李國棟，陳　軍，湯濤林，諶志新，許明昌，陳繼華

(農(nóng)業(yè)部漁業(yè)裝備與工程技術(shù)重點實驗室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092)

中國提出并正在實施海洋強國和21世紀海上絲綢之路建設(shè)，大力發(fā)展海洋經(jīng)濟。海洋漁業(yè)是經(jīng)略海洋、發(fā)展海洋經(jīng)濟的重要組成部分。智能海洋漁業(yè)是開發(fā)海洋，實現(xiàn)智慧海洋體系，保障藍色生物資源安全，實施海洋強國戰(zhàn)略的重要抓手。世界各國對海洋權(quán)益的爭奪，很多情況下表現(xiàn)為對漁場、捕魚權(quán)的爭奪。截至2016年，中國有海洋漁業(yè)機動漁船26.34萬艘，其中有2 571艘遠洋漁船，18多萬艘近海機動捕撈漁船[1-2]。若能結(jié)合利用現(xiàn)代信息技術(shù)，在全海域布局海洋信息安全網(wǎng)，構(gòu)建智能海洋漁業(yè)系統(tǒng)，為漁業(yè)生產(chǎn)、管理和科研服務(wù)，還可以實現(xiàn)國門信息預(yù)警，形成三維一體的探測系統(tǒng)，提升海洋漁業(yè)資源管控能力，促進海洋漁業(yè)走向極地、走向深海。

1　漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)定義及特點

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和移動終端的普及，信息時代由戶戶相連的“互聯(lián)網(wǎng)時代”跨越到物物相連的“物聯(lián)網(wǎng)時代”。近年來，物聯(lián)網(wǎng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注，成為新興研究熱點領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的研究已經(jīng)覆蓋到市政、交通、物流運輸、醫(yī)療、教育、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域[3- 5]。物聯(lián)網(wǎng)在水面船舶領(lǐng)域的重要分支即為船聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vessels，IoV)。船聯(lián)網(wǎng)按船舶的用途又可以分為海運船聯(lián)網(wǎng)、河運船聯(lián)網(wǎng)、軍用船聯(lián)網(wǎng)、工程船聯(lián)網(wǎng)和漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)等[6- 12]。目前，國內(nèi)外對于前4種船聯(lián)網(wǎng)的研究和應(yīng)用報告較多，對其需求的分析、系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)和應(yīng)用均有所開展，但針對漁業(yè)船舶的船聯(lián)網(wǎng)研究幾乎是空白。

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)(Fishery Internet of Vessels ，F(xiàn)IoV)是以海洋漁業(yè)船舶為網(wǎng)絡(luò)基本節(jié)點，以船舶、船載儀器和設(shè)備、航道、陸岸設(shè)施、浮標、潛標、海洋生物等為信息源，通過船載數(shù)據(jù)處理和交換設(shè)備進行信息處理、預(yù)處理、應(yīng)用和交換，綜合利用海上無線通信、衛(wèi)星通信、沿海無線寬帶通信、船舶自組網(wǎng)和水聲通信等技術(shù)實現(xiàn)船—岸、船—船和船—儀等信息的交換，在岸基數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)節(jié)點各類動、靜態(tài)信息的匯聚、提取、監(jiān)管與應(yīng)用，使其具有導(dǎo)航、通信、助漁、漁政管理和信息服務(wù)等功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

漁業(yè)船舶因其特有的廣布性、靈活性、群眾性和低敏感性，相比其他民用和軍用船舶聯(lián)網(wǎng)，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)可為漁業(yè)船舶航行和作業(yè)提供更加智能化的保障，在獲取海洋信息、發(fā)展海洋經(jīng)濟、維護海洋權(quán)益方面具有不可替代的優(yōu)勢。

2　漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)是一個依托于海洋漁業(yè)的全新系統(tǒng)性工程，其在系統(tǒng)構(gòu)建之初就應(yīng)充分考慮漁業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，同時也需要考慮滿足海洋相關(guān)科研領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是

以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息化和智能化技術(shù)的發(fā)展，也會影響和推動漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)不斷演進和完善，促進船聯(lián)網(wǎng)在新領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)對未來應(yīng)用場景的考慮需要有一定的前瞻性。通過多方調(diào)研和分析，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)未來主要的應(yīng)用場景包括：輔助漁業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)多媒體、漁業(yè)監(jiān)管、海洋科研等，如圖1所示。

圖1　漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

2.1　輔助漁業(yè)生產(chǎn)

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和運行最基本作用應(yīng)當(dāng)是立足于“服務(wù)漁業(yè)，服務(wù)漁民”。信息化和智能化是現(xiàn)代海洋漁業(yè)發(fā)展的重要方向，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息化、智能化在現(xiàn)代漁業(yè)中實施的主要手段，可以為高效和安全漁業(yè)生產(chǎn)活動提供保障。

2.1.1漁船自動駕駛

自動駕駛輪船技術(shù)研究在中國及歐、美國家得到了大量的資金投入，并取得了極大的進展，但中國漁船的自動化水平相對比較落后[13]，目前正面臨逐級改造的迫切需求。自動駕駛技術(shù)在漁船的普及上，面臨著漁船大小規(guī)格多樣化、航行軌跡不規(guī)律等諸多制約因素[14-15]。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)的實施，可以在航行條件監(jiān)測、漁船操作監(jiān)視、決策支持、船舶及其周圍環(huán)境和其他安全方面的監(jiān)測上為漁船進行自動駕駛與管理提供技術(shù)保障，促進自動駕駛技術(shù)在漁業(yè)船舶上應(yīng)用能盡早實現(xiàn)。

2.1.2自動化捕撈

中國中、小型近海機動漁船捕撈作業(yè)的自動化水平相對低下[16-17]，大型的聲吶探測設(shè)備或者自動化捕撈儀器由于成本高，無法在中、小型漁船得到普及，即便在自動化程度較高的大型遠洋漁船上，人力成本也在逐年上升[18]。因此，無論是遠洋還是近海捕撈，實施自動化捕撈是漁船升級換代的必經(jīng)之路[19]。

漁船上的作業(yè)裝備主要包括助漁儀器和捕撈設(shè)備。助漁儀器中的魚探儀、網(wǎng)位儀、通導(dǎo)設(shè)備等如果能通過船聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，進而接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對漁場信息和魚群洄游信息的共享。捕撈設(shè)備通過船聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)設(shè)備的智能控制和無人操作，最終通過船聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)通促使實現(xiàn)單船或多船助漁儀器和捕撈設(shè)備能夠自動協(xié)同工作，實現(xiàn)漁業(yè)自動化捕撈和聯(lián)合作業(yè)，那么將會大幅度提高生產(chǎn)效率，促進海洋漁業(yè)的精準捕撈和高效捕撈。

2.1.3應(yīng)急救助

漁業(yè)安全生產(chǎn)作業(yè)和運行是關(guān)系到漁民的生命財產(chǎn)安全和漁業(yè)經(jīng)濟健康發(fā)展的大事。海上漁船生產(chǎn)作業(yè)和運行的安全威脅主要來自自然災(zāi)害、船舶間的碰撞、船舶自身事故和火災(zāi)等因素[20-21]。海上漁業(yè)生產(chǎn)時空跨度大、個體分散、通信不暢是事故多發(fā)的重要因素，也給后續(xù)救助工作的開展帶來較大困難[22]。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)可以發(fā)揮其在無縫實時通信、全方位的船舶狀態(tài)監(jiān)控等方面的能力，為了防范海上漁船碰撞事件，實時掌握海上漁業(yè)船舶動態(tài)運行信息，科學(xué)防臺避災(zāi)，減少漁民傷亡和財產(chǎn)損失，提高漁船突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力及船只互助救援等方面發(fā)揮不可估量的作用。

2.1.4遠程故障診斷

海洋漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性決定了其具有較高風(fēng)險，因此對于生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的跟蹤極為重要，尤其是漁船的船舶運行和生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)，包括船舶推進系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等關(guān)系到船舶安全的數(shù)據(jù)[23-24]。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，實現(xiàn)了漁船和漁業(yè)節(jié)點的信息互通與共享，并由此衍生出龐大的漁業(yè)船舶運行和生產(chǎn)相關(guān)大數(shù)據(jù)池，大數(shù)據(jù)池可以及時分析并預(yù)測潛在的不穩(wěn)定和危險信號，并準確而及時地實施遠程診斷和追蹤，保證漁船運行和生產(chǎn)作業(yè)的安全。

2.2　 漁業(yè)多媒體

依托無線移動通信技術(shù)發(fā)展起來的陸上多媒體應(yīng)用正在進行著日新月異的變革，而由于海洋環(huán)境的復(fù)雜多變，海洋通信的發(fā)展明顯滯后于陸地通信，海洋漁業(yè)通信情況相較于其他的海洋相關(guān)行業(yè)更加薄弱，導(dǎo)致漁業(yè)多媒體應(yīng)用發(fā)展明顯滯后[22,25]。另一方面，漁業(yè)從業(yè)人員眾多，漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境相對隔絕，更需要漁業(yè)多媒體滿足廣大漁民通信、娛樂需要，及漁業(yè)電子商務(wù)模式發(fā)展的需要。

2.2.1漁民通信

漁業(yè)船舶在海上作業(yè)周期往往有數(shù)月，在茫茫大海，長時間高體力勞作之余，漁民渴望與家人進行溝通，了解外部信息。與外界通信的不暢，易導(dǎo)致內(nèi)心的焦慮，甚至出現(xiàn)心理障礙和疾病。船聯(lián)網(wǎng)提供低成本的語音通信和數(shù)據(jù)通信，支持電話、文字聊天、網(wǎng)頁瀏覽，甚至是視頻傳輸?shù)墓δ?，可以滿足廣大漁民海上作業(yè)期間精神生活的需要。

2.2.2漁業(yè)電子商務(wù)模式

在電子商務(wù)帶動商品產(chǎn)銷革命性變革的大環(huán)境下，水產(chǎn)品以及相關(guān)服務(wù)正在轉(zhuǎn)戰(zhàn)線上營銷領(lǐng)域[26-27]。由于水產(chǎn)品本身的特殊性，商品信息的發(fā)布始終存在一定的滯后，這就為水產(chǎn)品的銷售帶來非預(yù)期的隱患。如何構(gòu)建新型的漁業(yè)產(chǎn)品銷售模式，需要進行買賣雙方的商品交易匹配度及其計算方法研究，構(gòu)建水產(chǎn)品交易匹配模型以最大化雙方的加權(quán)匹配度等工作[28]。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，實現(xiàn)水產(chǎn)品信息的采集與發(fā)布零延遲，通過水產(chǎn)品大數(shù)據(jù)分析，能夠極大提高買賣雙方匹配度，提高生產(chǎn)銷售的時效性，為漁業(yè)產(chǎn)品在線銷售提供條件，實現(xiàn)海洋優(yōu)質(zhì)蛋白捕獲即銷售的目標。

2.3　漁業(yè)監(jiān)管

多年以來，漁業(yè)科研與管理投入嚴重滯后于漁業(yè)活動的快速發(fā)展，漁業(yè)資源衰退、生態(tài)環(huán)境惡化已經(jīng)使得中國專屬經(jīng)濟區(qū)的食物供給和生態(tài)服務(wù)功能大大降低[29-31]，而生態(tài)認知能力的不足和漁業(yè)監(jiān)管手段的落后則嚴重制約了專屬經(jīng)濟區(qū)的生態(tài)修復(fù)和雙邊漁業(yè)管理的主動性[32-33]。可以發(fā)揮漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)對信息獲取的實時性和精準性特點，為漁業(yè)監(jiān)管有效落實和鞏固提供可靠的技術(shù)手段。

2.3.1作業(yè)區(qū)域監(jiān)管

針對非法捕撈，傳統(tǒng)的漁船作業(yè)區(qū)域監(jiān)管很難落實，不僅作業(yè)區(qū)域合法性難以評估，執(zhí)法區(qū)域本身也難以區(qū)分。漁業(yè)跨界和越界捕撈現(xiàn)象時有發(fā)生，特別是涉及到敏感水域，造成了一定的國際影響[34-37]。

通過計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機融合的漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)解決方案，可以實現(xiàn)對作業(yè)漁船的精準定位與跟蹤、實時信息(船位、報警、短信等)的采集、處理、存儲、分析、展示、傳輸及交換，從而為漁業(yè)管理部門實施全面的、自動化的監(jiān)管提供有力保障。

2.3.2作業(yè)方式監(jiān)管

漁業(yè)監(jiān)管部門雖然制定了詳盡的漁具準用目錄[38]，明確了漁具最小網(wǎng)目尺寸，以及漁船攜帶漁具的數(shù)量、長度和燈光強度等標準，引導(dǎo)漁民使用資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的作業(yè)方式，但依然無法杜絕違規(guī)作業(yè)漁具對幼魚和珍稀瀕危水生野生動物造成危害和影響，原因還是缺少對漁船作業(yè)方式實時監(jiān)管的有效手段[39- 40]。

通過船聯(lián)網(wǎng)將漁船的空網(wǎng)拖拽作業(yè)數(shù)據(jù)、網(wǎng)目實時圖像數(shù)據(jù)，以及漁獲物實時圖像與稱重數(shù)據(jù)傳送至漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心進行大數(shù)據(jù)對比分析和圖像識別后，即可快速判斷漁船作業(yè)方式是否違法，并及時實施監(jiān)管應(yīng)對措施。

2.3.3作業(yè)時間監(jiān)管

中國實施的伏季休漁制度對恢復(fù)海洋生態(tài)功能、保證海洋資源可持續(xù)發(fā)展、提高漁獲物產(chǎn)量等均起到?jīng)Q定性作用[41-42]，但“偷捕”現(xiàn)象屢有發(fā)生，降低了休漁效果。船聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管端的設(shè)備監(jiān)控節(jié)點可以在休漁季節(jié)對船載動力設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備以及捕撈設(shè)備進行遠程監(jiān)測，甚至實施有選擇性的遠程強制控制，從而讓漁船不再出現(xiàn)“休漁季不休息”的違法亂紀行為。

2.4　海洋科研

海洋科研包括地質(zhì)、海洋地球物理、海洋化學(xué)、海洋生物、海洋物理、海洋水聲等多個學(xué)科，海洋科考船能承擔(dān)海底地形和地貌、重力和磁力、地質(zhì)和構(gòu)造、綜合海洋環(huán)境、海洋工程以及深海技術(shù)裝備等方面的調(diào)查和試驗工作[43-46]。但由于科考船總體數(shù)量無法和中國分布在世界各大洋的漁船數(shù)量相比，采集數(shù)據(jù)與分析結(jié)論多為一定區(qū)域性的局部認知與推論。可以在大范圍分布的漁船作業(yè)之余,充分發(fā)揮中國的漁船數(shù)量優(yōu)勢與地理分布優(yōu)勢,充分挖掘漁船的潛在信息感知能力，為中國海洋科學(xué)研究提供更多的海洋基本環(huán)境要素數(shù)據(jù)。因此，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)可以在眾多海洋科考領(lǐng)域發(fā)揮作用，這里僅舉例水文研究、海洋氣象研究和海洋生物資源研究等三個學(xué)科分析其船聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的可行性。

2.4.1水文研究

對海洋的各層級溫度、鹽度以及區(qū)域深度等水文數(shù)據(jù)進行有效采集，可以認識水環(huán)境演變中各種復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物等過程的客觀變化規(guī)律[43-44]。這些基本的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，漁船可以在作業(yè)過程中利用自身配置的傳感器設(shè)備進行不間斷的采集與存儲，并在合適的網(wǎng)絡(luò)條件下將數(shù)據(jù)傳輸至船聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心實施科研共享。較之科考船，這些基本的數(shù)據(jù)來源更廣、分布更均勻、持續(xù)時間也更長，未來對海洋水文研究的貢獻不可小覷。

2.4.2海洋氣象研究

地球表面的絕大部分為海洋所覆蓋，而海洋環(huán)境又具有和陸地迥然不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，這就決定了海洋氣象學(xué)研究的重要地位，其與捕撈業(yè)、鹽業(yè)、海水養(yǎng)殖業(yè)、航運、海洋資源勘探、國防建設(shè)以及其他各種海上作業(yè)有著密切的關(guān)系[47]。據(jù)統(tǒng)計，20世紀70年代以來，每天可以從世界各大洋獲得9 000多組的實時天氣報告，但這種觀測在時間上是不連續(xù)的，在空間上是分布不均勻的，因此采集參數(shù)的時間連續(xù)性和空間分布均勻程度對氣象研究起著至關(guān)重要的作用，而基于漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)的大量傳感器節(jié)點可以有效解決上述問題，將海洋氣象研究所需數(shù)據(jù)及時匯總至大數(shù)據(jù)中心，為海洋氣象研究提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4.3海洋資源研究

地球上80%多的生物資源都在海洋里，海洋中的生物種類多、數(shù)量大，有69綱，20多萬種[48-49]。在不破壞水資源的條件下，每年海洋中最多可以提供30億t的水產(chǎn)品[49]。目前，人們利用海洋資源還比較局限和盲目，大量捕撈使海洋食物鏈發(fā)生變化，從而會使海洋生態(tài)關(guān)系發(fā)生變化。海洋生態(tài)的一些緩慢性變化能否及時地得到感知，需要大量的生態(tài)與資源數(shù)據(jù)進行跟蹤對比，僅僅靠離散的、局部的海洋水域環(huán)境跟蹤調(diào)查是無法準確還原真實的海洋生物鏈變化情況的[50]。漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的主要目的是為了獲取海洋生物資源，漁業(yè)船舶分布廣、作業(yè)時間長，因此漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中所獲取的信息對于海洋生物資源的研究具有重要的意義?？梢岳脻O業(yè)船聯(lián)網(wǎng)完成上述信息的采集、傳輸和處理過程，實現(xiàn)漁業(yè)相關(guān)信息服務(wù)于海洋資源研究的目的。

3　漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)需求分析

上述涉及到的漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)未來的各種應(yīng)用場景對船聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建提出了多樣的需求，主要集中在以漁船為中心的信息采集類型的需求，船—岸、船—船、船—儀等不同通信能力的需求，船載數(shù)據(jù)中心和岸基數(shù)據(jù)中心存儲和處理能力的需求，及對系統(tǒng)信息安全的需求等幾個主要方面，具體詳見表1，這些需求是開展船聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。

表1　 漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景需求分析

綜上，根據(jù)對漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用場景和各場景對信息采集、傳輸、存儲和處理能力的需求分析，可以總結(jié)漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計中需要滿足以下幾點需求。

(1)低成本通信的需求

通信的成本包括通信設(shè)備的費用、通信資費、通信設(shè)備運行和維護費用等。目前中國漁業(yè)還是薄弱行業(yè)，廣大漁民還屬于收入較低的人群，對通信成本的高低較為敏感。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信設(shè)備昂貴、資費偏高，限制了衛(wèi)星通信在漁業(yè)中的應(yīng)用，即便有部分船舶安裝衛(wèi)星通信設(shè)備，也會限制船上人員的使用時長和頻次。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)只有發(fā)揮其在漁業(yè)領(lǐng)域的作用，起到服務(wù)于漁業(yè)、服務(wù)于漁民的功能，才會被納入漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)中，才會被漁民所接受和使用，漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)其他的領(lǐng)域應(yīng)用也才可能結(jié)合漁業(yè)應(yīng)用實施。從漁民的角度來說，低成本通信是漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)在漁業(yè)輔助生產(chǎn)、漁業(yè)多媒體等漁業(yè)自身應(yīng)用能夠開展的最迫切需求。

(2)穩(wěn)定、可靠的無縫實時通信覆蓋的需求

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)急救助、遠程故障診斷以及漁政監(jiān)管等應(yīng)用場景，對穩(wěn)定、可靠的實時通信提出極大的需求，也對全球海域無縫的通信覆蓋有一定的需求。同時漁民語音通信應(yīng)用場景對通信的時延提出了要求。穩(wěn)定、可靠的無縫通信覆蓋的需求滿足是漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)能夠應(yīng)用到遠洋漁船的前提條件。

(3)近岸和船—船寬帶通信的需求

通過對漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)場景分析可見實時通信的需求多為數(shù)據(jù)量小，要求穩(wěn)定可靠傳輸?shù)膱鼍?。如海洋科研相關(guān)的應(yīng)用需要采集較多種類的信息，如圖像、視頻、聲學(xué)等信息數(shù)據(jù)量大，通過衛(wèi)星傳輸，或是窄帶通信傳輸不現(xiàn)實，也沒有必要，會給單一通信系統(tǒng)帶來極大的容量壓力，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)傳輸堵塞和崩潰。漁業(yè)船舶作業(yè)考慮到船上物資的補給和船舶的維護，會周期性回港，可以利用漁業(yè)作業(yè)的這一特性，發(fā)揮近岸或港內(nèi)陸基無線寬帶通信的作用，完成對大數(shù)據(jù)量信息的回傳。

同時，在自動駕駛或聯(lián)合作業(yè)的應(yīng)用場景，船與船之間需要低時延寬帶通信的支持。漁業(yè)船舶海上呈現(xiàn)離岸由近到遠的密度遞減的離散分布形態(tài)，也可以通過船與船之間的多跳通信完成與陸基寬帶系統(tǒng)的連接，實現(xiàn)陸基寬帶更大的海面覆蓋。因此，海上船—船之間的寬帶自組網(wǎng)系統(tǒng)成為漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的一個重要需求。

(4)多元異構(gòu)化漁業(yè)相關(guān)信息采集的需求

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景呈現(xiàn)多樣化，這勢必需要對漁業(yè)相關(guān)信息有全面的獲取，包括：水質(zhì)、水文、氣象、生物、漁船生產(chǎn)信息(船位、氣象、漁具、漁獲物、物資、人員以及重要設(shè)備運行參數(shù)等)、漁船進出港動態(tài)信息、漁業(yè)漁政管理信息等，這些信息存在較大的差異性，呈現(xiàn)異構(gòu)化特點。多元異構(gòu)化的漁業(yè)相關(guān)信息感知是漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)進行多樣化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

(5)大數(shù)據(jù)處理的需求

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)感知信息和中間處理的數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)級從250B增長到260B。數(shù)據(jù)包括大量的文本、圖像、視頻、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。漁業(yè)船舶設(shè)備的運行狀態(tài)、漁政監(jiān)管信息、應(yīng)急減災(zāi)信息等問題要求快速地對數(shù)據(jù)進行處理。漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的這些特性決定了采用常規(guī)數(shù)據(jù)處理方式無法完成多樣化應(yīng)用的需求，必須進行基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理、存儲、管理、分析，為后續(xù)多樣化的應(yīng)用提供支撐。

4　漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展過程

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)各種應(yīng)用場景由于技術(shù)實現(xiàn)難度和需求迫切程度的不同，導(dǎo)致實現(xiàn)的時間也不相同，尤其是有些應(yīng)用場景需要多種技術(shù)進行融合實現(xiàn)，如寬帶衛(wèi)星技術(shù)、無線5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，有些技術(shù)目前還不夠完善和成熟，船聯(lián)網(wǎng)需要結(jié)合這些技術(shù)的發(fā)展過程逐步實現(xiàn)，如圖2所示，其未來的發(fā)展必然呈現(xiàn)一個階段性的過程。

圖2　預(yù)期各應(yīng)用場景實現(xiàn)時間和需求程度

5　結(jié)論

漁業(yè)船聯(lián)網(wǎng)作為一個具有一定探索性的新興概念，是智慧海洋、智能漁業(yè)的重要實現(xiàn)方式，在輔助漁業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)多媒體、漁業(yè)監(jiān)管、海洋科研等場景應(yīng)用會給相關(guān)行業(yè)帶來創(chuàng)新性的技術(shù)提升和巨大的益處。同時，這些多樣化的應(yīng)用場景對整個系統(tǒng)信息采集和處理、通信、數(shù)據(jù)存儲和處理、信息安全等關(guān)鍵技術(shù)提出了不同的需求。通過分析，明確了船聯(lián)網(wǎng)各種場景未來應(yīng)用的可行性，進而分析了滿足不同場景應(yīng)用在系統(tǒng)設(shè)計上的需求，為下一步展開船聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)方案設(shè)計打下基礎(chǔ)。

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