科勘海洋：海洋牧场气象立体综合监测网系统

海洋牧场气象立体综合监测网系统，是面向现代海洋渔业与智慧牧场建设，集气象观测、海洋环境监测、灾害预警、智能管控于一体的全要素、立体化、智能化感知体系。系统以“空—海—水下”三维组网为基础，融合物联网、卫星通信、大数据与人工智能技术，为海洋牧场安全生产、生态环境保护、防灾减灾决策提供全天候、高精度、稳定可靠的数据支撑与技术保障。

系统采用分层架构设计，由立体感知层、数据传输层、云平台处理层、应用层（业务平台）组成。感知端涵盖海上浮标（核心），集成气象站（5参数）、波浪传感器、多参水质传感器、温盐深链、流速流向仪、水下视频监控等；水下摄像机等装备，实时采集气温、气压、风速风向、波浪、波浪、海流、水温、盐度、溶解氧、叶绿素等关键要素，实现从天空到海底的全域覆盖。

一、感知层

浮标：作为海基监测的核心载体，按牧场网格化布局布放，覆盖养殖核心区、航道周边及灾害敏感区域，直径3000mm-10000mm，采用太阳能+锂电池供电，可连续稳定运行6-12个月，具备抗风浪、防腐蚀、防水密封特性，适配远海、近岸各类海况。

传感器系统：浮标搭载的核心感知组件，集成气象、水文、水质多类传感器，具体涵盖：气象传感器：监测气温、气压、相对湿度、风速、风向、降水量、能见度，精准捕捉海面气象变化，为灾害预警提供基础数据；水文传感器：监测海表温度、盐度、波浪（波高、周期、方向）、海流（流速、流向）、潮汐、水位，掌握海洋动力环境变化；水质传感器：监测溶解氧、pH值、浊度、叶绿素a、氨氮等，实时掌控养殖水域水质状况，预防水质恶化引发的养殖风险。

摄像系统：配套搭载高清防水摄像头，分为水面摄像与水下摄像两部分，全面覆盖浮标周边全域场景：水面部分具备360°旋转、夜视、抗雾功能，实时拍摄浮标周边海面实景，可清晰捕捉养殖设施状态、海面船只活动、水体表面异常（如赤潮、油污）等场景；水下部分采用耐高压、防腐蚀水下专用摄像头，清晰监测水下养殖生物活动状态、水下设施完好情况、水体水下透明度及水下异常情况，实现“水面+水下”双重实景监测，为安全监管、养殖管控、异常处置提供全方位直观支撑。

二、传输层

近岸：5G/4G、电台。

远海：卫星通信（铱星、北斗短报文）。

协议：MQTT、Modbus、北斗报文，保障低功耗、高可靠、实时回传。

三、处理层（数据接收平台）

多源数据统一接收：搭建兼容多种传输模式（5G/4G、电台、铱星、北斗短报文）的统一数据接收端口，可同步接收感知层传输的各类异构数据，包括传感器实时数据（气象、水文、水质）、水面/水下摄像画面、设备运行状态数据等，支持多端口并行接收，确保数据接收不卡顿、不丢失，适配牧场多浮标、多设备同时传输的场景。

数据解码与格式标准化：对接收到的原始数据进行自动解码，针对不同传输协议、不同设备类型的数据（如MQTT协议传输的传感器数据、北斗报文传输的短字节数据、摄像设备传输的视频流数据），进行格式标准化处理，将各类异构数据转化为统一规范的数据格式，便于后续质控、分析与分发，解决多设备数据格式不统一、无法协同处理的问题。

数据存储与备份：采用“本地实时缓存+云端长期存储”的双重存储模式，本地缓存用于临时存储实时接收的数据，防止传输中断、平台异常导致的数据丢失；云端存储用于长期存储历史数据，支持按时间、点位、数据类型分类存储，可灵活设置存储周期。

四、应用层

实时监测应用：搭建PC端管理平台与移动端App，管理人员可随时随地查看牧场全域监测数据：包括各浮标点位的气象、水文、水质实时数据，高清摄像实景画面，设备运行状态等，实现牧场环境、设施的全方位远程监控。

智能管控应用：联动海洋牧场养殖设施、管控设备，实现智能化管控；根据气象预警信息，提醒管理人员提前做好养殖设施加固、捕捞作业调度；通过摄像画面与AI识别，实现船只入侵、非法作业等行为的自动告警，保障牧场水域安全。

决策支撑应用：基于处理层的历史数据与分析结果，为牧场管理提供数据驱动的决策支撑：包括养殖计划制定（根据水质、气象规律优化养殖品种、养殖周期）、设备运维计划（根据设备运行数据预判故障、安排检修）、防灾减灾方案优化（结合历史灾害数据调整预警阈值、处置流程），推动海洋牧场从“经验管理”向“精准决策”升级。

数据追溯应用：支持所有监测数据的历史回溯与导出，可按时间检索相关数据，一方面用于养殖产品溯源，保障产品安全；另一方面用于总结管理经验、优化系统模型，提升系统整体监测与管控能力。