边缘计算在优化远岛观测数据传输中的应用研究

随着海洋观测手段的增多和覆盖面的扩大,海洋观测系统中包含越来越多的远岛观测数据。由于远离大陆,远岛观测数据传输是海洋观测系统建设面临的难题之一。目前远岛观测数据传输主要依赖于卫星通信技术,存在服务时延高、数据容量大、通信费用高和接入异构系统多等问题。针对上述问题,文章在远岛观测数据传输网络中引入基于边缘计算的移动边缘计算（MEC） 软件定义网络（SDN）架构;利用MEC技术智能选择在本地服务器或MEC服务器上执行计算任务,并迁移数据流量,提高数据的传送和分发能力,能够显著提高无线网络的服务效率;通过加入SDN控制器,使多种网络协议和标准在同一网络架构下得到整合,网络资源得以动态灵活调度和分配,以达到整体优化远岛观测数据传输网络的效果,从而为海洋观测工作提供高效的数据支持。     

海洋观测数据的卫星传输链路—以Iridium传输链路应用分析为例

为了使全球性的海洋观测数据能够及时、可靠、准确地接收,介绍了基于卫星网络海洋观测数据传输链路的组成,对卫星传输链路的3个组成部分进行详细说明,包括:Iridium,Argos,Inmarsat和中国北斗四种卫星网络系统及比较分析,各卫星网络对应发送终端的分类分析以及陆地接收系统数据下载方式的比较分析。以Iridium网络系统为例,建设可实现全球覆盖的海洋观测数据卫星传输链路,完成现场观测数据的实时回传,为海洋观测数据卫星传输链路的建设提供示范,对比PSTN和M2M两种数据下载方式,通过实验分析,结果表明该海洋观测数据的卫星传输链路具备可行性和可靠性,可以进行业务化运行。     

天津大神堂海洋特别保护区监视监控系统建设

文章介绍了天津大神堂实施离岸监视监控的可行性和重要性,提出了离岸海洋环境下,海洋监视监控平台前端数据采集、无线数据传输、后端数据接收和处理等技术要求及设计原则,并对监视监控系统建设技术要点进行了分析,以期为我国海洋观测和监测台站建设提供参考。     

海洋观测数据传输业务流实时监控技术研究

基于目前海洋观测数据监控管理业务多以人工值班监控为主、电子化与自动化程度不高的现状,首先针对海洋观测数据传输保障业务特点展开分析,然后对数据传输业务流中的各类数据及软硬件对象进行梳理,并利用同步实时监控技术,数据库技术等,解决局域网内分布式同步监控系统建设中发现的一系列复杂问题,最终实现海洋观测数据传输监控系统对整个业务流的全面、实时及自动化的监控。     

远距离海上观测平台通信网络架构优化设计——以外磕脚平台为例

随着国家对海洋战略的高度重视,海洋观测业务体系能力建设的不断加强,海洋观测将由近海向深远海纵深发展,海洋战略空间进一步拓展,远距离海上观测平台将被大量建设使用,数据通信成为关键。本文以外磕脚通信网络优化为背景,以卫星网、微波网为研究对象,提出"微波+卫星"组合的通信网络架构优化方案,实现两个网络的集成和冗余备份,提高数据传输的稳定性,保障海洋观测数据的准确获取和实时传输。     

一种用于海洋综合观测浮标的多种通信方式集成系统

为了优化海洋综合观测浮标的通信系统,设计了一种通信方式集成系统,将多种通信模块进行集成管理,并在每个数据发送周期进行通信信号检测,经过比较选择最优的通信方式进行数据传输。该系统具有采集数据完整、数据冗余小、运行功耗低等优点,有效增强了浮标的通信能力,完善了原有通信系统的功能,并且后期还具备较强的可扩展性功能,如浮标舱内环境监测和独立定位等,进一步增强浮标的安全性。该系统已经完成12个月的海上试运行,系统运行稳定,功能达到预期,可满足海洋综合观测浮标对多种通信方式进行优化管理的需求。     

基于北斗短报文卫星通信网络的海洋倾废记录仪数据实时安全传输系统

为保障海洋倾废数据传输的实时性和安全性,有效遏制违法倾废行为,文章设计海洋倾废记录仪数据实时安全传输系统并模拟应用。研究结果表明:该系统基于北斗短报文卫星通信网络,采用AES与RSA相结合的加密算法,集成DTU模块、北斗短报文卫星通信模块和Hellobeidou云平台等,可在移动通信网络盲区实时传输海洋倾废记录仪采集的数据,数据加解密兼具快速性和安全性,与经由中国联通通信网络传输数据相比更加持续和稳定,可用于监控倾废船舶,便于执法人员及时获取违法倾废信息并现场查证,保护海洋生态环境。     

海洋环境监测数据卫星通信系统技术研究与设计

结合我国海洋环境监测数据传输现状技术分析及其今后技术发展方向，阐述了海洋环境监测数据的通信需求和特点以及建立海洋环境监测数据卫星通信系统的必要性和可行性。并就系统建设所涉及的组成体系结构、数据通信流程和实现功能及其关键技术进行设计与论述。     

海洋观测预报业务多源异构数据与信息集成分析

海洋观测预报数据信息是地方经济建设和社会发展重要基础数据之一,由于其数据源与信息源分布于多个不同网络中,且存储与展示形式各异,一直难以被统一集成和很好地应用。从分析海洋观测预报业务数据源与信息源入手,应用目前成熟的网络技术和数据库技术,对海洋观测预报数据信息集成中的若干问题进行深入研究,从而提出并实践了从网络集成、数据集成、知识集成到应用集成的一整套海洋观测预报数据集成的技术框架和方法体系,继而开展基于多源异构数据与信息集成的海洋观测预报服务系统研究,为海洋观测预报数据信息集成的实践过程提供方法支持。     

海洋环境立体监测系统的设计方法

“九五”和“十五”期间,在国家海洋863计划的支持下,我国分别在上海和台湾海峡及毗邻海域建立了两个区域性海洋环境立体监测示范系统。在这两个示范系统的技术研究成果的基础上,通过分析国际海洋立体监测系统的设计模型,提出了区域性海洋环境立体监测系统的设计原则和设计方法,包括:系统结构、数据与信息服务通信网络、数据处理中心、数据流程以及系统功能等方面的设计方法。     

海洋观测网规划支撑体系与系统架构设计探讨

在概要综述我国海洋观测网现状的基础上,紧密结合我国海洋观测网建设的实际需求,基于海洋观测网布局状况分析、资料类型及时空分布状况分析、资料传输与质量状况分析、仪器设备效能状况和海洋观测网建设规划合理性等5个方面,提出了制定海洋观测网建设规划支撑体系的必要性和可行性。从业务化海洋观测网运行评价、海洋观测站点选址分析、海洋观测资料类型选定、海洋观测仪器选型、可视化与规划报告输出和系统运行监控等6个方面,提出了海洋观测网建设规划支撑系统的功能架构设计,为我国海洋观测网建设规划的制定提供科学的技术支持和能力支撑,为我国海洋预报提供数据基础。     

国际海底观测网络的发展及现状

海底观测网络是推动海洋科学技术发展，了解地球环境系统的重要基础，也是帮助人类了解海洋从而促进全球经济发展的重要方法。文章回顾了各国在海底观测系统发展过程中的研究计划和建设情况；介绍了当前各国海底观测网络及其投入业务应用后，在多学科综合观测、多网络交互融合、数据交换利用以及海洋科学应用等方面的发展方向，对我国海底观测探测网络建设，深海新型传感器发展，海底观测网标准化体系完善等方向进行了分析展望。     

海洋环境预报数据传输网络构建

介绍海南省海洋环境预报数据传输网络及其构建方案.该网络以同步数字体系为主要组网技术,建设实时资料传输系统和实时数据广播系统的平台,在此平台的基础上建设气象、海洋基础资料(准)实时接收系统,风暴潮、海浪灾害会商系统和信息发布系统.     

基于10 米浮标载体的锚链式剖面观测系统实践之一——自容式采集方式

为了对我国近海海域进行剖面观测,获取到多层位水体的多要素观测数据,尝试依托中国近海海洋观测研究网络东海站10 m浮标系统的锚系,采用在锚系上挂载自容式组合传感器方式,获取到8个观测周期共412 d的有效剖面观测数据,观测层位分布于10,20,30 m 3个水层;通过结合浮标获取的表层温度数据与3个水层的对比分析表明,锚链式剖面观测方案在实用性和可推广性方面具有显著优势,是基于海面浮标载体进行剖面观测的有益尝试,可在我国构建的海洋浮标观测网络上进行广泛应用,将为我国近海海洋科学研究提供弥足珍贵的水面-水体全序列系统观测数据资料,从而为近海海洋科学研究取得突破性进展提供重要的数据支撑。     

海洋站自动观测设备智能监控报警系统设计

海洋环境观测数据是加强海洋行政管理、海洋环境保护和海洋防灾减灾能力建设的基础和重要技术保证,海洋环境观测数据的质量和时效在海洋灾害预警、防灾减灾中有着举足轻重的作用。保证观测数据的连续准确,不仅需要观测人员高度负责,而且还应配备稳定可靠、质量可行的观测设备和传送畅通的通信线路。随着海洋环境观测任务的增加和海洋观测自动化水平的提高,在观测设备运行中及时、准确地发现故障和查找问题亟须建立一套质量可靠、实时报警的监控系统。文章结合多年海洋站工作经验以及小麦岛海洋环境监测站实际情况,基于构建故障报警和监控系统在海洋站自动化观测系统中的作用,提出海洋站观测设备智能监控报警系统的设计构想,并对系统组成和系统应具备的功能进行论述。     

美国近海海洋观测实验室及其对我们的启示

近海海洋环境对国家的社会经济发展和环境安全十分重要,完善的近海海洋观测、研究与服务系统,是发展海洋经济和建设海洋强国的重要支撑条件。文章介绍了美国Rutgers大学的近海海洋观测实验室(COOL)的建设及运行情况,重点介绍了其技术特色、开展的海洋科学研究、提供的信息产品与服务以及承担的教育功能,并据此对我国海洋观测系统的建设提出几点粗浅的看法。     

智慧海洋多平台数据管理规范研究

我国未来智慧海洋观测系统将集成多种观测平台，获取全球范围、长时间和准实时的海洋数据。为更加科学而高效地管理数据，文章结合我国智慧海洋发展趋势，分析存在的问题，借鉴相对先进的数据管理规范，为建设智慧海洋国际共享应用平台提供参考。研究结果表明：与观测平台、传感器和通信技术的快速发展相比，我国海洋数据管理的发展十分缓慢，缺乏数据质量控制和存储等规范，严重制约海洋观测数据的有效管理和共享应用，不利于海洋大数据的融合和信息挖掘技术的发展；为各类观测平台制定科学而合理的数据管理规范，对于智慧海洋建设至关重要，亟须尽快组织专业人员成立工作组，落实和保障该项工作的有序开展，从而提升我国在海洋大数据信息处理方面的能力。     

我国海洋卫星数据应用发展现状与思考

海洋科学是一门依赖于观测的学科, 而卫星是海洋研究的重要观测平台之一, 海洋卫星数据在海洋科学研究中具有重要的意义。21世纪初以来, 我国陆续发射了多颗专门用于海洋观测的卫星, 初步拥有自主海洋卫星全球观测网络。本文针对国内外海洋卫星资源基本情况, 总结了我国海洋卫星数据应用发展现状, 特别是海洋卫星数据接收、处理、管理、应用等方面的情况, 并分析、探讨了我国海洋科学研究对卫星数据的需求, 以及我国海洋卫星数据科学应用存在的问题和发展策略。     

基于双冗余以太网通信的气象实时观测数据采集网络传输系统的设计与实现

随着以太网技术应用的日趋成熟,在海洋和大气观测领域,人们希望对传统不具备网络通讯能力的观测仪器进行智能化和网络节点化改造。设计和实现了一套气象实时观测数据采集与网络传输系统。该系统采用基于ARM的嵌入式系统集成设计方案,实现了对外部传感器实时观测数据的采集和以太网通信。作为多级网络系统中的一个网络节点,该采集传输系统采用双冗余以太网通信接口设计,使系统中的双路以太网在一路局部故障或线路受损时可以自动冗余切换。这一设计特点大幅提高了作为网络节点的数据采集传输系统在与外部其他设备通信时数据传输的可靠性。通过在以太网条件下,网络闭环控制运行试验等测试,证明所开发的气象实时观测数据采集网络传输系统运行稳定可靠,双冗余以太网接口切换正常,数据采集传输及时准确,可完全满足实际应用的需要。     

海洋观测数据通信与管理系统标准化构想

近年来随着海洋事业的大力发展,在国家"863"计划和专项支持下,建立了多个区域性的海洋观测集成示范系统,并制定了多项海洋环境观测仪器设备标准,但目前尚未制定出针对海洋观测数据通信与管理系统的设计、建设、运行管理等相关标准和规范。文章针对海洋观测数据通信与管理系统的组成结构和实现流程分析了该系统标准化的实际需求,并以海洋观测数据通信与管理系统专业化、标准化、业务化为目标,提出了关于该系统标准化的初步构想并说明了其涉及的主要内容,为海洋观测数据通信与管理系统的标准化工作提供参考。