搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡及運行平臺、開展系統(tǒng)集成及試運行，根據(jù)系統(tǒng)的試運行情況對其進行評價與檢驗，以實現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務化穩(wěn)定運行。

2.3海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準化需求

海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)在技術層面上屬于技術復雜系統(tǒng)，并且其所涉及的領域很廣泛，該系統(tǒng)在設計、集成時需要解決各設備之間、網(wǎng)絡系統(tǒng)之間、異構數(shù)據(jù)庫之間、應用系統(tǒng)之間、人機界面之間等的接口問題，對于系統(tǒng)接口的處理、設計等直接影響到系統(tǒng)性能的滿足和功能的實現(xiàn)。而解決接口問題的途徑就是將其作為產(chǎn)品，對其規(guī)劃、設計、研發(fā)及集成、檢驗、維護等方面制定相應的標準，實現(xiàn)系統(tǒng)的通用化、系列化和模塊化[2]。從產(chǎn)業(yè)化的角度考慮該系統(tǒng)實質上應該依據(jù)標準化的原理，設計并研發(fā)出若干通用性強的組件，經(jīng)過設計、配置和實施，集成為滿足海洋觀測數(shù)據(jù)用戶需求的有機整體。

目前我國已經(jīng)建設了多個區(qū)域性的海洋環(huán)境觀測集成示范系統(tǒng)，并在海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的規(guī)劃、建設等方面具有一定的經(jīng)驗和能力，但在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中現(xiàn)階段可以依據(jù)的標準僅有《海洋信息元數(shù)據(jù)》。然而就該系統(tǒng)的組成結構、主要功能、主要特性及實現(xiàn)流程考慮，海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)實現(xiàn)的每個步驟都應有可遵循的行業(yè)標準或規(guī)范作為依據(jù)，以滿足系統(tǒng)的專業(yè)化、標準化、模塊化等目標。

3　海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準體系的初步構想

依據(jù)對海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的組成結構分析，基于系統(tǒng)建設通用化、模塊化的思想，應該建立觀測數(shù)據(jù)標準、觀測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程、觀測數(shù)據(jù)存儲標準、觀測數(shù)據(jù)質量控制方法標準等以明確各模塊之間的接口?；趯ο到y(tǒng)專業(yè)化、業(yè)務化的考慮，依托該系統(tǒng)實現(xiàn)流程的分析，需要建立應用軟件檢驗評估及業(yè)務化運行保障等相關標準，以此作為系統(tǒng)檢驗和運行維護的依據(jù)。

針對海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)規(guī)劃、設計、研發(fā)及實施中需要解決的相關問題，本文提出海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準體系的初步構想，此標準體系共包括以下標準和規(guī)程。

(1)觀測數(shù)據(jù)標準。規(guī)定天基、空基、岸基、?；⒑Ｃ婕八碌雀黝惡Ｑ笥^測數(shù)據(jù)及其生成各類文件的類型、名稱、結構、內容、單位、表達方式等。

(2)觀測數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數(shù)據(jù)及其生成各類文件的傳輸內容、方式、媒介、路徑、目的地、數(shù)據(jù)傳輸時效、誤碼率等。

(3)觀測數(shù)據(jù)存儲標準。規(guī)定天基、空基、岸基、?；?、海面及水下等各類海洋觀測數(shù)據(jù)及其生成各類文件的存儲內容、類型、方式等。

(4)數(shù)據(jù)質量控制標準。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數(shù)據(jù)質量控制的內容、方式、方法、時機等。

(5)數(shù)據(jù)處理方法基礎標準。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數(shù)據(jù)處理的方法、方式、效果和時機等。

(6)應用軟件檢驗評估標準。規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸、處理、質量控制、存儲、分發(fā)、共享等應用軟件檢驗與評估內容、方式、方法和合格判定條件等相關要求。

(7)業(yè)務化運行保障標準。規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸、處理、質量控制、存儲、分發(fā)、共享等應用軟件業(yè)務化運行的可靠性、可維護性、可追溯性、易用性、安全性和可移植性指標及相關要求。

4　結束語

針對海洋資源開發(fā)、防災減災、環(huán)境保護、科學研究、海洋管理、海上國防建設等對海洋觀測數(shù)據(jù)的需求，結合海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準化實際情況，提出海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標準體系的初步構想，為該系統(tǒng)的標準化提供參考。海洋觀測數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研發(fā)與建立涉及數(shù)據(jù)通信、計算機應用、科學計算等多領域的技術和研究，其標準體系的建立需要多方面工作的支持，需要系統(tǒng)地開展相關工作，不斷制定、完善各類標準及規(guī)程，以統(tǒng)一規(guī)范該系統(tǒng)的設計、建設、運行、檢驗、評估及監(jiān)督管理等，最終實現(xiàn)該系統(tǒng)立體、實時、全覆蓋業(yè)務化運行的終極目標，以提升我國各項海洋工作能力。

[1]周智海.海洋環(huán)境監(jiān)測和信息服務集成系統(tǒng)規(guī)范化設計考慮[J].氣象水文海洋儀器，2004(3)：1-8.

[2]康壽嶺.海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)概論[J].氣象水文海洋儀器，2004(1)：1-9.

The Standardization Conception of Marine Observation Data Communication and Management System

SONG Kun

(National Ocean Technology Center，Tianjin 300112， China)

In recent years，with the rapid development of marine industry，under the national “863” plan and special support，many regional marine observation integrated demonstrating systems have been established，and a number of marine environment observation instrument and equipment standards were developed.However，the related standards and specifications for marine observation data communication and management system in the design，construction，operation management are yet to be established.Aiming at the composition structure and implementation process of marine observation data communication and management system，the actual demand of system standardization was analyzed in the paper.With the target of professional，standardization and operational of the marine observation data communication and management system，the preliminary conception about the standardization of the system was put forward and illustrated the main contents involved，which had provided reference for the standardization work of marine observation data communication and management system.

Systems engineering，Standardization，Data communication and management，Marine observation

宋坤，高工，碩士，研究方向為海洋環(huán)境觀測集成系統(tǒng)及其業(yè)務化運行保障，電子信箱：kunsong@126.com

P71

A

1005-9857(2016)04-0079-03