北斗海洋浮标数据接收与控制终端软件

寻找中心渔场是渔业捕捞生产中备受关注的问题,北斗海洋浮标可为渔场快速搜寻提供有效支持。本研究基于北斗卫星短消息通信,用面向对象的方法设计终端软件,实现海洋浮标数据的接收与控制,利用传感器数据分解包为多帧方式解决北斗短消息数据量受限问题。终端软件通过哈希表管理接收数据,用队列管理回发的信息和命令,采用多线程管理多个浮标。浮标数据接收与控制终端软件经过5组数据收发测试,单帧数据收发成功率94.6%,多帧数据收发成功率90.5%,74条控制命令发送全部成功。浮标具有小型化、成本低、长期不间断运行等特点,可应用于渔业资源探测、海洋环境监测等数据采集服务。     

渔业动态

全球金枪鱼数据网络 法国金枪鱼船队作业者正在使用新研制的地理信息系统(GIS)来管理他们的渔船。GECDIC系统——Sodena,以法国为基地的海洋GIS供应商——允许渔船接收来自各气象台的水温定期修正值,所以他们能探测最好捕鱼作业,优化渔获。信息来源包括:卫星天气数据,由各遥控浮标通过Argos卫生系统接收的海面温度数据和其它     

渔船监控系统(VMS)设计

通过对渔船监控系统(VMS)的功能分析,给出了渔船监控系统的总体思路与设计方案。从船载终端、岸上监控中心、船岸通讯三个方面对VMS的软硬件开发做出了说明。选用高性价比的ARM控制器作为船载终端的主控制器,采用Inmarsat-C卫星系统,近海与内河采用公众无线通讯作为补充,能够达到监控要求,降低了通讯成本,有利于渔船监控系统的推广与应用。     

基于特征点筛选的渔船轨迹压缩方法及优化

针对Douglas-Peucker(DP)算法在渔船轨迹压缩过程中存在船只转向和停泊特征信息缺失的问题，提出了一种基于特征点分离的多阈值渔船轨迹压缩方法(Feature point separation Multi-threshold DP algorithm, FMDP)。其主要思路是将原始轨迹中的特征点筛选后再进行数据整合，最大程度保留渔船原始轨迹中的特征信息。首先，将原始轨迹中停留点进行筛选；其次，提出了加入角度阈值的DP算法求取轨迹的特征点集；再次，为了确保压缩轨迹能够反映出渔船不同作业任务特征，设计了数据压缩权重机制处理渔船的停留点；然后，根据停留点集与特征点集构建渔船压缩轨迹图像，实现了对渔船不同作业的轨迹有效压缩，最后，通过与DP算法的压缩率比较，以及权重机制对于复杂与简单轨迹压缩率的影响，来对轨迹压缩效果进行验证。结果显示，该算法的压缩率均高于95%,并且与DP算法相比，在保持高压缩率基础上，较好地保留了渔船轨迹特征点；同时，加入权重使得复杂渔船轨迹在压缩过程中可以保留更多的特征信息，证明了FMDP渔船轨迹压缩算法正确性和有效性。     

基于3S集成平台的南海渔业信息动态采集与实时自动分析系统研发

以全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)等3S技术集成平台,并结合船舶监控系统(VMS)、北斗卫星短报文信道、ARM高性能处理器、NR嵌入式操作系统等前沿技术,建立"南海渔业信息动态采集与实时自动分析系统"。该系统是一个分布式系统,包括船载捕捞信息实时采集装备、南海渔业数据集成中心、南海渔业捕捞地理信息系统及外海渔场预报系统等4个完全独立分布的子系统。本系统自主研发了具备北斗通信功能的船载捕捞实时采集装备,并创新性地利用北斗卫星短报文信道实现了海上渔船与地面数据中心的实时信息交互,此外利用VPN信道实现了数据中心与数据处理分析应用系统之间安全可靠的数据共享,从而最终建立了海上渔船与岸上数据分析系统之间的无缝连接虚拟网络。基于这一网络,海上渔船将渔业捕捞数据实时发送至南海渔业捕捞GIS系统,进行实时分析与显示海洋捕捞(分)渔区/渔船/鱼类产量的数据分析专题图;外海渔场预报系统依据多年的捕捞、渔业生物学及渔场环境数据收集与分析将南海外海鸢乌贼渔场信息发送给海上渔船,推进海上渔业捕捞的高效生产。     

OPC技术在渔船捕捞设备测控系统中的应用

为了快速准确地实现对渔船捕捞设备测控系统的实时监控,对过程中信号数据进行实时跟踪与回放,利用过程控制服务器(OPC)软件,在LabVIEW中编程,实现PC与PLC S7-200实时通讯,在上位机实现复杂控制与数据存取等功能；此系统建立了友好的人机监控界面,实现了试验系统泵组、阀组以及传感器组多监控量的精准控制与实时显示,并实现了数据的自动跟踪报警功能.通过构建集中监控系统,方便了工作人员在后台监控各个设备的运行状态,管理设备的运行,从而降低了管理难度和强度.     

金枪鱼延绳钓环形钩和圆形钩钓获率比较

根据"华远渔18号"和"华远渔19号"两艘冰鲜金枪鱼延绳钓渔船2005年9月15日~12月12日在印度洋热带公海水域(0°47′~10°16′N,61°40′~70°40′E)作业期间收集的数据,以每千钩钓获尾数和平均净重,对环型钩与圆型钩对大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼的选择性、钓获率差异等进行了比较研究。结果表明:不同钓具漂移速度下环型钩与圆型钩各自对大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼的选择性无显著差异;不同钓具漂移速度下环型钩与圆型钩之间对大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼的钓获率无显著差异;环型钩与圆型钩之间对大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔获物净重无显著差异。     

基于北斗船位数据的海南省渔船航次动态监测与分析

中国近海基于北斗卫星导航系统的渔船监控系统(vessel monitoring system,VMS),在渔船管理和应急救援中发挥了重要作用,同时北斗船位数据还包含位置、时间、航速、航行等信息,可进一步用于渔船航次信息挖掘与分析。文章首先把海陆边界划分成多个0.1°×0.1°的港口格网,然后根据格网与渔船轨迹相交关系,提取海南省2016年的全部航次。海南省渔船以小型为主,航次时间1~5 d占全部航次数的71.8%,各作业类型航次时间平均都在5 d左右;受休渔期、节假日、台风等天气影响,航次频数各月变化有3个峰值和3个谷值;儋州、三亚、文昌3个海南省返回港的航次占航次总数的62.9%,海南省出港非海南省返港的航次主要集中在北海市、阳江市、惠州市等港口。文章基于北斗船位数据的航次提取方法具有普适性,可以直接应用到安装有北斗终端的近海其他省市的渔船。     

北斗船位数据提取拖网捕捞努力量算法研究

传统的捕捞努力量统计耗时费力,并且存在延时,不能及时了解宏观的捕捞强度,本研究以象山港拖网渔船为研究对象,选择安装北斗终端的1 508艘渔船,对北斗卫星船位监控系统所获取的渔船船位、航向、航速等信息进行分析挖掘,获得捕捞强度。根据航速统计获得每艘渔船处于捕捞状态的航速阈值,如拖网船300791捕捞状态船位点阈值的航向差最小和最大分别是-50和52°,航速最小和最大分别是0.9和2.0 m/s,两者结合判断捕捞状态点,再采用过滤窗修正,在各渔区格网计算一段时间内渔船捕捞状态点的累计捕捞时间,其值与渔船功率的乘积获得捕捞努力量,物理单位为kW·h,并制作累计捕捞kW·h的格点图和插值图。该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够很好地服务于渔业资源保护。     

基于无线网桥与ZigBee技术的深海网箱养殖环境监测系统

为解决传统网箱养殖水质检测周期长、实时性差、数据误差大、维修成本高等问题,设计了一种基于无线网桥与ZigBee进行数据传输的深海网箱养殖水质与环境监测系统。该系统主要通过水质传感器获取网箱内海水的温度、盐度、浊度、pH以及溶氧等水质参数,同时利用水下摄像机采集水中鱼群状况、水面环境信息等图像信息,并通过无线网桥将监测的水质参数与图像信息实时传输至岸基数据监控中心,由监控系统实时监测养殖环境参数变化,并且可以通过无线接入点向设备发送控制指令来进行相关操作,如通过控制图像采集设备的云台来实现对网箱水面或水下环境的监控。结果显示:采用该检测系统后,能实时传输图像信息和水质参数,并能实现实时远程控制;操控中心具有数据显示、历史数据查看、水质异常时声光报警等功能。该系统具有操作简便、响应快速、成本较低、可靠性高等优点,具有较好的推广应用价值。     

基于贝叶斯原理的大洋金枪鱼渔场速预报模型研究

高度洄游的大洋性金枪鱼类（Scombridae）是世界远洋渔业的重要捕捞对象,中国金枪鱼生产仍处于初期发展阶段,因此研究和预测金枪鱼渔场具有重要的现实意义.本研究利用美国NASA提供的卫星遥感反演海表温度（SST）三级数据产品和太平洋共同体秘书处（SPC）提供的有关国际金枪鱼历史捕捞产量资料,分析金枪鱼同SST等海洋渔场环境要素之间的统计关系,建立了金枪鱼渔场的贝叶斯概率预报模型.通过对历史数据进行模型回报试验,结果表明太平洋鲣鱼渔场综合预报的准确性达到70%以上,对渔业捕捞生产具有一定的指导意义.[中国水产科学,2006,13（3）：426-431]     

Three-dimensional underwater shape measurement of tuna longline using ultrasonic positioning system and ORBCOMM buoy

ABSTRACT:   The installation depth of the hook in longline fishing gear has previously been measured with micro depth loggers. Research that assumes the catenary shape of longline fishing gear by a simulation based on these data has been done. However, it was not known whether the branch line was tangled with the main line or flowed with the current. In this research, an ultrasonic positioning system generally used to investigate the underwater behavior of marine organisms, and a buoy with a communications satellite, have been used, and the 3-dimensional underwater shape of tuna longline fishing gear was measured. It was possible to monitor changes in fishing gear in real time. The possibility of high precision measurement was suggested with future technical improvement.     

回声探测浮标在金枪鱼围网渔业中的应用

【背景】回声探测浮标能够为金枪鱼围网渔业远程持续地提供漂流人工集鱼装置（DFADs）的精确地理定位以及金枪鱼集群生物量的估计，有效减少围网船队搜索鱼群所产生的“碳足迹”和船队运营成本，从而提高船队的成功捕获率。除了在商业中的应用外，回声探测浮标有潜力作为观察远洋生物多样性的科学平台，为科学研究提供描述远洋鱼类活动模式的数据来源。【内容】本文介绍了DFADs的定义、类型和结构、生态影响及相关管理措施，以及回声探测浮标的发展沿革、种类和数据结构，并重点从金枪鱼随附鱼群生物量评估、鱼群随附行为和DFADs生态影响评估方面回顾了回声探测浮标在金枪鱼围网渔业中的应用。【总结展望】本文展望了回声探测浮标今后在技术上支持降低非目标物种和目标物种幼鱼死亡率的发展趋势，并从渔业资源可持续管理和海洋生物多样性保护方面讨论了利用浮标观测数据结合渔业数据进行资源评估，以及探究气候变化和人类活动对海洋生态生态系统影响的巨大潜力。     

基于贝叶斯概率的印度洋大眼金枪鱼渔场预报

本文采用贝叶斯概率为模型基础框架,利用来自印度洋金枪鱼管理委员会(IOTC)的大眼金枪鱼延绳钓历史渔获统计数据和美国国家海洋大气管理局(NOAA)的海温最优插值再分析数据,进行适用于印度洋金枪鱼延绳钓渔场的模型参数估算与预报模型构建。模型回报精度验证结果表明,印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场综合预报的准确率达到了65.96%。模型预报结果用概率百分比来表示,符合渔业资源分布的客观特点。利用中分辨率成像光谱仪MODIS提供的SST产品进行业务化运行的渔场预报,利用模型结果每周生成印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔场概率预报图,用不同大小的圆形来表示渔场概率的高低,可以为印度洋区域的远洋渔业生产提供信息支持。     

西北印度洋大眼金枪鱼渔场预报模型建立与模块开发

根据1990—2003年印度洋大眼金枪鱼延绳钓渔业数据和美国国家海洋和大气管理局提供的海表温度、叶绿素-a历史环境数据,应用环境因子叠加方法,构建了西印度洋大眼金枪鱼渔场预报模型,用于金枪鱼渔场预报。分析得出各月适宜海表温度、叶绿素-a浓度范围和历史高产区空间位置;导入实时海表温度、叶绿素-a等遥感栅格数据,分别提取适宜海表温度、适宜叶绿素-a浓度和历史高产区的空间栅格数据集,最后在空间上对3种栅格数据进行空间叠加并取交集。交集所指空间区域即为大眼金枪鱼潜在渔场位置。通过精度检验,表明该模型渔场预报精度为60.5%。并以VC++6.0工具为开发平台,对此模型进行了设计开发,实现了模块预报西北印度洋大眼金枪鱼渔场。     

Near real-time spatial management based on habitat predictions for a longline bycatch species

Abstract Southern bluefin tuna (SBT), Thunnus maccoyii (Castelnau), is a quota‐managed species that makes annual winter migrations to the Tasman Sea off south‐eastern Australia. During this period it interacts with a year‐round tropical tuna longline fishery (Eastern Tuna and Billfish Fishery, ETBF). ETBF managers seek to minimise the bycatch of SBT by commercial ETBF longline fishers with limited or no SBT quota through spatial restrictions. Access to areas where SBT are believed to be present is restricted to fishers holding SBT quota. A temperature‐based SBT habitat model was developed to provide managers with an estimate of tuna distribution upon which to base their decisions about placement of management boundaries. Adult SBT temperature preferences were determined using pop‐up satellite archival tags. The near real‐time predicted location of SBT was determined by matching temperature preferences to satellite sea surface temperature data and vertical temperature data from an oceanographic model. Regular reports detailing the location of temperature‐based SBT habitat were produced during the period of the ETBF fishing season when interactions with SBT occur. The SBT habitat model included: (i) predictions based on the current vertical structure of the ocean; (ii) seasonally adjusted temperature preference data for the 60 calendar days centred on the prediction date; and (iii) development of a temperature‐based SBT habitat climatology that allowed visualisation of the expected change in the distribution of the SBT habitat zones throughout the season. At the conclusion of the fishing season an automated method for placing management boundaries was compared with the subjective approach used by managers. Applying this automated procedure to the habitat predictions enabled an investigation of the effects of setting management boundaries using old data and updating management boundaries infrequently. Direct comparison with the management boundaries allowed an evaluation of the efficiency and biases produced by this aspect of the fishery management process. Near real‐time fishery management continues to be a realistic prospect that new scientific approaches using novel tools can support and advance.     

基于STM32的溶氧监测仪设计

为解决海上浮标溶氧传感器存在功耗大、标定复杂等问题,研究设计了一种基于STM32的低功耗、高性能溶氧监测仪,并针对海上浮标提出红外标定设计,实现溶氧传感器的自动标定。利用单电源数据采集电路结合STM32多通道ADC,精确计算出溶氧值;利用STM32的输入捕获功能解码红外遥控信号,实现电压-溶氧曲线的斜率标定,最大程度避免因溶氧标定而频繁拆卸,造成浮标体内部密封性变差的风险;省电模式满足低功耗的要求,可以提高蓄电池的供电时长;集成MODBUS协议的RS485端口可实现远程通信,为远程监测打下基础。结果表明,溶氧监测仪采集精度较高,能在无光照情况下连续运行5~6 d。该设计可以提高海上浮标的稳定性和密封性,为工作人员提供了极大的便利,具有成本低、体积小、便于安装等优点。     

Improving light-based geolocation by including sea surface temperature

An approach to integrate sea surface temperature (SST) measurements into estimates of geolocations calculated by changes in ambient light level from data downloaded from pop‐up satellite archival tags (PSAT) is presented. The model is an extension of an approach based on Kalman filter estimation in a state‐space model. The approach uses longitude and latitude estimated from light, and SST. The extra information on SST is included in a consistent manner within the milieu of the Kalman filter. The technique was evaluated by attaching PSATs directly on thermistor‐equipped global positioning system drifter buoys. SSTs measured in the PSATs and drifter buoy were statistically compared with SSTs determined from satellites. The method is applied to two tracks derived from PSAT‐tagged blue sharks (Prionace glauca) in the central Pacific Ocean. The inclusion of SST in the model produced substantially more probable tracks with lower prediction variance than those estimated from light‐level data alone.     

The relationship between the skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) fishery and seasonal temperature variability in the south-western Atlantic

The spatio‐temporal distribution of tuna fishing effort has been related to oceanographic circulation and features in several seas of the world. Understanding the relationship between environmental variables and fishery resource dynamics is important for management decisions and to improve fishery yields. The relationship between sea temperature variability and the pole‐and‐line skipjack tuna (Katsuwonus pelamis) fishery in the south‐western Atlantic Ocean was investigated in this work. Data from logbooks, satellite images (sea surface temperature), and oceanographic surveys were used in the analyses. Skipjack are caught in warm tropical waters of the Brazil Current (BC). The north–south displacement of fishing effort was strongly associated to seasonal variation of the surface temperature, which was coupled to the tropical BC flow. Oceanographic fronts from autumn to spring and a shallow thermocline in summer probably induces the aggregation of skipjack schools over the shelfbreak, favouring fishing operations. Hypotheses are proposed to explain the relationship between peaks of fishing events and the presence of topographic peculiarities of the shelfbreak.