海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)想

宋坤

(國(guó)家海洋技術(shù)中心　天津　300112)

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海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)想

宋坤

(國(guó)家海洋技術(shù)中心天津300112)

近年來(lái)隨著海洋事業(yè)的大力發(fā)展，在國(guó)家“863”計(jì)劃和專(zhuān)項(xiàng)支持下，建立了多個(gè)區(qū)域性的海洋觀測(cè)集成示范系統(tǒng)，并制定了多項(xiàng)海洋環(huán)境觀測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，但目前尚未制定出針對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行管理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。文章針對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)流程分析了該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)際需求，并以海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)化為目標(biāo)，提出了關(guān)于該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的初步構(gòu)想并說(shuō)明了其涉及的主要內(nèi)容，為海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作提供參考。

系統(tǒng)工程；標(biāo)準(zhǔn)化；數(shù)據(jù)通信與管理；海洋觀測(cè)

1　引言

目前在國(guó)家“863”計(jì)劃和專(zhuān)項(xiàng)的支持下，我國(guó)已經(jīng)建立了多個(gè)區(qū)域性的海洋環(huán)境觀測(cè)集成示范系統(tǒng)，并初步形成了國(guó)家海洋環(huán)境觀測(cè)集成系統(tǒng)格局。在海洋環(huán)境觀測(cè)集成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作方面，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，共制定各類(lèi)海洋觀測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)42項(xiàng)，涵蓋從岸基、船基到海基的海洋觀測(cè)儀器設(shè)備；其中基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng))、岸基觀測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng))、船基觀測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng))、海基觀測(cè)儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng))，但尚未制定出針對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行管理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行考慮，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建等需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以統(tǒng)一規(guī)范系統(tǒng)的性能、接口、通信、開(kāi)發(fā)工具、運(yùn)行環(huán)境、評(píng)估檢驗(yàn)、應(yīng)用及管理等。因此，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，不斷完善各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一規(guī)范海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、檢驗(yàn)、評(píng)估及管理，對(duì)國(guó)家海洋觀測(cè)集成系統(tǒng)建設(shè)具有重大意義。

2　海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化需求分析

2.1海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是將遙感衛(wèi)星、巡航飛機(jī)、監(jiān)測(cè)船、各類(lèi)浮標(biāo)、潛標(biāo)、海床基、水下觀測(cè)站、岸/平臺(tái)基海洋觀測(cè)站、雷達(dá)站及其他可利用的觀測(cè)系統(tǒng)所獲得的實(shí)時(shí)及延時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室對(duì)海水樣品檢測(cè)所獲得的分析數(shù)據(jù)及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或資料交換得到的數(shù)據(jù)，通過(guò)多種通信方式集成到觀測(cè)數(shù)據(jù)處理中心，并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)控、處理、分析和加工后，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和信息產(chǎn)品庫(kù)等，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、專(zhuān)線等方式，為有關(guān)部門(mén)及用戶(hù)提供多種形式的信息服務(wù)[1]。

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)是海洋環(huán)境觀測(cè)集成系統(tǒng)的重要組成部分和核心研究?jī)?nèi)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(gè)子系統(tǒng)共10個(gè)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(lèi)有線、無(wú)線通信技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)后端數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊囊螅瑢?shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境觀測(cè)平臺(tái)及其傳感器等實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、觀測(cè)設(shè)備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、指導(dǎo)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(duì)集成數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化存儲(chǔ)管理，采用成熟的海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及模式，完成對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析、質(zhì)量控制等，并依托元數(shù)據(jù)管理建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、延時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分發(fā)子系統(tǒng)是針對(duì)后端的信息產(chǎn)品制作、海洋預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)等對(duì)數(shù)據(jù)的需求，提供數(shù)據(jù)傳輸及共享服務(wù)等。

圖1　海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

2.2海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及建設(shè)，首先要以海洋科學(xué)研究、防災(zāi)減災(zāi)、預(yù)警預(yù)報(bào)等對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸能力的總體需求為依托，以國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究的發(fā)展?fàn)顩r為參照，開(kāi)展系統(tǒng)建立的可行性分析，明確系統(tǒng)建設(shè)投資及效益分析后，確立系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容等，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，明確系統(tǒng)的整體框架、業(yè)務(wù)流程、運(yùn)行管理方式、功能及性能指標(biāo)等，用于指導(dǎo)、規(guī)范集成系統(tǒng)的建設(shè)；其次要基于系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)開(kāi)展該系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與研發(fā)，這也是系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵部分，主要包括接口設(shè)計(jì)(基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(jī)接口等)、數(shù)據(jù)管理規(guī)劃(規(guī)劃設(shè)計(jì)元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)，確定數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法及標(biāo)準(zhǔn)化格式等)、應(yīng)用軟件研發(fā)(依據(jù)功能需求、運(yùn)行條件等選擇開(kāi)發(fā)工具及開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的研發(fā)、測(cè)試等)；最后依據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)行平臺(tái)、開(kāi)展系統(tǒng)集成及試運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)的試運(yùn)行情況對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化需求

海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)在技術(shù)層面上屬于技術(shù)復(fù)雜系統(tǒng)，并且其所涉及的領(lǐng)域很廣泛，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、集成時(shí)需要解決各設(shè)備之間、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間、應(yīng)用系統(tǒng)之間、人機(jī)界面之間等的接口問(wèn)題，對(duì)于系統(tǒng)接口的處理、設(shè)計(jì)等直接影響到系統(tǒng)性能的滿(mǎn)足和功能的實(shí)現(xiàn)。而解決接口問(wèn)題的途徑就是將其作為產(chǎn)品，對(duì)其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研發(fā)及集成、檢驗(yàn)、維護(hù)等方面制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)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(shí)質(zhì)上應(yīng)該依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的原理，設(shè)計(jì)并研發(fā)出若干通用性強(qiáng)的組件，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、配置和實(shí)施，集成為滿(mǎn)足海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)用戶(hù)需求的有機(jī)整體。

目前我國(guó)已經(jīng)建設(shè)了多個(gè)區(qū)域性的海洋環(huán)境觀測(cè)集成示范系統(tǒng)，并在海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)等方面具有一定的經(jīng)驗(yàn)和能力，但在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中現(xiàn)階段可以依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)僅有《海洋信息元數(shù)據(jù)》。然而就該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、主要功能、主要特性及實(shí)現(xiàn)流程考慮，海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的每個(gè)步驟都應(yīng)有可遵循的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范作為依據(jù)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化等目標(biāo)。

3　海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的初步構(gòu)想

依據(jù)對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)分析，基于系統(tǒng)建設(shè)通用化、模塊化的思想，應(yīng)該建立觀測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程、觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法標(biāo)準(zhǔn)等以明確各模塊之間的接口。基于對(duì)系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)化、業(yè)務(wù)化的考慮，依托該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程的分析，需要建立應(yīng)用軟件檢驗(yàn)評(píng)估及業(yè)務(wù)化運(yùn)行保障等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以此作為系統(tǒng)檢驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)的依據(jù)。

針對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研發(fā)及實(shí)施中需要解決的相關(guān)問(wèn)題，本文提出海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的初步構(gòu)想，此標(biāo)準(zhǔn)體系共包括以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。

(1)觀測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類(lèi)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)及其生成各類(lèi)文件的類(lèi)型、名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、單位、表達(dá)方式等。

(2)觀測(cè)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(lèi)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)及其生成各類(lèi)文件的傳輸內(nèi)容、方式、媒介、路徑、目的地、數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效、誤碼率等。

(3)觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類(lèi)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)及其生成各類(lèi)文件的存儲(chǔ)內(nèi)容、類(lèi)型、方式等。

(4)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類(lèi)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的內(nèi)容、方式、方法、時(shí)機(jī)等。

(5)數(shù)據(jù)處理方法基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類(lèi)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的方法、方式、效果和時(shí)機(jī)等。

(6)應(yīng)用軟件檢驗(yàn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸、處理、質(zhì)量控制、存儲(chǔ)、分發(fā)、共享等應(yīng)用軟件檢驗(yàn)與評(píng)估內(nèi)容、方式、方法和合格判定條件等相關(guān)要求。

(7)業(yè)務(wù)化運(yùn)行保障標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定數(shù)據(jù)的傳輸、處理、質(zhì)量控制、存儲(chǔ)、分發(fā)、共享等應(yīng)用軟件業(yè)務(wù)化運(yùn)行的可靠性、可維護(hù)性、可追溯性、易用性、安全性和可移植性指標(biāo)及相關(guān)要求。

4　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)海洋資源開(kāi)發(fā)、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究、海洋管理、海上國(guó)防建設(shè)等對(duì)海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)的需求，結(jié)合海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)際情況，提出海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的初步構(gòu)想，為該系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。海洋觀測(cè)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(jì)算機(jī)應(yīng)用、科學(xué)計(jì)算等多領(lǐng)域的技術(shù)和研究，其標(biāo)準(zhǔn)體系的建立需要多方面工作的支持，需要系統(tǒng)地開(kāi)展相關(guān)工作，不斷制定、完善各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程，以統(tǒng)一規(guī)范該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、檢驗(yàn)、評(píng)估及監(jiān)督管理等，最終實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)立體、實(shí)時(shí)、全覆蓋業(yè)務(wù)化運(yùn)行的終極目標(biāo)，以提升我國(guó)各項(xiàng)海洋工作能力。

[1]周智海.海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和信息服務(wù)集成系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計(jì)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(cè)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?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境觀測(cè)集成系統(tǒng)及其業(yè)務(wù)化運(yùn)行保障，電子信箱：kunsong@126.com

P71

A

1005-9857(2016)04-0079-03