基于Pocket PC的海洋漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集

李陽東, 陳新軍, 朱國平, 韓 震

(1. 國家遠洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心, 上海海洋大學(xué), 上海 201306; 2. 大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點實驗室, 上海海洋大學(xué), 上海 201306; 3. 農(nóng)業(yè)部大洋漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測實驗站, 上海海洋大學(xué), 上海 201306)

對海洋漁業(yè)進行生態(tài)研究、漁場開發(fā)、漁業(yè)資源評估、捕撈策略制定、環(huán)境對漁業(yè)資源的影響研究及漁業(yè)管理等均離不開現(xiàn)場的漁業(yè)調(diào)查[1-6], 調(diào)查涉及漁情、種群生物學(xué)和海洋環(huán)境等方面, 會產(chǎn)生大量的調(diào)查數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)既包括魚類生物學(xué)特征數(shù)據(jù)(如體長、體質(zhì)量等)、海洋環(huán)境數(shù)據(jù)(如海表溫度、鹽度等), 也包括部分作業(yè)數(shù)據(jù)(如作業(yè)位置、漁獲量等), 它們大多具有地理相關(guān)性。有些數(shù)據(jù)可現(xiàn)場立即獲取, 有些則需通過采樣后再進行實驗室分析才能得出。對于現(xiàn)場獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)需及時記錄, 目前這些數(shù)據(jù)主要通過紙質(zhì)手簿方式記錄, 也有部分采用筆記本電腦直接錄入。在這兩種方式中, 前一種較為傳統(tǒng)、使用較為頻繁, 但紙質(zhì)記錄方式存在明顯弊端[7], 如操作效率不高、數(shù)據(jù)不易使用且難以保存, 同時紙質(zhì)記錄的數(shù)據(jù)在室內(nèi)還需人工輸入計算機, 增加了操作人員的勞動強度的同時數(shù)據(jù)質(zhì)量也難以保證。后一種方式也存在兩個弊端: 一方面, 筆記本電腦的電量難以持久; 另一方面是筆記本電腦較為笨重, 不便攜帶。因此, 在海洋漁業(yè)調(diào)查中, 探索一種為取得高效、高質(zhì)量調(diào)查而進行快速數(shù)據(jù)采集的可行的解決方案勢在必行。

Pocket PC平臺(如個人數(shù)字助理(PDA)、具有PDA功能的智能手機)具有臺式電腦的某些功能, 并且具有體積小、能耗低、功能強和易開發(fā)等優(yōu)點[8]。目前正在替代紙筆, 幫助人們進行一些日常管理, 如日程安排、通訊錄、任務(wù)安排、便箋。并且隨著科技的發(fā)展, PDA逐漸融合計算、通信、網(wǎng)絡(luò)、存儲、娛樂和電子商務(wù)等多種功能, 成為日常移動生活中不可缺少的工具。特別是目前Pocket PC平臺的CPU主頻顯著提高(達到1.5 GHz)、存儲容量進一步擴大(GB級)、電池續(xù)航能力也更持久(300 h左右), 現(xiàn)在一些Pocket PC設(shè)備幾乎均具有定位功能的GPS模塊, 可以非常方便地即時獲取位置信息。正是因為Pocket PC設(shè)備所具有的這些特點, 一些基于Pocket PC的移動數(shù)據(jù)采集作業(yè)平臺已廣泛應(yīng)用于數(shù)字國土、農(nóng)林調(diào)查和社會經(jīng)濟等領(lǐng)域的野外作業(yè)[9-11], 但鮮見有將Pocket PC平臺應(yīng)用于海洋漁業(yè)調(diào)查方面的報道。

因此, 本文擬就如何把Pocket PC應(yīng)用于海洋漁業(yè)調(diào)查的相關(guān)問題進行研究。本研究首先設(shè)計了一個基于Pocket PC的海洋漁業(yè)調(diào)查解決方案, 然后以魷魚調(diào)查為例, 設(shè)計了一個魷魚調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 最后進行了開發(fā)實現(xiàn), 以期為進一步開發(fā)大洋性漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)提供參考, 為我國數(shù)字化漁業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)信息。

1 基于Pocket PC的海洋漁業(yè)調(diào)查解決方案

基于Pocket PC的海洋漁業(yè)調(diào)查解決方案如圖1和圖2所示。該方案主要涉及Pocket PC設(shè)備端、服務(wù)器端和通訊網(wǎng)絡(luò)等3部分。設(shè)備端是運行海洋漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(MFSDCS)的Pocket PC設(shè)備, 主要負責(zé)數(shù)據(jù)的瀏覽、采集及與服務(wù)器之間的通訊。服務(wù)器端是海洋漁業(yè)調(diào)查的數(shù)據(jù)管理中心與數(shù)據(jù)服務(wù)中心。通訊網(wǎng)絡(luò)負責(zé)設(shè)備端與服務(wù)器端之間的通訊?？紤]到移動設(shè)備具有移動性和網(wǎng)絡(luò)斷接性等特性, 利用Pocket PC設(shè)備進行的海洋漁業(yè)調(diào)查根據(jù)設(shè)備端與服務(wù)器端的通訊方式可分為近海漁業(yè)調(diào)查模式(圖1)和遠洋漁業(yè)調(diào)查模式2種(圖2)。

圖1 基于Pocket PC的近海漁業(yè)調(diào)查解決方案 Fig. 1 The solution for offshore fishery survey based on Pocket PC system

圖2 基于Pocket PC的遠洋漁業(yè)調(diào)查解決方案 Fig. 2 The solution for oceanic fishery survey based on the Pocket PC system

1.1 近海漁業(yè)調(diào)查模式

近海漁業(yè)調(diào)查中, Pocket PC設(shè)備與服務(wù)器之間的通訊可以利用無線網(wǎng)絡(luò)信號或手機無線信號進行。海上調(diào)查人員利用手持設(shè)備(如Pocket PC)在有線連接(如USB)或無線連接(如通過紅外、藍牙、Wi-Fi、無線通訊等)環(huán)境下, 將需要的數(shù)據(jù)從服務(wù)器端下載到設(shè)備端, 然后在離線環(huán)境下進行海洋漁業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。采集的數(shù)據(jù)先緩存于設(shè)備端, 當數(shù)據(jù)采集全部完成或階段性完成時, 可以利用移動設(shè)備的無線通訊功能采用WAP協(xié)議通過WWW網(wǎng)連接到服務(wù)器, 將設(shè)備端的數(shù)據(jù)同步到服務(wù)器端; 也可以先通過USB線、藍牙等連接到桌面端(臺式機或筆記本)的物理網(wǎng)絡(luò), 然后把數(shù)據(jù)通過 Intranet或Internet傳輸?shù)椒?wù)器; 另外, 還可利用移動設(shè)備的Wi-Fi功能, 直接通過WLAN把數(shù)據(jù)從設(shè)備端更新到服務(wù)器端?？蛻舳藬?shù)據(jù)庫可采用Oracle Lite數(shù)據(jù)庫, Microsoft的SQL Mobile數(shù)據(jù)庫, Sysbase的Adaptive Server Anywhere, Linter以及開源的SQLite、Berkeley DB、McObject公司的Perst等, 這些嵌入式數(shù)據(jù)庫或移動數(shù)據(jù)庫幾乎都具有支持多平臺、面向多種開發(fā)語言、具有多接口等特點。服務(wù)端數(shù)據(jù)庫則可以采用Oracle、SQL Server、MySQL等通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1.2 遠洋漁業(yè)調(diào)查模式

遠洋漁業(yè)調(diào)查中, 由于無線網(wǎng)絡(luò)信號和手機無線信號無法到達, 因此要實現(xiàn)Pocket PC設(shè)備從遠洋到陸地上的服務(wù)器之間的通信, 必須借助于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)[12], 如圖2所示。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)借助于衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實現(xiàn)遠洋通信終端(如漁船上的PC或手機、PDA等手持終端設(shè)備)與陸地上的Internet網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)與通信, 實現(xiàn)移動端數(shù)據(jù)的上傳與下載。目前一些全球性或區(qū)域性的衛(wèi)星通信系統(tǒng)(如Iridium, GlobalStar, VSAT, INMARSAT, ACeS等)已經(jīng)具備了數(shù)據(jù)通信及英特網(wǎng)接入功能, 用戶可以根據(jù)調(diào)查所在海域及數(shù)據(jù)要求選用某一合適的衛(wèi)星通信系統(tǒng)來實現(xiàn)海陸通信。如目前中國水產(chǎn)舟山海洋漁業(yè)公司利用INMARSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的寬帶全球區(qū)域網(wǎng)(BGAN)在北太平洋和西南大西洋海域進行上海海洋大學(xué)自主研發(fā)的船載魚情預(yù)報信息系統(tǒng)與陸地魚情信息服務(wù)器之間數(shù)據(jù)通信。

2 基于Pocket PC的海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

2.1 海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

為證明基于Pocket PC的海洋漁業(yè)調(diào)查解決方案的可行性, 以魷魚調(diào)查作業(yè)為例, 設(shè)計了一個魷魚調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(圖3), 系統(tǒng)的運行平臺是基于Windows Mobile操作系統(tǒng)的Pocket PC設(shè)備。系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、生物學(xué)數(shù)據(jù)采集、海況氣象數(shù)據(jù)采集、溫鹽深數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)設(shè)置等5個模塊。前4個模塊針對相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型各包含3個功能: 數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)瀏覽和數(shù)據(jù)修改; 系統(tǒng)設(shè)置模塊主要包括漁業(yè)服務(wù)器設(shè)置和GPS的開啟與關(guān)閉功能。針對功能需求, 設(shè)計了一個包含生產(chǎn)數(shù)據(jù)表、生物學(xué)數(shù)據(jù)表、海況氣象表和溫鹽深觀測數(shù)據(jù)表等4個數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)庫。

圖3 漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能設(shè)計 Fig. 3 Function design for fishery survey data collection

2.2 海洋漁業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)

針對海洋漁業(yè)調(diào)查的需求和系統(tǒng)設(shè)計方案, 采用C#語言, 以SQL Mobile 2005為設(shè)備端數(shù)據(jù)庫、以SQL Server 2000為服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫環(huán)境, 在Microsoft Windows XP SP2 Professional Edition上, Microsoft Visual Studio 2005集成開發(fā)環(huán)境上開發(fā)實現(xiàn)了一個魷魚數(shù)據(jù)采集系統(tǒng), 該系統(tǒng)可運行于以Windows Mobile 為操作系統(tǒng)的Pocket PC移動設(shè)備上。為檢驗該系統(tǒng)的運行效果, 選用Dopod T2222 with Windows Mobile 6.1的Pocket PC平臺進行測試, 該平臺搭配了一塊1 100 mAh內(nèi)置鋰電池, 理論待機時間達到270 h。經(jīng)測試, 系統(tǒng)運行正常, 所有開發(fā)的功能完全達到了系統(tǒng)設(shè)計的要求。圖4～圖7是系統(tǒng)的部分功能界面, 其中圖4是系統(tǒng)的主界面, 從該界面可以進入生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生物學(xué)數(shù)據(jù)、海況氣象數(shù)據(jù)和溫鹽深數(shù)據(jù)等的增加與查看; 圖5是生物學(xué)數(shù)據(jù)的新增和修改界面, 在該功能界面中可以通過點擊菜單“Update Position”把GPS模塊或設(shè)備當前的位置信息載入經(jīng)度、緯度輸入框中; 圖6是海況氣象數(shù)據(jù)的新增和修改界面; 圖7是已采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)瀏覽界面。

圖4 系統(tǒng)主界面 Fig. 4 Main user interface of system

圖5 生物學(xué)數(shù)據(jù)錄入與修改 Fig. 5 Input and revision of biological data

圖6 海況氣象數(shù)據(jù)錄入與修改 Fig. 6 Input and revision of oceanographic data

圖7 生產(chǎn)數(shù)據(jù)瀏覽 Fig. 7 Production data viewer

3 結(jié)語

Pocket PC設(shè)備正在給人們生活和工作帶來非常積極的影響。充分利用Pocket PC設(shè)備的一些優(yōu)點, 為海洋漁業(yè)調(diào)查服務(wù)是一個非常有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域。本文提出的基于Pocket PC的近海和遠洋漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)采集方案可以較好地解決傳統(tǒng)漁業(yè)調(diào)查時數(shù)據(jù)記錄方式落后的問題。在解決方案的基礎(chǔ)上, 設(shè)計并實現(xiàn)了一個針對魷魚調(diào)查的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過在Pocket PC移動設(shè)備上安裝該系統(tǒng)進行漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的采集, 可以保證記錄的完整性, 自動獲取位置信息, 提高作業(yè)效率, 降低勞動強度。

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