中国是海洋大国，海洋渔业是现代农业和海洋经济的重要组成部分，也是中国粮食安全保障的重要组成部分。中国渔业产量多年来一直位于世界首位，但是长期粗放型的传统海洋渔业生产方式给中国近海生态环境和渔业资源造成了巨大压力。现代化海洋牧场是适合现代可持续发展战略的新型海洋生物资源开发模式。建设现代化海洋牧场，可促进中国渔业供给侧结构性改革、海洋经济持续健康发展以及海洋强国战略的稳步实施。

传统海洋牧场实现了部分要素或部分空间、时间环境监测的自动化，但在现代化海洋牧场需要的广域生态环境多维信息化监控方面还有很大距离。现代化海洋牧场则是利用现代科学技术和管理方法对生物资源、生态环境、渔业生产以及相关活动等进行系统管理，所以海洋牧场环境监测以及水下养殖生物实时监测已经成为海洋牧场建设的重要方向。

为推进海洋强国战略实施和现代渔业科技创新，驱动我国渔业产业转型升级与持续发展，年我国启动实施了“蓝色粮仓科技创新”重点专项，针对海洋牧场渔业水域环境实时高效监测的共性关键技术瓶颈，提出开发典型渔业水域水质生态环境原位在线监测技术，研制渔业水域水环境预警及管理决策支持系统。

一、当前海洋牧场监测存在的

主要问题

现代化海洋牧场需要建立对广域水体和生态环境的监测网络，这就要求布设多个节点传感器，对诸如海洋温度、生态、生物等多种环境剖面信息进行原位实时监测。同时还需要布设多个水下视频在线监控节点，这样可随时掌控鱼虾等水产养殖产品生长发育情况，实现自动增氧、精准投喂和鱼病诊断等异常报警。目前传统的监测技术手段离现代化海洋牧场的需求还有很大距离，例如山东海洋牧场采用CAN总线技术设计了一套海底在线观测系统，实现了水下多要素水文数据和高清视频的实时在线观测，如图1所示。该套系统只有一个海底测量节点，不能实现满足水下不同深度数据的剖面测量，并且需要通过电缆进行数据和电能传输，造价和维护成本很高。

图1山东海洋牧场海底观测系统示意图

从目前技术角度上看，实现现代化海洋牧场多维度实时监测网这一目标的瓶颈主要以下两个：⑴现有的水质生态环境监测传感器大都体积大、功耗大，虽测量精度高，但价格昂贵、寿命期短，且需搭载的海洋站和浮标规模较大，也无法大量布设，或布设多限于海表面和海底，这样就使海洋牧场广域水体的监测成为一个难题。这样可以看出，已有的观测技术，对于海洋牧场广域水体的监测而言，绝大多数传感器造价高昂，难以广泛布设，这就使得面向海洋牧场的多要素综合监测网还处于空白。

⑵这种在线监测网络状多节点传感器和监控节点的分布，将生成的大量信息(包括监测数据、图像、视频等)需要实时传输，对传输数据量和通信速率的要求非常高。有线通信的造价成本非常高且海洋环境适应性差，容易被破坏，常规的海洋环境在线监测网数据通信都是采用无线传输方式，所以高速高可靠的水下和水面无线通信技术是实现海洋牧场监测网络互联互通的最关键技术之一。尤其海洋牧场区别于其他海洋监测网络的是，需要对于牧场生物行为进行有效控制与追踪、生物资源进行高效探测与精准评估，必须依靠水下实时影像观测的途径获取视频和图像信息，这就进一步加大了监测网的数据传输量，也成为制约海洋牧场智能监测网技术发展的重要瓶颈问题。正因为这样，现有海洋牧场监测还不得不停留在人工或水下机器人携带水下影像设备进行现场录像回收后进行分析的阶段，未能实现连续的在线监测。

综上，要实现现代化海洋牧场对广域水体和生态环境的立体在线监测，需要应用陆地上蓬勃发展的所谓泛在感知的“物联网”理念，突破海量、低成本、高空间分辨率传感器技术和高速高可靠数据互联互通技术瓶颈，构建海洋牧场环境智能化立体监测网。

二、海洋牧场生态环境在线监测物

联网实现途径

⒈基于物联网的海洋牧场监测系统设计理念

由于基于现有技术来连续监测广域海洋的成本是难以负担的，美国国防高级研究计划局(DARPA)于年12月宣布启动“海洋物联网”(OceanofThings)项目，试图将海洋感知领入物联网时代。DARPA计划在全球范围内寻求搭载创新性、商业化传感器的低成本小浮子及其岸基云平台数据智能挖掘方案。通过将商业化传感器技术与高性能分析工具相结合，创建由数以千计、异构小浮子(或微型浮标)组成的浮动传感器网络，以便极大地拓展海事感知能力。DARPA需求中不仅

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/656.html