精编完整版宁德师范学院服务海西建设重大项目可研报告.docx

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精编完整版宁德师范学院服务海西建设重大项目可研报告

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宁德师范学院服务海西建设重大（点）项目可行性研究报告

项目名称：

项目类型：

承担单位：

项目负责人：

合作单位：

宁德师范学院

二○一○年九月

项目摘要

据统计，到2010年底，宁德市渔业经济总量达到108.3亿元，水产品产量达63.98万吨，水产品出口量连续居农业各品种“龙头老大”的位置，拥有捕捞机动渔船2.1万多艘，为了更好地保护海洋环境和资源，宁德海洋与渔业局每年都要对多处指定海域实施渔船作业管理。

可知，对于以渔业为农业重头戏的宁德市，实施对渔船、渔船安全、海洋资源等信息化管理意义重大。

亟待建设和使用成本低、管理方便与快捷的信息管理系统。

根据实地调研和项目的需求情况，项目开发的主内容为：

1、根据GPS的定位数据在电子海图上进行渔船定位研究。

2、3G通讯环境下的视频、图片等多媒体对象的处理和传输的研究。

3、结合人工智能整合已有的GPS差分定位技术。

4、控制中心平台的研发。

5、3G手机模拟终端的应用程序开发，即在现有3G手机模拟终端环境开发满足上述2、3条内容要求的应用程序、一键报警、信息咨询、信息显示系统模块。

6、对宁德沿海及其它相关数据的分析与设计。

7、空间数据与属性数据的双向查询功能。

需重点解决的科学问题为：

1、如何使用GPS定位技术实现渔船在电子海图上的准确定位，GPS信号偶尔中断时结合人工智能等技术对的渔船定位的处理方法。

2、如何在3G无线通讯环境下保证视频和图片的传输质量、可靠性、画面清晰度和传输速度等方面。

项目预期的经济和社会意义重大，具体如下：

1、大大降低故障发生率，有力保障生命财产安全。

2、实现对渔船的动态监控，有效管理“禁鱼区”的作业渔船，有利于近海洋或河流资源的保护，从而降低海洋行政管理成本。

3、能加快对事件的发现、处理速度，提高的事件处理效率。

4、为解决海上交通纠纷提供有力的事故现场图片或视频证据。

5、为渔民和政府之间开辟一条新的信息咨询、信息发布的通道，加强它们间互动与联系。

6、系统的数据和管理有机结合，采用统一的后台体系，系统提供数据统计、分析功能，能为各类管理机构提供有效的渔业管理数据。

7、通过项目可以优化业务流程、降低管理成本，实现对系统更全面、更及时、更有效的监控、分析和利用，使管理者能迅速掌握信息，并对需求的变化做出反应。

8、对未来宁德渔业产业优化结构，加快城市化进程，促进一定范围内国民经济相关行业的全面发展，都有一定的积极意义。

一、项目建设基础

（一）实施本项目已具备的工作条件

1、项目承担单位

本项目由宁德师范学院计算机与信息工程系承担，由李豫颖副教授作为项目的总负责人，林宏康等项目成员担任项目具体的管理、设计与开发任务。

近年来，计算机与信息工程系引进一大批青年硕士研究生教师，他们具有扎实的专业理论知识和较强的科研与创新能力，其中大部分都主持或参与过各级科研项目，切身参加过多个具体的项目设计与开发，拥有丰富的项目实际开发经验。

申请者多年来从事计算机及数学专业教学工作，担任过系副主任职务，现担任计算机科学系学术指导组组长。

在主持课题研究中积累了课题组织及开发经验，在长期的教学和科研中形成了较强的研究能力，具有一定的团队组织管理能力及良好的沟通能力，能认真履行工作职责。

曾参加全国教育科学“十五”规划重点课题：

教育信息化理论与实践模式（编号AYA010035）之子课题——不同层次师范生信息技术能力培养研究。

主持安顺学院现代教育技术与基础教育新课程师资培养研究之子课题——计算机教育专业毕业生信息技术教学设计能力的培养。

独立完成安顺学院课题《计算机运用基础课程教学改革探索及实践》，并在省级及以上级别发表论文27篇，撰写专著两部。

本项目申报团队大部分成员有着非常丰富的各级项目研究与开发经验；此外，本团队于2009年度已有一项海上台风预警系统与搜救系统研究项目（属省自然基金项目（2009J01294）立项，经过一年半时间的项目调研、技术研究、项目设计与开发，积累了大量的类似项目研究和开发实践经验，这些都为本申请的课题的研究奠定了坚实的理论与开发基础。

项目成员中阮群生和张世良对该项目关键技术进行了前期研究，并开发了类似实验产品模型。

其中项目成员阮群生老师有着多年的企业一线实践经历，具有丰富的项目设计与开发经验，对项目整体设计与开发有着良好的开发进度和质量控制素养，其读研期间负责开发的《实时电子支付与财务结算系统》荣获江西南昌科学技术进步三等奖。

张世良老师有着较为丰富的GIS地理信息系统和其它应用系统的理论与开发经验，尤其是对地图和定位数据的处理有着较深入的研究，并取得诸多研究成果；成员毛雁明和杨惠玲对图像处理及算法和多媒体技术有较深入的研究，也具有良好的软件开发素质。

这些都为本项目重点解决的科学问题：

如何使用GPS定位技术实现渔船的海上准确定位，且当GPS信号中断时的处理方法；在3G无线通讯环境下保障视频和图片的传输质量可靠性、画面清晰和传输的速度；紧急情况预警视频的生成研究；遇险情况渔船联动互救机制的研究等奠定了基础。

2．工作条件

本单位实验条件良好，目前已具备先进的计算机设备和算计机多功能实验室，可以进行前期的模拟实验。

并且与宁德市气象局、宁德市海事局、宁德市海洋与渔业局、宁德市边防局、宁德移动公司等部门有良好的合作关系。

这些单位可以为我们提供实验数据和实验条件。

基本上能满足课题研究的要求和需要。

3．研究技术人员及协作条件

项目组成员的研究方向结构、研发经验、研究能力、年龄结构等形成了一支具有理论研究和项目开发实力的团队，也是一支颇具研发潜力的团队。

本项目组成员都参与过项目研究，有的参加过国家级项目研究，还有的主持过省级或校级课题研究，成员中有多位教师具有独立开发系统的经验，发表了计算机专业相关的较高水平的研究论文。

宁德移动公司将为本项目的研究和测试提供支持平台。

本项目组成员具有共同的项目研发目标，明确的任务分工，并具有团结协作的团队精神，这些都为完成本项目的研发提供了有力保障，项目组成员有能力完成本项目的研发。

2、项目合作单位

待写

（二）近五年来已承担的地、厅级及以上项目

序号

项目名称

起止时间

课题

负责人

课题来源

（三）本项目已形成的优势与特色

1、地域优势与特色

海峡西岸经济区，简称“海西”。

海峡西岸经济区是以福建为主体，面对台湾，邻近港澳，范围涵盖台湾海峡西岸。

2006年两会期间，支持“海峡西岸”经济发展的字样出现在《政府工作报告》和“十一五”规划纲要中，海峡西岸将形成规模产业群、港口群、城市群，成为中国经济发展的发达区域。

宁德市位于福建省东北部，海域广阔，优良港湾众多，海港优势突出。

全市拥有岛屿307个，占全省岛屿总数的21.3%。

海洋水域面积44565.8平方公里，占全省海域总面积的35.63%，至去年底，宁德市渔业经济总量达到108.3亿元，水产品产量达63.98万吨，分别实现了21%、1%的年均增长，渔业产值在大农业中的比重长期保持在40%左右，水产品出口量连续居大农业各品种龙头老大的位置，渔民人均纯收入比农民人均纯收入高出19%，拥有捕捞机动渔船2.1万多艘，为了更好地保护海洋环境和资源，宁德海洋与渔业局每年都要对多处指定海域实施渔船作业管理。

可知，对于以渔业为农业重头戏的宁德市，实施对渔船、渔船安全、海洋资源等信息化管理意义重大。

2、学科发展优势与特色

1、采用3G通信，在进行视频信息下载时应用流媒体技术，按照网络端到端的包交换流媒体服务（PSS:

PacketSwitchedStreamingService）框架规范，对视频、音频等多媒体对象及其传输进行综合处理，从而达到3G终端手机能够同控制中心互发视频目的，这一技术的实现能够推进利用3G无线网传输视频、图片等大容量对象的技术在海上应用领域的发展，拓展了3G手机终端产品的应用领域。

2、根据渔船定位分布数据，为当地管理部门及时了解宁德市渔船作业情况，为海洋渔资源合理开发和保护提供科学的决策依据。

3、在研究的基础上，后期做产品，可用于宁德近海和内海的各类渔船作业预警和联动互救工作，待系统产品成熟和运行稳定时，可向海西其它地方推广。

4、对陆地上相关系统产品的研发具有一定的参考价值。

3、科研成果转化及服务产业的优势

根据在宁德相关部门的实地调研得知，2009年宁德市拥有海洋捕捞机动渔船2.1万多艘，近年来全市渔业海难事故年发生率20~30起，这其中多起事故是由相互碰撞导致的，年死亡（含失踪人数）10~30人，经济损失234~800.9万元。

通过对近年来渔船海难救助案件分析发现，导致这些事故发生没能得到很好救助的原因，除了海上自然条件、渔船自身性能不佳及渔民群众安全意识不足外，综合渔政部门参与海难搜救情况及事后对海难事故生还者的问询情况发现，求救通讯线路不能通畅，不能提前告知船主险情，无法及时报告准确位置及险情是导致搜救力量经常找不到发生海难的渔船和坠海船员以至于造成渔民死亡（失踪）的主要原因。

此外，宁德海洋渔业管理部门每年都要花费大量的人力和物力对禁捕区进行巡视管理，但仍然会有一部分渔民前往禁捕区偷偷捕捞，造成海洋资源的部分破坏，据初步统计政府管理成本达100多万，海洋资源损失无法估计。

本科研项目的成果转化能够较好地解决上述问题，提前告知渔船部分险情，能够准确通知海事管理出事渔船的发生地、事故现场视频等参数，动态、实时地观测渔船的运行状态，也可报警和显示是否有渔船进入禁捕区非法捕捞，并能够显示非法船只的详细资料。

同时，渔民也能够较好了解、咨询相关的渔业信息。

从而为相关部门提供了一条方便、快捷地实现海上渔船和渔民的信息化管理途径。

二、项目建设目标

（一）需求分析

依据我们在宁德相关部门和实地调研，业务需求用户主要是海事相关部门和渔船船主两大类，海事相关部门的业务需求归整如下：

（1）能够把遇情预报或其它重要信息通过无线网络及时、准确地发送至给渔船的3G手机终端。

（2）当在海域中航行的两只或多只渔船相隔的直线距离达到警报范围时，系统能够自动发出警报，生产警告险情的具体内容并能给处于危险的渔船发出警告。

（3）险情发生后，人工在输入一些必要的参数后，系统能够根据数据库中相当的历史信息，自动生成搜救方案以提供实施搜救的辅助决策。

具有智能搜索遇险海域附近的渔船能力，并能够具有通知渔船通知前往事故发生地联动互救的功能。

（4）监控中心可查询船只的相关属性和运行状态参数等。

（5）在监控中心平台上能够对某只渔船进行锁定观察、查询状态、发送信息。

（6）在一定时间内，有关人员在监控中心能够对渔船已经走过的航线或视频信息进行无限次轨迹回放和查询

（7）监控中心平台能够实时反映海面上船只运行的轨迹和运行状态。

（8）参数设置：

设置船舶的长、宽、吨位、船主的相关资料和其它辅助的参数等功能。

3G定位手机持有者（主要是渔船船主，以下简称终端）的需求归整如下：

（1）当渔船遭遇险情时，终端可向陆地上服务监控中心端按下一键紧急呼救。

（2）终端能够短信或在线方式进行信息咨询。

（3）终端能够接收、查看服务端下发的各种信息、险情等多媒体对象。

（4）终端能够查询终端所在的渔船所处的海面位置信息。

（5）终端能够拍摄渔船及附近环境的动态视频并可实时上传至监控服务中心。

对应业务关系实例图如下所示：

图1监控管理员处理险情预警、其它信息的使用实例

图2监控管理员处理碰撞预警视频的使用实例

图3监控管理员处理搜救方案的使用实例

图4监控管理员处理联动互救的使用实例

图5监控管理员查看相关信息的使用实例

图6监控管理员锁定船只的使用实例

图7监控管理员执行船只航行轨迹回放的使用实例

图8监控管理员在中心平台上查询所有或部分船只航行状况的使用实例

图9管理员设置各种参数的使用实例

图10监控管理员处理接收船只上传视频的使用实例

图113G手机船主向监控中心呼救的使用实例

图123G手机船只处理视频的使用实例

图133G手机船只查询航行位置的使用实例

（二）本项目国际最新研究进展和发展趋势，国内研究现状和水平分析

目前国内外在渔船预警和海上搜救方面都做了大量的研究。

在大农业中，我国渔业是市场化发展较早的行业，信息化起步也较早，上世纪90年代，通信、电子计算机技术都逐步在渔业推广应用近几年，各级渔业部门为加强渔业管理，积极推进渔业信息化工作，加大。

随着国家“村村通”工程的不断入实施，渔区通信设施不断得到加。

近年来，各级政府不断加强了海渔船通信的建设，农业部根据海洋业特点，提出建设全国海洋渔业安通信网，投资建设了短波网14座岸，升级改造了传统渔业专用超短波78座岸台（全国近海渔业安全通信网），建设了全国海洋渔业船舶船位监测网络平台，提出了海洋渔业CDMA通信系统建设规范。

各地也结合本地实际，开展了海洋渔业通信网络建设。

目前，全国沿海基本搭建了以全国海洋渔业安全通信网为平台融合传统短波、超短波通信和卫星移动通信等现代通信方式的海洋渔船安全通信保障体系，大大提高了海上作业渔船与陆地通信水平。

虽然我国的渔业信息化取得了一定的进展，但总体上，我国渔业信息技术的研究和应用与发达国家相比与其他行业相比、与农业信息化相比还有很大差距。

主要体现在信息基础设施尤其是海上通信设施落后，信息化制度不完善，渔业信息标准没有建立，应用开发分散，数据库数量和质量不高，资源分割难于共享；先进的信息技术远未在渔业生产充分利用同时低水平重复建设严重；水产品市场信息网络不健全，电子商务尚未充分发展，渔业电子政务水平还要提高，建设和管理经费不足；信息管理人员整体素质不高，人才匮乏，渔民应用信息技术能力不强等[1][2][3][4]。

由于对海上搜救快速性的要求日渐提高,文[5]研制了水下失事声信标快速定位系统，介绍了GPS高精度时钟在定位系统中的应用，包括对无线通信链路的同步和水声信号时间测量的同步。

详细介绍了GPS时钟同步在Windows和DSP两种不同平台上的具体实现方法。

为提高海上搜救的准确性和效率,文[6]通过计算海流、风生流、风压差等对搜寻目标的影响，预测搜寻基准，并考虑位置总或然误差、可用搜寻力量和覆盖因数等,对搜寻辅助系统中的关键部分——搜寻区域确定进行研究,并建立搜寻区域确定模型，编制相应计算机辅助程序，最后用实例验证了该方法的准确性。

文章[7]针对海上搜救仿真这种典型的综合仿真系统的特点，以降低综合仿真系统的复杂度和研发费用，并且提供最大程度的辅助决策支持为目的，提出了包括仿真建模结构、拉制结构和智能模型的基于Multi一Agent的复杂系统智能仿真方法。

基于Multi一Agent的综合系统智能仿真体系结构引入了一种新的建模与仿真的思想和方法，从而形成了一套独特的仿真建模体系结构，提高了建模与仿真的通用性、可重用性、互操作性以及计算机仿真技术的辅助决策能力。

LiR和Saxena系统地阐述了GIS在陆地和海洋应用中的重要差别,并给出了夏威夷BigIsland附近海域的集成GIS系统[10]；Mason等阐述了利用GIS将遥感数据和实测数据结合起来解释中尺度海洋特征,并进行气候变化预测[11]；Wright等讨论东太平洋洋中脊的地质解释时，使用了GIS进行数据处理、分析和制图[12]。

1999年TaylorandFrancis出版了MarineandCoastalGeographicalInformationSystem一书，内容包括海洋数据的表达、分析与可视化等。

欧洲北海InterregIIc计划所支持的SEAGIS工程开发了一个基本的基于GIS的海洋带管理和规划系统框架,促使GIS逐步成为一个有用的海岸带管理决策支持工具[13]。

美国夏威夷大学的太平洋制图中心为开发、管理和发展美国太平洋岛屿的专属经济区而设计和开发了一个集成的海洋信息系统[14]，该系统着重开发了空间海洋数据的处理、GIS和制图系统的集成、三维数据结构、海洋数据的模拟和动态显示等功能。

第三代移动通信已成为移动通信领域的热点。

由于移动通信在信息时代的重要地位，发达国家的政府及电信制造商和运营商均积极参干标准制订和研发工作，并提出了多种无线传翰技术方案以期占据竟争的有利位置。

国际上对第三代移动通信系统技术的研究又以北美、欧洲、日本和韩国为典型代表。

与亚洲和欧洲的移动通信发展相比，北美的移动通信发展有以下几个特点：

1）由摸拟至数字的演进过程发展较慢；2）业务较为单一，主要业务为话音业务，大多数运营商不提供短消息业务、预付费业务、Internet业务等；3）挂盖不理想，话音质量不高；4）手机款式陈旧；5）标淮化程度不高，在国际上其他国家漫游较为困难，产生这种现象的原因除了北美有线电话较为发达，文化背景与亚洲和欧洲地区不同之外，还与政府管制较为宽松及运营商所柔取的竞争策略（以价格竞争为主）有关。

综观国内相关系统，目前市场上的监控系统普遍采用CDMA或GPRS通信模式，系统终端和后台监控系统通过短消息等方式实现通信联系，有限的数据传输制约了终端功能的扩展。

另外，由于无线网络带宽比较小，很难实现视频的传输。

随着3G网的高速发展，数字化视频监控系统会逐步取代或更新换代于传统的模拟监控系统，不但在远程视频传输质量而且在应用环境与功能上得到不断的提高与增强。

同时随着社会环境的不断变化，人们对移动监控的要求越来越强烈，如随机突发事件的监控、基于位置的环境信息服务。

根据目标移动终端的位置,提供目标移动终端周围的环境信息，包括：

导航地图、天气预报、渔船和控制中心等移动用户需要获得的环境信息服务。

3G通信技术为台风预警和移动监控提供了实现的可能。

采用3G通信数据传输的优点有：

高速传输、快速登录、费用低廉、永远在线等。

3G模块有效解决了现有产品普遍采用GSM/GPRS（2G/2.5G）所带来的信息传输瓶颈问题。

使得大量数据实时传输成为可能，从而使得系统终端的功能更加强大[15]。

采用3G、GIS、GPS的3S技术是未来近海域无线网络环境传输大容量多媒体的重点研究领域。

参考文献：

三、项目建设任务

（一）研究方向

1、利用开源项目MapServer构建GIS引擎，运用GIS引擎搭建WebGIS平台，满足在电子海图上执行放大、缩小、平移和属性查询等操作。

利用Lucene对空间数据库里的属性数据建立索引数据库。

2、GPS海上定位时，可能会出现GPS信号中断的情况，根据渔船的航道和方向进行线性插值数据补偿，在当前行使方向上用线性插值预测的方法，直到接收到正确的GPS数据点为止。

同时，尝试在终端安装软件Agent，利用Agent的自治性（autonomy）、社会性（socialability）、反应性（Reactivity）和主动性（Pro-activeness）,通过传感器感知环境并通过效应器作用于环境,对中断的信号进行推理，作出合理准确的推断。

3、研究在3G无线通讯环境下的视频的传输质量、速度及流量的控制算法和机制，视频、图片等大容量信息对象的压缩与减压缩处理。

（二）体制和运行机制创新

1、将当前最先进的3G通讯技术和GPS卫星差分定位技术，在国内，首次提出应用这两种技术应用于渔船预警和联动搜救解决方案中。

2、GPS海上定位时，当出现GPS信号中断的情况下，尝试在终端安装软件Agent，利用Agent的自治性（autonomy）、情境性（situatedness）和适应性（flexibility）,通过传感器感知环境并通过效应器作用于环境,对中断的信号进行推理，作出合理准确的推断。

3、以3G手机作为终端平台，充分利用现有的通讯资源完成终端向服务端传送渔船周边环境视频，同时与搜救中心进行实时视频交互，以使搜救中心能及时准确地实施搜救的功能，能大幅降低系统的使用成本和产品的实用性，从而提高了系统产品使用的可行性。

（三）本项目在学科建设、人才队伍建设等方面的计划和基本措施

依托本项目的建设，为计算机与信息系的软件工程、通讯、嵌入式方向学科和人才队伍的建设提供一个良好的实践环境和契机，为本系的本科专业设置奠定基础，具体计划和措施如下：

1、通过本项目的具体设计与实施，拟重点培养2-3名软件工程方面教学与科研人才，初步培养3名通讯领域的专业教师，初步培养2-3名嵌入专业教师。

2、提升软件工程、通讯、嵌入的教学科研建设水平，增强上述三个领域的科研实力，着力构建项目的实验环境，为本系后续软件工程、嵌入式方向的升本专业辅设道路。

（四）本项目主要建设内容与国内外相比较的特色和取得重大突破的可行性分析

目前，国内外类似的项目建设的依托通讯环境主要有两种：

一种是斥巨资建设海上通讯无线专用线网络，这种方案的建设与使用成本都非常高，加大系统的建设难度与渔民使用成本，另外一种是利用通讯公司的二代GPRS无线网络，这种通讯环境选反方案缺点是数据传输速度慢，无法完成视频的传输，此外，一般还需另外开发船载终端，而价格不菲。

鉴此，随着我国3G网络迅速普及，本项目充分利用3G无线通讯环境和现有3G手机终端，完成视频、图像大容量对象的生成、存储、传输等任务，降低系统的建设和渔民使用成本。

采用3G通信数据传输的优点有：

高速传输、快速登录、费用低廉、永远在线等。

3G模块有效解决了现有产品普遍采用GSM/GPRS（2G/2.5G）所带来的信息传输瓶颈问题。

使得大量数据实时传输成为可能。

从而使得系统终端的功能更加强大。

福建省各地区、市沿海3G网络的建设速度较快，到2010年8月底，福建沿海地区3G网络覆盖率达80%，随着3G网络系统的不断建设，3G网络的覆盖率将越来越高。

综上所述因素，都为本项目的实现提供了可能。

四、项目预期成效

项目形式系应用性成果，主要应用目标是海上渔船和海事相关管理部门。

预警和搜救系统实验模型产品一套（包括服务器监控中心平台和3G模拟手机终端平台两大部分），项目开发文档一套，结题报告一份，学术研究论文4至6篇。

开发的实验产品能够为实际使用产品的研发提供直接的技术参考或借用，研发成果能较好转化为地方经济和社会效益，首次在类似项目的海上信息系统中结合3G无线通讯网络、GIS、GPS的三大技术，为海上渔船信息管理开辟新的途径；另外，能够为陆地上类似产品的研发提供较好的参考价值。

同时，通过项目的实际研发，能够带动本系的通讯、软件工程、嵌入式方向的学科和人才建设。

五、项目建设资金预算及主要用途（待定）

总投资

9万

申请科技厅

资助

合计

其中

2009

年

2010

年

2011

年

7万

2万

3万

2万

其他经费来源

合计

其中

其他部门拨款

单位配套

贷款

其他

2万

2万

注：

本项目若获经费资助，超出省基金项目资助部分学校给予资助。

经费支出预算

科目

总投资预算数

总投资预算计算依据

经费支出定义

1、设备费

　5万

　4万

是指在项目研究开发过程中购置或试制专用仪器设备，对现有仪器设备进行升级改造，以及