本實(shí)用新型屬于海洋技術(shù)領(lǐng)域，尤其與一種海洋牧場(chǎng)岸基有纜在線觀測(cè)系統(tǒng)有關(guān)。

背景技術(shù)：

開(kāi)發(fā)海洋資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)正逐漸成為沿海各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，然而在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，當(dāng)代海洋的開(kāi)發(fā)也帶來(lái)了一連串的生態(tài)環(huán)境和資源問(wèn)題。人類(lèi)對(duì)海洋漁業(yè)資源的掠奪式捕撈已使?jié)O業(yè)資源特別是近海資源面臨枯竭，世界海洋漁業(yè)資源可捕量已經(jīng)受到了很大限制，從現(xiàn)代漁業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，資源管理型漁業(yè)將是新世紀(jì)海洋漁業(yè)發(fā)展的主要方向，而海洋牧場(chǎng)則是資源管理型漁業(yè)的主要方式之一。

作為一種新型的有計(jì)劃有目的海上魚(yú)蝦貝類(lèi)放養(yǎng)大型人工漁場(chǎng)，海洋牧場(chǎng)的邊發(fā)展邊治理的方式越來(lái)越得到全世界的高度認(rèn)可和贊揚(yáng)，自上世紀(jì)九十年代以來(lái)海洋牧場(chǎng)的發(fā)展得到越來(lái)越多的重視，世界各國(guó)也大力推動(dòng)這種新型海洋開(kāi)發(fā)方式。

與此同時(shí)，在發(fā)展海洋牧場(chǎng)過(guò)程中，針對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)習(xí)性監(jiān)控等一系列海洋高新配套設(shè)備也越來(lái)越得到重視。

目前，部分基于浮標(biāo)平臺(tái)關(guān)于海洋牧場(chǎng)水質(zhì)生態(tài)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于運(yùn)載器的關(guān)于海底生物環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)正在部署實(shí)施。雖然國(guó)內(nèi)外有關(guān)海洋牧場(chǎng)建設(shè)的項(xiàng)目正不斷投入建設(shè)和應(yīng)用，但是針對(duì)海洋牧場(chǎng)海況和需求的水質(zhì)生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)，特別是水下人工漁礁周?chē)h(huán)境視頻監(jiān)控研究和應(yīng)用還相對(duì)滯后，無(wú)法對(duì)海洋牧場(chǎng)健康可持續(xù)發(fā)展提供有效技術(shù)支撐，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

部分近距離海洋牧場(chǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單純依靠傳統(tǒng)的海事浮標(biāo)，只能監(jiān)測(cè)水面環(huán)境要素，其高建設(shè)、使用和維護(hù)成本使得絕大多數(shù)海洋牧場(chǎng)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)海底長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)，但是海洋牧場(chǎng)養(yǎng)殖發(fā)展非常需要在線穩(wěn)定海底監(jiān)測(cè)要素參數(shù)；

除部分水質(zhì)、水文監(jiān)測(cè)要素外，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水下人工漁礁周?chē)h(huán)境和生物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及生活習(xí)性的長(zhǎng)期實(shí)況視頻監(jiān)控；

傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在儀器擴(kuò)展、設(shè)備更新等方面設(shè)計(jì)考慮不足，系統(tǒng)可擴(kuò)展性差，模塊化不足，容易造成二次重復(fù)開(kāi)發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種海洋牧場(chǎng)岸基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)離岸1～10Km近距離海洋牧場(chǎng)，相比傳統(tǒng)海事浮標(biāo)等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)行模塊化管理，整體集成度更高、獨(dú)立性更強(qiáng)、更加靈活方便，在通用性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定可靠性具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠很好地滿(mǎn)足絕大多數(shù)海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)需求，真正意義上實(shí)現(xiàn)了對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境可視、可測(cè)、可控。

為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種海洋牧場(chǎng)岸基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括岸基控制系統(tǒng)、海底觀測(cè)平臺(tái)、監(jiān)測(cè)控制中心和海底電纜，傳感器數(shù)據(jù)與海底實(shí)況視頻通過(guò)所述的海底觀測(cè)平臺(tái)集成后由電纜傳輸至所述的岸基控制系統(tǒng)，岸基控制系統(tǒng)將其傳輸至所述的監(jiān)測(cè)控制中心，監(jiān)測(cè)控制中心指令依次下達(dá)至岸基控制系統(tǒng)與海底觀測(cè)平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的補(bǔ)充和完善，本實(shí)用新型還包括以下技術(shù)特征。

所述的岸基控制系統(tǒng)作為能源供應(yīng)和信息中轉(zhuǎn)站，設(shè)置在岸基或者特定島基；通過(guò)市電為海底觀測(cè)平臺(tái)提供電力供給，回收海底觀測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)，并反饋至所述的監(jiān)測(cè)控制中心，岸基控制系統(tǒng)同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)控制中心控制指令至海底觀測(cè)平臺(tái)。

所述的岸基控制系統(tǒng)包括供電模塊、控制模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。供電模塊為海底觀測(cè)平臺(tái)提供能源供給；控制模塊將海底觀測(cè)平臺(tái)與監(jiān)測(cè)控制中心之間的信息進(jìn)行中轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)與控制指令轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)與海底觀測(cè)平臺(tái)成對(duì)使用的通信調(diào)制單元建立水上水下透明網(wǎng)絡(luò)，將海底視頻信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)測(cè)控制中心。

所述的海底觀測(cè)平臺(tái)作為一個(gè)通用型傳感器搭載平臺(tái)，包括水下構(gòu)架、控制密封艙和觀測(cè)儀器，控制密封艙內(nèi)部集成數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，觀測(cè)儀器通過(guò)內(nèi)含信號(hào)線與動(dòng)力線的水密電纜接入控制密封艙，共同安裝固定在水下構(gòu)架上。

所述的觀測(cè)儀器包括CTD傳感器，葉綠素探頭，溶解氧探頭，水下攝像頭、LED燈和腐蝕在線監(jiān)測(cè)儀，觀測(cè)儀器可以根據(jù)海洋牧場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整。

所述的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)分布式管理及模塊化設(shè)計(jì)，包括供電模塊、主從控制模塊、傳感器模塊、視頻處理模塊，所述的觀測(cè)儀器分別對(duì)應(yīng)各自的傳感器模塊，根據(jù)所掛載傳感器設(shè)備分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的控制模塊，將各儀器相互分布隔離，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)儀器或者一個(gè)部分的漏電、工作異常而影響整體的系統(tǒng)工作。

所述的供電模塊負(fù)責(zé)將海底電纜接入電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換與內(nèi)部分配處理；主從控制模塊負(fù)責(zé)各傳感器模塊管理與控制；各傳感器模塊與集成搭載設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，負(fù)責(zé)傳感器設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換與電源管理；視頻處理模塊負(fù)責(zé)視頻壓縮編碼及RTMP推流處理。

所述的控制密封艙包括散熱區(qū)和網(wǎng)格區(qū)，所述的散熱區(qū)安裝高功耗電路板，包括主電源管理板、CTD傳感器板、攝像頭板、LED板、腐蝕計(jì)控制板和通信調(diào)制模塊，網(wǎng)格區(qū)安裝低功耗電路板，包括ARM控制板、交換機(jī)、編碼器板，散熱區(qū)上的高功耗電路板通過(guò)金屬扇面緊貼控制艙筒壁與端蓋及海水形成散熱回路。

所述的水下構(gòu)架采用316L不銹鋼加工制作成型，平臺(tái)外觀呈三角錐形，四角針狀結(jié)構(gòu)，并采用上下兩層獨(dú)立設(shè)計(jì)，所述的CTD傳感器，葉綠素探頭，溶解氧探頭，水下攝像頭、LED燈、腐蝕在線監(jiān)測(cè)儀和控制密封艙安裝于水下構(gòu)架上，水下構(gòu)架的外周罩護(hù)防拖網(wǎng)，在一定程度上能夠減少被漁網(wǎng)等拖拉刮倒。

所述的監(jiān)測(cè)控制中心包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、資源數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站、視頻直播推送和存儲(chǔ)模塊；

所述的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)包括電源管理模塊、傳感器管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、故障管理模塊，負(fù)責(zé)傳感器遠(yuǎn)程電源管理與采樣配置、實(shí)時(shí)采樣與狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等；

所述的資源數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站負(fù)責(zé)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)交互，進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)況視頻發(fā)布、存儲(chǔ)查詢(xún)等基本功能，數(shù)據(jù)后處理、預(yù)警報(bào)判別等特殊功能，并對(duì)未來(lái)觀測(cè)要素值進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)等擴(kuò)展功能；

所述的視頻直播推送和存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)海底實(shí)況視頻網(wǎng)絡(luò)同步直播、歷史點(diǎn)播及備份存儲(chǔ)等。

所述的電纜包括由信號(hào)線與動(dòng)力線通過(guò)填充繩填充，再通過(guò)捆扎帶捆扎，捆扎帶外層由內(nèi)往外依次設(shè)置內(nèi)護(hù)套、鋼絲編制層和外護(hù)套，每組線由兩根導(dǎo)體分別通過(guò)絕緣層絕緣及填充繩填充后雙絞用PP帶包裹成型。

使用本實(shí)用新型可以達(dá)到以下有益效果：本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)計(jì)海底觀測(cè)平臺(tái)、布設(shè)海底通訊電纜解決水下系統(tǒng)集成能源供給與數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境等海洋要素的長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)、在線、穩(wěn)定、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的可視、可測(cè)、可控：即對(duì)水下觀測(cè)系統(tǒng)和水下人工漁礁周?chē)h(huán)境和生物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及生活習(xí)性的實(shí)況視頻監(jiān)控；對(duì)海洋牧場(chǎng)海底的溶解氧、葉綠素、溫度、鹽度、水位、海流、海浪等參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；對(duì)海底搭載儀器的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，根據(jù)需要遠(yuǎn)程調(diào)整儀器工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)采集頻次；系統(tǒng)模塊化分布式設(shè)計(jì)：通過(guò)一種更為可靠穩(wěn)定，并且具有良好擴(kuò)展性的傳感器模塊化集成手段--通用型傳感器平臺(tái)，即預(yù)留充足設(shè)備接口，針對(duì)不同接口的傳感器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫接入系統(tǒng)，便于同一參數(shù)不同指標(biāo)儀器接入平臺(tái)比對(duì)及后期擴(kuò)展可擴(kuò)展安裝營(yíng)養(yǎng)鹽等海洋環(huán)境觀測(cè)設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖2為本實(shí)用新型海底觀測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示示意圖。

圖3為本實(shí)用新型海底觀測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)內(nèi)部拓?fù)涫疽鈭D。

圖4為本實(shí)用新型電纜結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例：如圖1～圖4所示，本實(shí)用新型包括岸基控制系統(tǒng)2、海底觀測(cè)平臺(tái)3和監(jiān)測(cè)控制中心1，傳感器數(shù)據(jù)與海底實(shí)況視頻通過(guò)海底觀測(cè)平臺(tái)3集成后由電纜傳輸至岸基控制系統(tǒng)2，岸基控制系統(tǒng)2將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)控制中心1，監(jiān)測(cè)控制中心1指令依次下達(dá)至岸基控制系統(tǒng)2與海底觀測(cè)平臺(tái)3并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。岸基控制系統(tǒng)2采用市電與UPS相結(jié)合方式進(jìn)行電力供給，采用海底電纜和地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)與指令傳輸。系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，受到海洋災(zāi)害等極端天氣的影響較小，可以在長(zhǎng)期霧天或較大風(fēng)浪等惡劣環(huán)境下保持系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

岸基控制系統(tǒng)2作為能源供應(yīng)和信息中轉(zhuǎn)站，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)需求，通常部署在岸基或者特定島基，通過(guò)市電為海底觀測(cè)平臺(tái)3提供電力供給，并負(fù)責(zé)回收海底觀測(cè)平臺(tái)3的數(shù)據(jù)，在完成數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制后上報(bào)控制中心。相應(yīng)的，岸基控制系統(tǒng)2同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)總中心控制指令至海底觀測(cè)平臺(tái)3。另外，為了保證能源供給穩(wěn)定可靠，在海底觀測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)中采用市電和商業(yè)化的UPS電源，可以保證系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的供電狀態(tài)?？紤]的長(zhǎng)距離的水下電力的傳輸，岸基控制系統(tǒng)2為水下供電采用的直流380V的電源。岸基控制系統(tǒng)2包括供電模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊等部分組成。其中供電模塊負(fù)責(zé)通過(guò)220V/380V AC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊為海底觀測(cè)平臺(tái)3提供能源供給；PC104控制模塊則在海底觀測(cè)平臺(tái)3與監(jiān)測(cè)控制中心1之間起著信息中轉(zhuǎn)站的作用，負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)與控制指令轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)傳輸模塊則是通過(guò)與海底觀測(cè)平臺(tái)3成對(duì)使用的調(diào)制模塊，建立水上與水下透明傳輸網(wǎng)絡(luò)，從而負(fù)責(zé)將海底視頻信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)公有網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)測(cè)控制中心1。

海底觀測(cè)平臺(tái)3是岸基有纜海洋環(huán)境觀測(cè)系統(tǒng)核心部分，是完成海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、海底視頻實(shí)況監(jiān)控的關(guān)鍵。這里通過(guò)提供一種通用型模塊化傳感器搭載平臺(tái)，可以根據(jù)不同應(yīng)用需求調(diào)整接入傳感器，主要負(fù)責(zé)各觀測(cè)儀器31的供電與數(shù)據(jù)采集控制，另外完成對(duì)原始視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮、推流等處理。

按照功能模塊劃分，海底觀測(cè)平臺(tái)3主要是包括水下構(gòu)架33、控制密封艙32、觀測(cè)儀器31，其中控制密封艙32內(nèi)部集成數(shù)據(jù)采集控制子系統(tǒng)，觀測(cè)儀器31通過(guò)水密電纜(內(nèi)含信號(hào)線與動(dòng)力線)接入控制密封艙32，共同安裝固定在水下構(gòu)件上。

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)要求，觀測(cè)儀器31主要集成搭載CTD傳感器，葉綠素探頭，溶解氧探頭，水下攝像頭等。此外搭載水下LED燈和腐蝕在線監(jiān)測(cè)儀，可以輔助海底觀測(cè)平臺(tái)3的布放和提供維護(hù)參考、輔助攝像頭夜間光線補(bǔ)償。

數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)位于海底觀測(cè)平臺(tái)控制艙內(nèi)部，設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng)高穩(wěn)定性、高可靠性、可擴(kuò)展等需求，借鑒863海底觀測(cè)網(wǎng)的成熟技術(shù)及汽車(chē)電子成熟工藝，集成控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)分布式管理、模塊化設(shè)計(jì)，針對(duì)所掛載傳感器設(shè)備分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的控制模塊，將各儀器相互分布隔離，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)儀器或者一個(gè)部分的漏電、工作異常而影響整體的系統(tǒng)工作。各儀器設(shè)備更換維護(hù)方便，可單個(gè)更新替換，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求調(diào)整接入傳感器，在升級(jí)換代時(shí)僅需少量的測(cè)試安裝工作。

海底觀測(cè)平臺(tái)3作為一個(gè)通用型傳感器搭載平臺(tái)，采用國(guó)際通用的水密接插件，具有即插即用的通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水密接口，可以很方便擴(kuò)展其他參數(shù)或更新替代同一監(jiān)測(cè)參數(shù)不同型號(hào)儀器設(shè)備，目前海底觀測(cè)平臺(tái)3最大功率100W，接入儀器設(shè)備5臺(tái)，同時(shí)預(yù)留3個(gè)接口，未來(lái)可以擴(kuò)展至16～32個(gè)。

如圖3所示，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)各觀測(cè)儀器31的電源管理、控制與數(shù)據(jù)采集、融合；與平臺(tái)控制系統(tǒng)連接進(jìn)行信息傳輸；原始視頻信號(hào)壓縮與推流處理等，主要是由供電模塊、主從控制模塊、各傳感器模塊、視頻處理模塊組成。

其中供電模塊負(fù)責(zé)將海底電纜接入電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換，并根據(jù)內(nèi)部應(yīng)用需要進(jìn)行電壓分配處理。系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分：電壓轉(zhuǎn)換功能部分與電壓分配功能部分。電壓轉(zhuǎn)換功能：負(fù)責(zé)將海底電纜供應(yīng)380V直流電壓，通過(guò)+380V/+48V DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，輸出+48V電壓作為控制艙內(nèi)部電路板輸入；電壓分配功能：對(duì)于+48V電壓輸入，根據(jù)各控制電路板不同輸入電壓，分別進(jìn)行+48V/+24V DC/DC(交換機(jī))、+48V/+5V DC/DC(ARM板)、多路+48V并聯(lián)(傳感器控制板)等輸出轉(zhuǎn)換。

主從控模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)CAN總線與傳感器模塊通信，負(fù)責(zé)傳感器模塊管理與控制，承擔(dān)傳感器數(shù)據(jù)解析處理，是整個(gè)管理系統(tǒng)控制核心部分及穩(wěn)定運(yùn)行的的關(guān)鍵。為了保證可靠性，主要由雙冗余的主控模塊與從模塊組成。

傳感器模塊與集成搭載設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，負(fù)責(zé)傳感器電源管理與數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換。傳感器模塊化的管理方式在系統(tǒng)后期擴(kuò)展及更新?lián)Q代具有很大的靈活性，各模塊間軟硬件設(shè)計(jì)類(lèi)似，硬件主要區(qū)別在于根據(jù)掛載儀器設(shè)備電壓功耗調(diào)整DCDC穩(wěn)壓模塊，包括CTD傳感器模塊(+48V/+12V DC/DC 6W)、葉綠素探頭(+48V/+12V DC/DC 2W)、溶解氧探頭(+48V/+12V DC/DC 2W)、攝像頭(+48V/+12V DC/DC 20W)、LED燈(+48V/+24V DC/DC 20W)等。

傳感器模塊包括電源管理控制板與CAN通信協(xié)議轉(zhuǎn)換板兩部分組成，是由可以擴(kuò)展的CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換器和適應(yīng)于不同傳感器供電電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，可以兼容數(shù)字量(RS232、RS485等)、模擬量等常見(jiàn)接口傳感器，負(fù)責(zé)將不同傳感器接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成CAN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

水下攝像機(jī)通過(guò)SUBCONN同軸水密電纜接入控制艙，主要集成包括電源線、控制線、視頻線，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)通過(guò)CAN傳感器模塊對(duì)其進(jìn)行電源管理與控制，即利用SONY VISCA協(xié)議控制攝像機(jī)數(shù)字變焦、聚焦、白平衡、亮度、光圈、增益、背光補(bǔ)償?shù)然緟?shù)設(shè)置，另外則通過(guò)視頻處理模塊處理視頻壓縮、推流等工作。

視頻處理模塊主要由SD/HD-SDI高清編碼器組成，攝像頭輸出HD-SDI原始視頻信號(hào)(1920*1080)，接入編碼器輸入端，編碼器按照H.264編碼算法進(jìn)行壓縮處理，并通過(guò)交換機(jī)及通信調(diào)制模塊網(wǎng)絡(luò)將壓縮視頻信號(hào)進(jìn)行推流處理，即按照RTMP視頻流協(xié)議上傳至視頻節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)海底實(shí)況視頻網(wǎng)絡(luò)直播。

控制密封腔采用鈦合金加工，設(shè)計(jì)耐壓6MPa，均嚴(yán)格經(jīng)過(guò)國(guó)家海洋局標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心的耐壓測(cè)試試驗(yàn)，并形成相關(guān)測(cè)試報(bào)告，可以實(shí)現(xiàn)水下10年的設(shè)計(jì)壽命。

考慮到傳感器功耗不同，控制密封艙32設(shè)計(jì)采用扇形散熱區(qū)與普通網(wǎng)格區(qū)前后獨(dú)立設(shè)計(jì)，其中散熱區(qū)安裝高功耗電路板，通過(guò)金屬扇面緊貼控制艙筒壁與端蓋及海水形成散熱回路，普通區(qū)則安裝低功耗電路板。根據(jù)系統(tǒng)所集成搭載傳感器，水密艙普通區(qū)安裝ARM控制板、交換機(jī)、編碼器板；散熱區(qū)主要安裝主電源管理板、CTD傳感器板、攝像頭板、LED板、腐蝕計(jì)控制板、通信調(diào)制模塊等。另外，對(duì)傳感器進(jìn)行擴(kuò)展集成比較方便，由水密艙內(nèi)部電路板及端蓋水密接插件布局可以看出，內(nèi)部仍然有一定的富余空間，后期根據(jù)實(shí)際擴(kuò)展應(yīng)用需要，增加或裁減相應(yīng)傳感器模塊，如多參數(shù)水質(zhì)儀、流速剖面儀等。

海底觀測(cè)平臺(tái)3的水下構(gòu)架33尺寸1.2m*1.2m*1.2m，水中重量150Kg，主要負(fù)責(zé)將6個(gè)觀測(cè)儀器31和水下密封腔集成在一起，進(jìn)行海底觀測(cè)平臺(tái)3的安全布放和回收，同樣也承載系統(tǒng)之間水密電纜的連接和通信電力傳輸系統(tǒng)的海底電纜。水下構(gòu)架33整體采用316L不銹鋼加工制作，平臺(tái)外觀呈三角錐形，四角針狀結(jié)構(gòu)，并采用上下兩層獨(dú)立設(shè)計(jì)，中間20cm間隔可以防止構(gòu)件在淤泥區(qū)的下陷導(dǎo)致淤泥浸滿(mǎn)傳感器所引起的測(cè)量誤差，觀測(cè)儀器31具有獨(dú)立的固定位置，主要在上基座層安裝固定，平臺(tái)外罩防拖網(wǎng)，在一定程度上能夠減少被漁網(wǎng)等拖拉刮倒。另外，對(duì)于需要垂直剖面測(cè)量的傳感器，在構(gòu)件上方使用萬(wàn)向節(jié)常/平架固定，即使在頁(yè)基巖等斜度較大的區(qū)域(原則上不高于20度)，也能保證流速剖面儀豎直向上。且各儀器設(shè)備與構(gòu)件采用尼龍墊片進(jìn)行隔離，同時(shí)構(gòu)件裝備犧牲陽(yáng)極保護(hù)，大大延長(zhǎng)使用壽命。構(gòu)件整體設(shè)計(jì)尺寸在滿(mǎn)足固定目前儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上，同時(shí)為將來(lái)固定流速剖面儀、波浪儀、多參數(shù)水質(zhì)儀預(yù)留了足夠的固定空間。

觀測(cè)儀器31是完成海洋牧場(chǎng)海洋環(huán)境有纜實(shí)時(shí)觀測(cè)的核心部件。完成水質(zhì)環(huán)境和水動(dòng)力環(huán)境的實(shí)時(shí)觀測(cè)，在滿(mǎn)足海洋牧場(chǎng)基本參數(shù)獲取的基礎(chǔ)上，未來(lái)可以擴(kuò)展測(cè)量海流、波浪等海洋動(dòng)力參數(shù)，為海洋環(huán)保和預(yù)報(bào)部門(mén)的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)等工作提供豐富可靠的數(shù)據(jù)支撐。綜合各方面的因素，選擇以下的儀器作為主選的儀器：Hydrocat SBE63 CTD(帶溶解氧探頭)、ROS C600攝像頭、德國(guó)TriOS MicroFlu-chl熒光計(jì)、C-Tecnics公司CT4003 LED燈源、自主研發(fā)設(shè)計(jì)在線腐蝕監(jiān)測(cè)儀。

海底電纜針對(duì)淺海有纜觀測(cè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)加工定制，電纜密度大于海水密度，平鋪在海底表面，用于連接海底觀測(cè)平臺(tái)3與水上平臺(tái)控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)解決海底觀測(cè)電力供應(yīng)與提供數(shù)據(jù)傳輸通道。

(1)通過(guò)兩端調(diào)制解調(diào)模塊，實(shí)現(xiàn)水上水下局域網(wǎng)透明網(wǎng)絡(luò)，將海底觀測(cè)平臺(tái)3數(shù)據(jù)與視頻信號(hào)傳輸至平臺(tái)控制系統(tǒng)；

(2)通過(guò)將水上平臺(tái)控制系統(tǒng)分配能源供給給海底觀測(cè)平臺(tái)3。

其中，海底電纜包括護(hù)套層、鋼絲編織層、屏蔽層、2根信號(hào)線、2根動(dòng)力線等組成，內(nèi)部填充絕緣材料，其中信號(hào)線用于傳輸5Mbps左右的全雙工電信號(hào)，動(dòng)力線用于傳輸+48V直流電壓，如圖4所示，其結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)導(dǎo)體線芯：4股精絞成術(shù)防腐蝕錫銅絲；

(2)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)：雙絞成對(duì)結(jié)構(gòu)后分層集束，符合GB/T3956的第二種圓形或緊壓絞合圓形結(jié)構(gòu)；

(3)絕緣：在導(dǎo)體外擠出聚乙烯絕緣層，且絕緣層的任一點(diǎn)的最小厚度不小于規(guī)定標(biāo)稱(chēng)值的90％；

(4)顏色：黑、白、耦合、棕四色線芯顏色標(biāo)示；

(5)繞包結(jié)構(gòu)：防扭結(jié)構(gòu)分層；分組式間隙填充；

(6)繞包材料：聚四氟乙烯材料；

(7)屏蔽：鋼絲網(wǎng)編織，密度90％以上；

(8)內(nèi)護(hù)套：改性低粘度強(qiáng)力擠壓內(nèi)護(hù)套；

(9)外護(hù)套：擠包高密度密度聚乙烯，表面光亮，色澤均勻，橫斷面無(wú)目力可見(jiàn)氣孔、砂眼；

(10)成纜&填充：將兩根信號(hào)線芯成纜并用填充繩進(jìn)行填充，在組合線芯上有合適的捆扎帶；將成纜后的線芯再次成纜，并用填充繩進(jìn)行填充，成纜節(jié)徑比不大于30倍；

(11)設(shè)計(jì)壽命：30年

監(jiān)測(cè)控制中心1安裝高性能服務(wù)器，通過(guò)運(yùn)行一系列人機(jī)交互軟件及后臺(tái)應(yīng)用軟件來(lái)進(jìn)行日常維護(hù)操作，這主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、資源數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站、視頻直播推送與存儲(chǔ)幾個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、預(yù)處理以及視頻解碼、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)直播等功能。

另外，在海洋與漁業(yè)信息化“一張圖”的總體架構(gòu)下，監(jiān)測(cè)控制中心1負(fù)責(zé)與省海洋漁業(yè)廳與省資管中心等領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)連線在線觀測(cè)信息，進(jìn)行后期數(shù)據(jù)匯總與分析等，從而對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警，并對(duì)海洋牧場(chǎng)建設(shè)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)集成各海洋牧場(chǎng)觀測(cè)站點(diǎn)，負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理控制，主要包括傳感器電源管理與數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)采樣與狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等。可自行設(shè)定報(bào)警參數(shù)，帶歷史曲線圖表，可查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，界面友好，可操作性強(qiáng)。改監(jiān)測(cè)平臺(tái)包括電源管理模塊、傳感器管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、故障管理模塊等。

(1)電源管理模塊：針對(duì)各海洋牧場(chǎng)傳感器探頭設(shè)計(jì)PowerOn、PowerOff指令，當(dāng)執(zhí)行電源管理時(shí)，選擇冗余DC/DC，遠(yuǎn)程控制傳感器上電斷電；設(shè)計(jì)Monitor指令，當(dāng)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控時(shí)，實(shí)時(shí)采集當(dāng)前反饋電壓溫度值。

2)傳感器管理模塊：設(shè)計(jì)典型模式與自定義模式兩種：典型模式，根據(jù)預(yù)設(shè)一次下發(fā)多組指令，直接對(duì)傳感器進(jìn)行采樣配置；自定義模式，通過(guò)逐條遠(yuǎn)程指令下發(fā)執(zhí)行，靈活定義傳感器采樣方案。

(3)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊：通過(guò)與平臺(tái)控制系統(tǒng)建立長(zhǎng)連接，接收、解析、存儲(chǔ)、展示傳感器原始采樣數(shù)據(jù)，并在資源共享網(wǎng)站實(shí)時(shí)發(fā)布，及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)備份。

(4)故障管理模塊：設(shè)計(jì)斷網(wǎng)重練、超時(shí)重發(fā)、遠(yuǎn)程反饋等機(jī)制，保證海洋牧場(chǎng)站點(diǎn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理穩(wěn)定性；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)搭載儀器工作電壓溫度、平臺(tái)蓄電池充放電過(guò)程、海底觀測(cè)平臺(tái)3構(gòu)件腐蝕情況等狀態(tài)，并進(jìn)行異常及時(shí)響應(yīng)處理。

資源共享網(wǎng)站負(fù)責(zé)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布、信息整合等一系列后期擴(kuò)展功能，供海洋牧場(chǎng)管理人員及普通用戶(hù)在線訪問(wèn)。該網(wǎng)站具有海洋牧場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示發(fā)布、存儲(chǔ)查詢(xún)等基本功能，數(shù)據(jù)后處理、預(yù)警報(bào)判別等特殊功能，并對(duì)未來(lái)觀測(cè)要素值進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)等擴(kuò)展功能。目前該部分正在進(jìn)行網(wǎng)站部署、管局備案、研發(fā)測(cè)試階段。

(1)數(shù)據(jù)顯示：實(shí)時(shí)顯示海洋牧場(chǎng)站點(diǎn)的主要環(huán)境要素參數(shù)及實(shí)況視頻；

(2)數(shù)據(jù)查詢(xún)：包括當(dāng)前數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；

(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及工作日志備份存儲(chǔ)記錄；

(4)數(shù)據(jù)處理：對(duì)一定批量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，在有效時(shí)間序列中以列表、曲線圖等方式展示；

(5)預(yù)警判別：根據(jù)用戶(hù)需求，設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)頻率及數(shù)據(jù)的預(yù)警報(bào)臨界值，根據(jù)儀器狀態(tài)參數(shù)或數(shù)據(jù)預(yù)警報(bào)。

視頻網(wǎng)絡(luò)直播與存儲(chǔ)

(1)水下海底視頻直播：利用Adobe FMS3.5或者Wowza Server搭建RTMP視頻直播服務(wù)器,解壓并網(wǎng)絡(luò)直播海底觀測(cè)平臺(tái)3編碼器所推送RTMP視頻流，考慮到網(wǎng)絡(luò)帶寬與服務(wù)器性能，省漁業(yè)廳、省資管中心、海洋牧場(chǎng)管理人員、普通用戶(hù)采用與監(jiān)測(cè)控制中心1采用交互應(yīng)答方式，點(diǎn)播查看海底實(shí)況視頻。

(2)水上監(jiān)控視頻直播：通過(guò)水上平臺(tái)攝像頭內(nèi)部集成的RTSP服務(wù)器及微波傳輸鏈路映射轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)器后臺(tái)管理人員通過(guò)客戶(hù)端軟件進(jìn)行視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行攝像頭云臺(tái)控制、巡航、偵測(cè)等管理功能。

(3)視頻存儲(chǔ)備份：視頻存儲(chǔ)軟件自主錄制水上水下視頻，按照以小時(shí)為單位、以1GB大小為單位進(jìn)行文件備份，供后期制作剪輯宣傳、查驗(yàn)等。

專(zhuān)門(mén)針對(duì)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)、生物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)習(xí)性實(shí)況監(jiān)控這一領(lǐng)域，可廣泛用于未來(lái)海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等指導(dǎo)建設(shè)。該設(shè)計(jì)充分考慮目前國(guó)內(nèi)外海洋牧場(chǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)實(shí)施方法，在通用性、可靠性、擴(kuò)展性等方面都具有很高的優(yōu)勢(shì)，能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)海洋牧場(chǎng)的需要。

真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)近岸海洋牧場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的可視、可測(cè)、可控；

整套有纜在線解決方案可擴(kuò)展應(yīng)用于其他類(lèi)似監(jiān)測(cè)需求，避免了重復(fù)開(kāi)展類(lèi)似研發(fā)工作；

作為通用的傳感器設(shè)備搭載平臺(tái)，預(yù)留充足接口，兼顧后期儀器擴(kuò)展與設(shè)備比對(duì)等應(yīng)用，

此外，對(duì)于推進(jìn)“海上糧倉(cāng)”的建設(shè)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+海洋牧場(chǎng)”系統(tǒng)，保障海洋牧場(chǎng)的生產(chǎn)安全，推動(dòng)海洋牧場(chǎng)建設(shè)的持續(xù)、健康發(fā)展，加快海洋牧場(chǎng)區(qū)生態(tài)安全體系建設(shè)，為海洋牧場(chǎng)科學(xué)管理和決策提供技術(shù)依據(jù)。

本發(fā)明海底觀測(cè)平臺(tái)3采用現(xiàn)場(chǎng)CAN總線分布式控制方式，提供了一種更為可靠穩(wěn)定，具有良好擴(kuò)展性的傳感器模塊化集成手段，具備靈活擴(kuò)展其他參數(shù)或更新替代同一監(jiān)測(cè)參數(shù)不同型號(hào)儀器設(shè)備，并且故障點(diǎn)隔離，單個(gè)儀器節(jié)點(diǎn)異常不會(huì)影響全系統(tǒng)正常工作；海底電纜通過(guò)連接岸基控制系統(tǒng)2與海底觀測(cè)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)傳輸380V直流電壓及5.6Mbps數(shù)據(jù)信號(hào)，真正解決海洋觀測(cè)持續(xù)能源供給與高帶寬數(shù)據(jù)傳輸難題；通過(guò)集成水下攝像頭、編碼器，利用電纜傳輸視頻壓縮信號(hào)，設(shè)計(jì)了一整套對(duì)海洋牧場(chǎng)海底實(shí)況視頻的實(shí)況直播，并可隨時(shí)隨地進(jìn)行點(diǎn)播查看；通過(guò)監(jiān)測(cè)控制中心1遠(yuǎn)程對(duì)水下儀器設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)電源管理與控制，并將系統(tǒng)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)況視頻網(wǎng)絡(luò)同步發(fā)布與展示。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。