海洋论坛▏海洋物联网云平台发展趋势与挑战

随着物联网技术的飞速发展，以及各种先进的水下传感设备的出现，越来越多的国家建立了自己的海洋物联网系统。英国为了研究爱尔兰近岸海洋、气候对环境和人类活动的影响，在爱尔兰海域建立起了多元海洋观测系统。此系统仅局限于数据的实时监测，为了实现对海洋元数据的模拟再分析，爱尔兰海区观测系统使用了英国气象局的普劳德曼海洋学实验室的近岸海洋模拟系统(POLCOMS)，实现了包括气候现象与极端天气统计，海洋生物活动预测及气象模拟和预测等智能化功能。为了应对美国南卡罗来纳州和北卡罗来州的灾害性气候问题，美国北卡罗来纳州立大学和南卡罗来纳州立大学联合开发了Caro-COOPS系统，将其部署在卡罗来纳州附近海域，通过整合和分析系统的实时数据对当地海洋气候做出准确且及时的预报。在维多利亚海域部署的加拿大不列颠哥伦比亚南部的近岸海底观测系统———维多利亚海底观测网（VENUS）不仅具备传统观测系统对于水下各种参数的实时监测功能，另外该系统借助互联网技术和卫星通信技术将海洋数据传输到智能化数据管理平台，从而分析自然力及人类活动对海洋环境的影响。Argo计划通过在全球海洋部署的卫星跟踪浮标，组成一个庞大的海洋实时观测网，在全球范围内快速准确地收集、分析海洋数据，从而提高气候预报的准确性，并且及时预防全球自然灾害给人类带来的影响。

同时我国也正在进行海洋观测网建设，《中国海洋观测网总体规划（2011～2020）》从河口观测、湖泊观测、近岸区域观测、深远海观测、海底海床观测、航拍观测、卫星遥感观测方面构建立体化和综合化的中国海洋观测网。各类海洋观测及海洋信息系统的互联互通、综合集成、协同工作是《总体规划》的重要内容。2017年11月国家海洋局发文要正式建设中国的“全球海洋立体观测网”。

上述海洋物联网系统均做到了对海洋数据的实时监控和定向分析，基于当地环境解决了特定的问题。上述系统都是根据特定的需求开发，在系统开发时没有重视不同系统之间进行大规模互联的接口标准化问题，从而导致了系统与系统之间互通互联困难，限制了数据的利用率。其次，标准化技术的缺失，导致了系统软件模块在通用场景下的复用性低下问题。

作者所在的科研团队分析了海洋物联网当前发展的形势，在有关文献中提出了复杂虚拟仪器模型、物联网仪器模型等物联网系统开发共享架构，实现了海洋物联网前端传感器和大规模物联网系统的集成。上述框架对物联网前端作出了限定，仍然没有解决在不同领域之间物联网前端的自动接入问题，无法适应大数据时代的物联网系统复杂多变的需求。

另外本科研团队与国家海洋技术中心等单位合作，共同发布了针对海洋物联网系统互联的标准化协议———IEEE 2402标准。相比之前美国国家标准技术研究所(NIST)、IEEE仪器与测量协会传感技术委员会联合提出的IEEE-1451标准（网络化智能传感器标准）和美国蒙特利湾水族馆研究所提出的OGC-PUCK协议，该标准更注重在软件层面进行接口的标准化，不需要改动前端传感器的硬件，减少了标准化成本，提高了标准化的实用性。