一种数字海洋综合业务系统

本发明属于海洋开发及应用技术领域，尤其涉及一种数字海洋综合业务系统。

背景技术：

海洋不仅是生命支持系统的重要组成部分，而且还是可持续发展的宝贵财富。21世纪，国际政治、经济、军事和科技活动都离不开海洋，人类的可持续发展也将必然越来越多地依赖于海洋。广西作为我国西南地区唯一的沿海省份，要实现“两个建成”目标，就必须发展海洋、重视海洋。面向未来，广西的贸易的增长、能源的供应、资源的开发、产业布局、经济的发展等，都将与海洋密切相关。而要建设海洋经济强区，广西还面临诸多挑战：一是海洋资源尚未摸清，缺少对资源有效的调查和监控手段；二是海洋资源开发能力薄弱，缺乏参与深海和远海的资源开发能力；三是高科技海洋装备起点低，落后与其他发达省份，缺少民用高技术含量、高附加值、拥有自主知识产权的海洋工程装备，在众多高精尖领域存在空白；四是海洋生态环境保护压力大，随着广西北部湾一些重大项目的陆续建设投产，在未来的5-10年内，广西的海洋环境将面临重大挑战，建立立体的监测与预防手段迫在眉睫；五是海洋防灾减灾与维权执法能力仍显薄弱，需要建设多方位的辅助决策手段。

为了应对上述挑战、解决相关问题，广西一方面要继续加强传统海洋产业布局，大力发展海洋经济，加快提升海洋科技水平；另一方面要加强海洋信息化建设，解决海洋信息获取、传输和各行业应用等综合问题，利用云计算、移动互联网、大数据时代带来机遇，做好“工业化+信息化”的融合，建构面向“互联网+海洋”的大数据平台，从而有效提升对海洋的管控和开发能力。为此，提出了应对海洋经济强区建设的信息化发展体系，即构建“智慧海洋”大数据应用服务平台。

智慧海洋是以信息化为主导的工程建设，也是互联网+时代的海洋形态，是解决巨量海洋信息整合问题的有效途径。智慧海洋是转变海洋管控与海洋开发发展方式、提升海洋经济发展质量的客观要求，通过电子信息技术与传统海洋装备和人类海洋活动经验的结合，有效提高各项海洋活动的安全性和效率。智慧海洋建设必然以信息技术应用为主线，必然涉及到信息技术的创新应用，而信息技术是以物联网、云计算、移动互联、大数据、人工智能等新兴热点技术为核心和支撑。

在现有的海洋业务系统中，包括海岛动态监测、环境监测、运行监测、预报减灾、水产养殖等诸多系统，各系统下又包含众多子系统。但是，各信息系统之间各自独立，没有联系，难以实现信息共享。感知设备观测数据分散，缺乏数据整合，信息资源开发利用效率不高，无法实现针对海域海岛动态监测、海洋经济、海洋渔业、海上执法、海洋生态环境、海上预报减灾等多业务系统的统筹、决策支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种数字海洋综合业务系统，以解决多个系统之间相互独立导致无法实现信息共享，数据分散，数据资源利用率低等问题。

本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种数字海洋综合业务系统，从下至上依次包括：基础设施层、数据资源层、平台服务层、以及业务层；

所述基础设施层包括网络通讯设备、主机设备、存储服务器、应用服务器、智能采集终端以及操作系统，为整个系统提供基础软硬件资源支撑；

所述数据资源层，用于从智能采集终端以及各类应用服务器中获取所需数据资源，对获取的数据资源进行整合和管理，形成多源数据库，并向所述平台服务层及业务层提供数据及综合信息服务；

所述平台服务层，用于从多源数据库中挖掘数据，进行数据来源分析、数据需求分析，并根据数据需求分析结果进行数据融合处理，生成多个基础服务组件，由多个基础服务组件实现平台服务，并规定了业务层调用平台服务的接口；

所述业务层，用于基于应用需求，根据基础服务组件对已有业务系统进行迁移和整合，建立新的业务系统。

进一步地，所述智能采集终端包括海洋水质检测装置、水下导航定位装置以及海底地形测量装置等。

进一步地，所述海洋水质检测装置包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、ph传感器、浊度传感器、cod传感器、氨氮传感器、叶绿素a传感器、bod传感器、总氮传感器、总磷传感器以及重金属检测传感器等。

进一步地，所述海洋水质检测装置还配置有北斗/gnss多模高精度定位模块和太阳能供电装置，保证了海洋水质检测装置具有充足电源，能够获知每个水质检测数据来源于海洋的哪个位置，具有经济性和可持续性。

进一步地，所述网络通讯设备包括3g模块、4g模块、北斗rdss模块以及物联网设备；所述3g模块、4g模块以及北斗rdss模块均用于智能采集终端所采集数据的传输，所述物联网设备用于应用服务器数据的传输。

通过3g模块、4g模块以及北斗rdss模块的多模传输机制，实现了智能采集终端所采集数据的传输，具备主动推送功能；北斗rdss模块保证了智能采集终端在恶劣海况环境下工作信号的质量，实现了发射窗口的自适应选择，提升了北斗短报文传输的可靠性；应用服务器包括但不限于gis服务器，通过物联网从现有应用服务器中获取已有数据，充分利用已有数据资源。

进一步地，所述多源数据库包括基础地理数据库、海洋三维数据库、海洋环境基础数据库、以及海洋专题数据库；所述基础地理数据库包括栅格数据、矢量数据、视频数据、地图数据、文本数据、网页数据、日志数据；所述海洋三维数据库包括沿海海堤分布及高程数据、沿岸陆地高程数据、地貌数据、植被覆盖数据、水系分布数据、行政区划分数据；所述海洋环境基础数据库包括气象数据、海域水质数据、沉淀物数据、生物生态环境数据；所述海洋专题数据库包括海岸带数据、海岛数据、海洋生态环境数据、海洋灾害数据、海洋基础数据、通信和导航数据、海洋数值预报数据和海洋渔业数据。

进一步地，所述基础服务组件包括数据统计模块、数据比对模块、地图切片服务模块、地图制作模块、数据可视化模块、共享服务模块、数据查询服务模块、数据浏览服务模块、注册登录管理模块、数据更新服务模块、系统维护服务模块以及扩展服务模块。

每个基础服务组件提供相应的功能，通过多个基础服务组件的迁移和整合来实现更复杂的功能；地图切片服务模块将栅格数据、矢量数据以及海域水质数据、沉淀物数据、生物生态环境数据等整合，按照国家地图比例分级标准创建地图缓存切片服务，以提供或展示给用户，将海洋环境基础数据与地图或区域结合，使数据资源充分发挥其价值，使广西的海洋研究应用充分依托国家层面的系统平台和详实数据，获得了更大的应用空间。

进一步地，所述新的业务系统包括海洋承灾体脆弱性评估系统、海洋环流数值预报系统、潮汐潮流数值预报系统、海面风场数值预报系统、渔民捕捞监督管理系统、海洋执法监察管理系统、海域使用管理系统、海洋资源信息管理系统、海洋防灾减灾预警预报系统、海洋政务服务管理系统以及海洋信息咨询管理系统。

有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种数字海洋综合业务系统，主要包括基础设施层、数据资源层、平台服务层、以及业务层，而平台服务层又包括数据统计模块、数据比对模块、地图切片服务模块、地图制作模块、数据可视化模块、共享服务模块、数据查询服务模块、数据浏览服务模块、注册登录管理模块、数据更新服务模块、系统维护服务模块以及扩展服务模块，对海量数据的挖掘、分析、处理、分布式协作管理，并按照系统建设原则开发共享服务框架管理，实现数据的查询、浏览、更新、维护、服务生成与注册、共享服务等功能，实现多个业务系统之间的数据无缝对接，根据标准创建地图缓存切片服务，以此达成与之数据共享集成的目的，在海洋信息大数据支持下开展辅助决策方面的研究，对数字海洋与区域应用具有广阔的空间，为整个“智慧海洋”实现大数据处理分析积累研发经验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种数字海洋综合业务系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例所提供的一种数字海洋综合业务系统，从下至上依次包括：基础设施层、数据资源层、平台服务层、以及业务层。

基础设施层包括网络通讯设备、主机设备、存储服务器、应用服务器、智能采集终端以及操作系统，为整个系统提供基础软硬件资源支撑。

网络通讯设备包括但不限于3g模块、4g模块、北斗rdss模块以及物联网设备；3g模块、4g模块以及北斗rdss模块均用于智能采集终端所采集数据的传输，物联网设备用于应用服务器数据的传输。网络通讯设备还包括路由器、防火墙、交换机等。

通过3g模块、4g模块以及北斗rdss模块的多模传输机制，实现了智能采集终端所采集数据的传输，具备主动推送功能；北斗rdss模块保证了智能采集终端在恶劣海况环境下工作信号的质量，实现了发射窗口的自适应选择，提升了北斗短报文传输的可靠性。应用服务器包括但不限于gis服务器，通过物联网从现有应用服务器中获取已有数据，充分利用已有数据资源。

智能采集终端包括海洋水质检测装置、水下导航定位装置以及海底地形测量装置等。海洋水质检测装置包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、ph传感器、浊度传感器、cod传感器、氨氮传感器、叶绿素a传感器、bod传感器、总氮传感器、总磷传感器以及重金属检测传感器等。通过海洋水质检测装置实现水质基线在线监测、日常水质监测以及灾害应急区水质监测，这三种监测数据分别对应了智能服务区全海域、核心区海域和灾害应急区海域的功能区划，分别反映了服务区全海域的水质基线、海产养殖生境的水质环境、以及灾害应急海产安置区的水质环境。三个数据监测指标数量根据功能区的水质稳定性依次增加。从常规水质监测的温度、盐度、溶解氧、ph、浊度等5个指标延伸至温度、盐度、溶解氧、ph、浊度、cod、氨氮、叶绿素a、生化需氧量(bod)、总氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、活性磷、海水的重金属(汞、铜、锌、铅、镉、铬、砷)等25个指标。

海洋水质检测装置还配置有北斗/gnss多模高精度定位模块和太阳能供电装置，保证了海洋水质检测装置具有充足电源，能够获知每个水质检测数据来源于海洋的哪个位置，具有经济性和可持续性。

数据资源层，用于从智能采集终端以及各类应用服务器中获取所需数据资源，对获取的数据资源进行整合和管理，形成多源数据库，并向平台服务层及业务层提供数据及综合信息服务。

多源数据库包括基础地理数据库、海洋三维数据库、海洋环境基础数据库、以及海洋专题数据库；基础地理数据库包括栅格数据、矢量数据、视频数据、地图数据、文本数据、网页数据、日志数据；海洋三维数据库包括沿海海堤分布及高程数据、沿岸陆地高程数据、地貌数据、植被覆盖数据、水系分布数据、行政区划分数据；海洋环境基础数据库包括气象数据、海域水质数据、沉淀物数据、生物生态环境数据；海洋专题数据库包括海岸带数据、海岛数据、海洋生态环境数据、海洋灾害数据、海洋基础数据、通信和导航数据、海洋数值预报数据和海洋渔业数据。

平台服务层，用于从多源数据库中挖掘数据，进行数据来源分析、数据需求分析，并根据数据需求分析结果进行数据融合处理，生成多个基础服务组件，由多个基础服务组件实现平台服务，并规定了业务层调用平台服务的接口。

基础服务组件包括数据统计模块、数据比对模块、地图切片服务模块、地图制作模块、数据可视化模块、共享服务模块、数据查询服务模块、数据浏览服务模块、注册登录管理模块、数据更新服务模块、系统维护服务模块以及扩展服务模块。

每个基础服务组件提供相应的功能，通过多个基础服务组件的迁移和整合来实现更复杂的功能；例如，地图切片服务模块将栅格数据、矢量数据以及海域水质数据、沉淀物数据、生物生态环境数据等整合，按照国家地图比例分级标准创建地图缓存切片服务，以提供或展示给用户，将海洋环境基础数据与地图或区域结合，使数据资源充分发挥其价值，使广西的海洋研究应用充分依托国家层面的系统平台和详实数据，获得了更大的应用空间。

数据更新服务模块采用hash算法形成数据指纹，利用数据指纹对数据进行更新。数据可视化模块，基于echarts提供可视化图形，并支持多种数据格式。

利用hadoop技术查询数据，业务层新的业务系统将相应数据反馈给用户，hadoop技术中包含体系架构，其体系架构包括map/reduce、hbase和hdfs。

业务层，用于基于应用需求，根据基础服务组件对已有业务系统进行迁移和整合，建立新的业务系统。

新的业务系统包括海洋承灾体脆弱性评估系统、海洋环流数值预报系统、潮汐潮流数值预报系统、海面风场数值预报系统、渔民捕捞监督管理系统、海洋执法监察管理系统、海域使用管理系统、海洋资源信息管理系统、海洋防灾减灾预警预报系统、海洋政务服务管理系统以及海洋信息咨询管理系统。

业务层采用分布式部署服务架构，运用缓存机制来减少数据资源层连接资源的竞争和对数据资源层读取数据的压力，采用squid的机制来将系统中相对静态的页面进行缓存，能够很好的减少对业务层的压力以及减少数据资源层连接资源的竞争，采用负载均衡技术、主备技术、状态信息或缓存同步技术、共享文件技术、存储技术，使系统高速正常的运行。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。