自由貿易區下海南智慧海洋牧場建設探析

張晉霞 王忠 陳露

摘 要：發展海洋經濟，建設海洋強省是海南未來發展的一個的目標，用于保護海洋環境和實現海洋資源可持續開發利用的智慧海洋牧場是海南海洋牧場建設的新趨勢。本文通過對海南海洋牧場建設面臨的挑戰與機遇分析，闡述了智慧海洋牧場建設的必要性和緊迫性，提出了智慧海洋牧場的基本特征和架構體系。

關鍵詞：智慧海洋牧場 架構體系 物聯網 大數據

中圖分類號：F127 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0003-03

習近平總書記在海南省建省30周年的講話中指出：要發展海洋科技，加強深?？茖W技術研究，推進“智慧海洋”建設，把海南打造成海洋強省。海洋智慧化是海洋經濟發展的必由之路。智慧海洋牧場集遙感技術、地理信息技術、傳感與信息采集技術、自動化和網絡等技術于一體，為海洋牧場的信息化提供了一個基礎框架，其實質是海洋的智慧化，是充分利用信息化技術、實現海洋漁業開發利用的有效手段[1]。它能更好地平衡海洋牧場的效益及海洋的可持續開發和利用，是整個海洋牧場發展的新趨勢，也是海南建設自由貿易區（港）需要深入研究的一個課題。

1 海南海洋牧場建設面臨的挑戰與機遇

近年來，受環境變化和過度捕撈等因素影響，世界范圍內漁業資源衰退和不足已成為全球性問題。在全球氣候變化、漁業生產力過度發展、漁業資源嚴重衰退、危及漁民生計的大背景下，如何實現漁業的可持續發展成為各國需要迫切解決的一個問題。由于海南近海漁業同樣面臨海洋生態環境遭受破壞、漁民違規捕撈、漁業資源日益枯竭等同類問題，因此，從海南自由貿易區（港）建設的現實需求來看，海洋牧場的建設已成為拓展和有效配置海南漁業發展空間，優化海洋漁業產業布局，促進近海漁業可持續發展，推動海洋產業轉型升級的迫切選擇。

1.1 海南海洋牧場建設面臨的主要問題

自2002年開始海南省就著手建設海洋牧場，據海南省海洋與漁業廳統計，到2017年海南省已建設5個海洋牧場示范區，共計投放20320.4空方人工魚礁[2]。海洋牧場的建設有效推動了海南漁業資源的合理開發和保護，對改善優化海洋生態環境起到了重要的促進作用，但從總體上看，海南海洋牧場的產業化水平還是比較低，技術研發水平相對落后，關鍵技術如海藻增養殖技術、苗種繁育及高效增殖放流技術、對象生物學行為控制技術、牧場生物資源高效探測與評估技術及牧場信息化監控管理技術等還有待提高。

在規劃管理和標準體系建設等方面，盡管我省出臺了《三亞市海洋牧場管理暫行辦法》和《?？谑泻Ｑ竽翀龉芾頃盒修k法》等海洋牧場管理法規，但由于海洋牧場建設涉及多個部門，因此，海洋牧場的發展理念、規劃管理和建設標準難以統一，缺乏統一規劃。牧場維護管理不到位，法律不完善，機制不健全，產業發展效果不明顯，產業鏈相對較短，并未形成有利的產業格局。

1.2 海南海洋牧場建設的機遇

雖然海南海洋牧場的建設存在諸多問題，但也面臨一系列良好的發展機遇。習近平同志指出：海南是海洋大省，提高海洋資源開發能力，加快培育新興海洋產業，支持海南建設現代化海洋牧場，著力推動海洋經濟向質量效益型轉變[3]。另外，農業部關于印發《國家級海洋牧場示范區建設規劃（2017—2025年）》的通知中也明確指出，海南省將在未來8年完成13個海洋牧場示范點的建設。在自然環境方面，海南漁業資源豐富，海南省是我國唯一的熱帶島嶼，海洋魚類資源品種多汛期長，經濟價值高，漁業港灣多。海南省海岸線上分布可供開發的漁業港灣有68處，其中被列入農業部漁港名錄的漁業港灣共43處[4]。因此，政府的大力扶持和優越的自然環境為海南省海洋牧場的建設提供了有利條件，為海洋漁業的可持續開發利用奠定了堅實基礎。海南全島要建設自由貿易試驗區，探索、穩步推進中國特色自由貿易港建設，粗放式的高位池、低位池水產養殖等傳統水產養殖方式與海洋環境保護的要求就極不相稱了，應積極推進“智慧海洋”建設，推進傳統水產養殖方式向現代化海洋牧場建設轉變。

2 智慧海洋牧場的基本特征與架構體系

信息化技術使得人類文明進入新的發展階段。在海南省建設自由貿易區（港）過程中，要解決海南省漁業發展和海洋牧場建設存在的問題，就必須將信息化技術與海洋牧場的建設相結合，即把物聯網、大數據等技術用于南海海洋牧場的基礎設施建設，將智能監測系統與數據采集平臺作為海洋牧場建設的神經末梢[5]，從而構建出能實現海洋牧場實時監測與輔助決策的信息技術平臺，及時對海洋牧場的生態環境、資源狀況進行跟蹤監測，即建設現代化的智慧海洋牧場。

2.1 智慧海洋牧場的基本特征

“智慧”是網絡化、數字化和智能化的綜合體現，智慧海洋牧場建設和運營過程必須具備如下的特征。

（1）全面監測感知。利用智能設備和傳感器全方位感知海陸環境信息并通過數據交換實現牧場的可視化監控，通過物與物、物與環境之間的交流互動，進而通過可視化監控和數據報警觸發控制系統動作或服務，實現海洋牧場的自主化和可視化。

（2）信息的聯動整合。由于傳統海洋牧場中的人工魚礁是相對獨立的、分散的，而智慧海洋牧場通過將物聯網技術與互聯網系統相互融合，將原本獨立分散的人工魚礁通過智能監測系統與控制采集系統進行集成，甚至將同一個海域中不同的海洋牧場集成為一個標準的整體，從而實現牧場中人工魚礁之間的協同聯接和同一海域不同牧場之間的協同聯接，使得海洋牧場的相關數據相互融合，進而實現海洋牧場運營的智慧化。

（3）數據的智能化。海洋牧場的智能化是通過云計算技術和大數據技術實現的。即通過云計算技術將牧場運營的數據信息進行儲存，再通過大數據挖掘技術將積累的歷史數據進行建模，將原本離散的數據通過科學算法建立客觀規律，最后將實時數據信息和未來趨勢的預測信息反饋給牧場經營者，作為海洋牧場運營過程中投資與風險預判的有效評估，實現海洋牧場數據信息的智能化。

2.2 智慧海洋牧場的架構體系

智慧海洋牧場區別于傳統海洋牧場的本質是物聯網技術、云計算技術以及大數據技術等信息化技術手段的應用。其主要建設內容包括人工魚礁的設計、建造和投放，配套的船艇、管護平臺、監測和管理系統等設施設備；海藻場和海草床的移植修復等。智慧海洋牧場的系統架構體系如圖1所示。

（1）監測和通信傳輸系統。監測和通信傳輸是以物聯網技術為核心，通過構建以空間衛星遙感觀測、水面傳感觀測、水體斷層分段觀測“三位一體”的立體監測網絡對海陸環境進行實時監控[6]，從而實現海洋水產、海洋環境及陸地三者之間物物聯接的互聯網絡，利用“物-物”之間的通信與集成，使得海洋牧場中的各類元素成為整個海洋牧場運行的參與者并對各類元素進行識別和標記，隨時隨地通過數模轉換將各元素的信息進行采集和傳輸。

（2）云管理平臺。云管理平臺是將海洋牧場的信息數據通過云計算技術將物聯網監測的海量數據進行整合，即將牧場中各個時刻、各種氣象和季節中的人工魚礁、網箱、各類海洋生物、水文環境、船舶、魚餌等牧場元素以及對應時間段的產量、銷量、產品質量等經濟數據進行采集并劃分為子系統，再將各子系統數據進行互聯互通和融合，為后續數據管理系統奠定基礎并打破牧場之間信息不通的鴻溝，及時、精確地完成牧場數據信息的監測、傳輸和處理。

（3）數據管理系統。數據管理系統是通過大數據技術將云管理平臺整合的牧場數據信息進行分析和處理后創建客觀規律，實現牧場信息的全面總結、科學評估、綜合分析海洋牧場建設取得的效果，即找到大數據挖掘的匯聚節點。匯聚節點組成一級數據處理平臺，對底層節點提供的各類感知數據進行采集處理，對高層節點進行數據的模塊化處理并進行儲存，從而實現牧場數據信息的評估和分析。另外，整個數據管理中心還可以實現不同海洋牧場之間信息的協同效應，進而獲取不同海洋牧場之間的共性支撐信息，進而建立標準化通用化的數據平臺，為后續管理、開發利用和繼續建設提供決策支持，構建大范圍的海洋牧場監測網，不斷完善海洋牧場信息監測和管理系統，實現海洋牧場建設和管理的現代化、標準化、信息化。

3 結語

海洋牧場建設是一個系統工程，涉及海洋物理、海洋化學、海洋地質、海洋生物以及建筑工程等多個學科，當今社會，全球海洋漁業的發展均面臨著全球氣候變化、漁業生產力過度發展、漁業資源嚴重衰退等諸多問題，要實現海洋漁業的可持續開發利用和轉型升級，就必須將信息化技術手段用于海洋建設，尤其是智慧海洋牧場的建設。在海南省建設自由貿易區（港）過程中，要提高海洋資源開發能力，培育新興海洋產業，應大力推進現代化海洋牧場的建設，推進“智慧海洋”建設。

參考文獻

[1] 董貴山，王正，劉振鈞.基于大數據的數字海洋系統及安全需求分析[J].通信技術，2015，5（48）：573-578.

[2] 海南省海洋與漁業廳.海南：鼓勵企業投資海洋牧場[EB/OL]. https：//school.freekaoyan.com/shandong/cafs-ysfri/2017/12-05/1512483206763519.html.

[3] 新華社.習近平：在慶祝海南建省辦經濟特區30周年大會上的講話[EB/OL].https：//www.gov.cn/xinwen/2018-04/13/content_5282321.html.

[4] 海南省海洋與漁業廳.關于加快海洋牧場建設 促進休閑漁業發展的建議[EB/OL].https：//www.hainan.gov.cn/zxtadata-7455.html.

[5] 王恩辰，韓立民.淺析智慧海洋牧場的概念、特征及體系架構[J].中國漁業經濟，2015，33（2）：11-15.

[6] 石堯，李暉，楊永欽，等.海洋牧場多參數智能監測系統設計與實現[J].傳感器與微系統，2017，9（36）：70-72.