談海洋觀測數據通信與管理系統標準化論文

摘要：近年來隨着海洋事業的大力發展，在國家“８６３”計劃和專項支援下，建立了多個區域性的海洋觀測集成示範系統，並制定了多項海洋環境觀測儀器設備標準，但目前尚未制定出針對海洋觀測數據通信與管理系統的設計、建設、執行管理等相關標準和規範。文章針對海洋觀測數據通信與管理系統的組成結構和實現流程分析了該系統標準化的實際需求，並以海洋觀測數據通信與管理系統專業化、標準化、業務化爲目標，提出了關於該系統標準化的初步構想並說明了其涉及的主要內容，爲海洋觀測數據通信與管理系統的標準化工作提供參考。

關鍵詞：系統工程；標準化；數據通信與管理；海洋觀測

１引言

目前在國家“８６３”計劃和專項的支援下，我國已經建立了多個區域性的海洋環境觀測集成示範系統，並初步形成了國家海洋環境觀測集成系統格局。在海洋環境觀測集成技術標準制定工作方面，據不完全統計，共制定各類海洋觀測儀器設備標準４２項，涵蓋從岸基、船基到海基的海洋觀測儀器設備；其中基礎通用標準１４項（國家標準３項、行業標準１１項）、岸基觀測儀器設備標準９項（國家標準１項、行業標準８項）、船基觀測儀器設備標準１０項（國家標準３項、行業標準７項）、海基觀測儀器設備標準９項（國家標準１項、行業標準８項），但尚未制定出針對海洋觀測數據通信與管理系統設計、建設、執行管理等相關標準和規範。從系統的業務化執行考慮，該系統的設計、構建等需要相應的標準，以統一規範系統的性能、接口、通信、開發工具、執行環境、評估檢驗、應用及管理等。因此，在現有標準的基礎上，透過建立海洋觀測數據通信與管理系統的標準體系，不斷完善各類標準，統一規範海洋觀測數據通信與管理系統設計、建設、執行、檢驗、評估及管理，對國家海洋觀測集成系統建設具有重大意義。

２海洋觀測數據通信與管理系統標準化需求分析

２．１海洋觀測數據通信與管理系統組成結構

海洋觀測數據集成系統是將遙感衛星、巡航飛機、監測船、各類浮標、潛標、海牀基、水下觀測站、岸／平臺基海洋觀測站、雷達站及其他可利用的觀測系統所獲得的實時及延時觀測數據、實驗室對海水樣品檢測所獲得的分析數據及透過互聯網或資料交換得到的數據，透過多種通信方式集成到觀測數據處理中心，並對其進行質控、處理、分析和加工後，建立基礎數據庫、實時數據庫和資訊產品庫等，並透過互聯網、專線等方式，爲有關部門及用戶提供多種形式的資訊服務［１］。海洋觀測數據通信與管理系統是海洋環境觀測集成系統的重要組成部分和核心研究內容，是集成系統的中樞神經，主要由數據接收與收集、數據處理與管理和數據分發３個子系統共１０個模組組成（圖１）。其中數據接收與收集子系統是利用各類有線、無線通信技術，構建數據傳輸網絡，依據後端數據分析、應用系統對數據傳輸等的要求，實現對海洋環境觀測平臺及其傳感器等實時／準實時數據、觀測設備存儲數據、指導性數據及其他可利用數據的獲取、集成；數據處理與管理子系統是對集成數據進行規範化存儲管理，採用成熟的海洋觀測數據處理方法及模式，完成對觀測數據的處理、分析、質量控制等，並依託元數據管理建立實時數據庫、延時數據庫；數據分發子系統是針對後端的資訊產品製作、海洋預報、防災減災等對數據的需求，提供數據傳輸及共享服務等。

２．２海洋觀測數據通信與管理系統實現流程

海洋觀測數據通信與管理系統的規劃、設計及建設，首先要以海洋科學研究、防災減災、預警預報等對海洋觀測數據傳輸能力的總體需求爲依託，以國內外相關技術研究的發展狀況爲參照，開展系統建立的可行性分析，明確系統建設投資及效益分析後，確立系統建設的總體目標、研究內容等，並在此基礎上開展系統的總體設計，明確系統的整體框架、業務流程、執行管理方式、功能及性能指標等，用於指導、規範集成系統的建設；其次要基於系統的總體設計開展該系統的詳細設計與研發，這也是系統建設的關鍵部分，主要包括接口設計（基於系統設計與實現的模組化思想，明確主要功能模組間的接口，如數據通信方式、數據接口、系統接口、人機接口等）、數據管理規劃（規劃設計元數據、數據庫，確定數據質量控制方法及標準化格式等）、應用軟件研發（依據功能需求、執行條件等選擇開發工具及開發環境，實現應用軟件的研發、測試等）；最後依據系統的總體設計方案搭建數據傳輸網絡及執行平臺、開展系統集成及試執行，根據系統的試執行情況對其進行評價與檢驗，以實現系統的業務化穩定執行。

２．３海洋觀測數據通信與管理系統標準化需求

海洋觀測數據通信與管理系統在技術層面上屬於技術複雜系統，並且其所涉及的領域很廣泛，該系統在設計、集成時需要解決各設備之間、網絡系統之間、異構數據庫之間、應用系統之間、人機介面之間等的接口問題，對於系統接口的處理、設計等直接影響到系統性能的滿足和功能的實現。而解決接口問題的途徑就是將其作爲產品，對其規劃、設計、研發及集成、檢驗、維護等方面制定相應的標準，實現系統的通用化、系列化和模組化［２］。從產業化的角度考慮該系統實質上應該依據標準化的原理，設計並研發出若干通用性強的組件，經過設計、配置和實施，集成爲滿足海洋觀測數據用戶需求的有機整體。目前我國已經建設了多個區域性的海洋環境觀測集成示範系統，並在海洋觀測數據通信與管理系統的`規劃、建設等方面具有一定的經驗和能力，但在系統實現的過程中現階段可以依據的標準僅有《海洋資訊元數據》。然而就該系統的組成結構、主要功能、主要特性及實現流程考慮，海洋觀測數據通信與管理系統實現的每個步驟都應有可遵循的行業標準或規範作爲依據，以滿足系統的專業化、標準化、模組化等目標。

３海洋觀測數據通信與管理系統標準體系的初步構想

依據對海洋觀測數據通信與管理系統的組成結構分析，基於系統建設通用化、模組化的思想，應該建立觀測數據標準、觀測數據傳輸規程、觀測數據存儲標準、觀測數據質量控制方法標準等以明確各模組之間的接口。基於對系統專業化、業務化的考慮，依託該系統實現流程的分析，需要建立應用軟件檢驗評估及業務化執行保障等相關標準，以此作爲系統檢驗和執行維護的依據。針對海洋觀測數據通信與管理系統規劃、設計、研發及實施中需要解決的相關問題，本文提出海洋觀測數據通信與管理系統標準體系的初步構想，此標準體系共包括以下標準和規程。（１）觀測數據標準。規定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數據及其生成各類檔案的類型、名稱、結構、內容、單位、表達方式等。（２）觀測數據傳輸規程。規定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數據及其生成各類檔案的傳輸內容、方式、媒介、路徑、目的地、數據傳輸時效、誤碼率等。（３）觀測數據存儲標準。規定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數據及其生成各類檔案的存儲內容、類型、方式等。（４）數據質量控制標準。規定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數據質量控制的內容、方式、方法、時機等。（５）數據處理方法基礎標準。規定天基、空基、岸基、海基、海面及水下等各類海洋觀測數據處理的方法、方式、效果和時機等。（６）應用軟件檢驗評估標準。規定數據的傳輸、處理、質量控制、存儲、分發、共享等應用軟件檢驗與評估內容、方式、方法和合格判定條件等相關要求。（７）業務化執行保障標準。規定數據的傳輸、處理、質量控制、存儲、分發、共享等應用軟件業務化執行的可靠性、可維護性、可追溯性、易用性、安全性和可移植性指標及相關要求。

４結束語

針對海洋資源開發、防災減災、環境保護、科學研究、海洋管理、海上國防建設等對海洋觀測數據的需求，結合海洋觀測數據通信與管理系統標準化實際情況，提出海洋觀測數據通信與管理系統標準體系的初步構想，爲該系統的標準化提供參考。海洋觀測數據通信與管理系統的規劃、研發與建立涉及數據通信、計算機應用、科學計算等多領域的技術和研究，其標準體系的建立需要多方面工作的支援，需要系統地開展相關工作，不斷制定、完善各類標準及規程，以統一規範該系統的設計、建設、執行、檢驗、評估及監督管理等，最終實現該系統立體、實時、全覆蓋業務化執行的終極目標，以提升我國各項海洋工作能力。

參考文獻

［１］周智海．海洋環境監測和資訊服務集成系統規範化設計考慮［Ｊ］．氣象水文海洋儀器，２００４（３）：１－８．

［２］康壽嶺．海洋環境監測數據集成系統概論［Ｊ］．氣象水文海洋儀器，２００４（１）：１－９．