船載海洋水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及海水水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其適用于船載無人值守在線自動海水水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化發(fā)展，近年來排入海洋的污染物持續(xù)增加，造成大面積近海海洋水質(zhì)環(huán)境變差，給海水養(yǎng)殖、海洋旅游等海洋產(chǎn)業(yè)造成難以彌補的損失。
[0003]海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測在開發(fā)海洋資源、預(yù)警海洋水質(zhì)災(zāi)害、保護海洋水質(zhì)環(huán)境等方面都有著重大意義。開展海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測將為了解海洋環(huán)境污染程度，進一步實施海洋保護措施提供有效技術(shù)支持，海洋水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供多要素、多學(xué)科的長期、綜合、實時觀測，可以應(yīng)用于包括基礎(chǔ)科學(xué)研宄、資源與能源、勘探開發(fā)利用、災(zāi)害與環(huán)境保護、航海等多方面研宄領(lǐng)域，以滿足國家海洋安全最基本的海底、水體和海面各種要素的需求。
[0004]目前用于海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測手段主要有現(xiàn)場人工采樣、專用監(jiān)測船、浮標原位監(jiān)測。這3種方式分別存在以下缺點:①現(xiàn)場人工采樣需要人員到監(jiān)測點將水樣取回試驗室檢測，大范圍的海域水質(zhì)監(jiān)測將耗費相當(dāng)多的人工；②專用海洋環(huán)境監(jiān)測船數(shù)量少且運行費用高，采樣能力不足，監(jiān)測頻率較低，水質(zhì)監(jiān)測實驗室的監(jiān)測儀器設(shè)備老化，大型分析儀器配備不平衡，機動監(jiān)測能力不足，移動水質(zhì)分析監(jiān)測實驗室配備數(shù)量極少，導(dǎo)致現(xiàn)場監(jiān)測能力低下，自動水質(zhì)監(jiān)測站數(shù)量較少，缺乏自動測報的能力；③監(jiān)測浮標長期工作在海水中，受惡劣海洋環(huán)境影響，需要頻繁維護。以上技術(shù)顯然無法滿足海洋環(huán)境保護對高效和大范圍水質(zhì)監(jiān)測手段的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的海洋水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測能力不足、缺乏自動測報能力的問題，提供了一種船載海洋水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]一種船載海洋水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括岸上數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)安裝在船舶上，所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)測量的海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)通過公用無線網(wǎng)傳輸?shù)桨渡蠑?shù)據(jù)中心，所述岸上數(shù)據(jù)中心對海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)進行存儲及共享。
[0008]本實用新型的有益效果:本實用新型基于無線網(wǎng)絡(luò)的海洋水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了海洋水質(zhì)的實時大范圍監(jiān)測，增強了對海洋生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測和預(yù)警能力。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型實施例的組成示意圖。
[0010]圖2為本實用新型實施例的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)管路原理示意圖。
[0011]圖3為本實用新型實施例的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)自動控制工作流程圖。
【具體實施方式】
[0012]一種船載海洋水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括岸上數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)安裝在船舶上，所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)測量的海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)通過公用無線網(wǎng)傳輸?shù)桨渡蠑?shù)據(jù)中心，所述岸上數(shù)據(jù)中心對海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)進行存儲及共享。
[0013]為實現(xiàn)系統(tǒng)自動傳輸數(shù)據(jù)并提高海水水質(zhì)測量精度，減小測量誤差，所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)集成水質(zhì)測量儀器、控制單元、管路單元、GPS和無線通訊機，所述水質(zhì)測量儀器的傳感器部分浸入式安裝到管路單元中。
[0014]為減小上次海水水質(zhì)測量對下一次水質(zhì)測量的影響，在海水水質(zhì)測量完成以后，采用淡水對管路單元和水質(zhì)測量儀器進行清洗，淡水來源于船上高壓淡水管路，所述管路單元包括海水管路、淡水管路、主管路和消氣泡罐；所述海水管路入口與船舶進水口連接；淡水管路的進水端與船上高壓淡水管路連接；所述海水管路出口和淡水管路出口通過電動三通閥與主管路連接；所述消氣泡罐連接在主管路上。
[0015]為避免海洋微生物和其它物質(zhì)附著到水質(zhì)測量儀器的傳感器表面影響測量精度，在現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)工作時應(yīng)始終保持海水在管路內(nèi)部勻速流動。為此，優(yōu)選在所述海水管路入口設(shè)置海水泵，所述海水管路中設(shè)置過濾器。
[0016]在一些特殊情況下，自動測量的海水水質(zhì)有可能存在測量不準確的情況，因此必須能夠?qū)ψ詣訙y量的海水水質(zhì)進行復(fù)檢，為此，優(yōu)選在現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置水樣采集貯存器，所述水樣采集貯存器設(shè)置在消氣泡罐底部。
[0017]為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動傳輸和接收，所述岸上數(shù)據(jù)中心配備數(shù)據(jù)收集計算機，無線通訊機，數(shù)據(jù)服務(wù)器和路由器。
[0018]一種船載海洋水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的工作方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0019](a)岸上數(shù)據(jù)中心通過公用無線網(wǎng)絡(luò)將待監(jiān)測水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度傳輸?shù)桨惭b在船舶上的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)；
[0020](b)所述現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)隨船舶駛至待監(jiān)測水質(zhì)的海域；
[0021](c)測量流程:海水通過海水管路進入現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，由水質(zhì)測量儀器對海水水質(zhì)進行測量；
[0022](d)數(shù)據(jù)傳輸流程:現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的無線通訊機將海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)通過公用無線網(wǎng)傳輸?shù)桨渡蠑?shù)據(jù)中心；
[0023](e)清洗和反沖流程:電動三通閥切換到淡水管路與主管路連接，淡水先通過淡水管路進入主管路，對主管路和水質(zhì)測量儀器進行清洗，繼而電動三通閥切換到淡水管路與海水管路連接，淡水通過淡水管路進入海水管路，對海水管路進行反沖清洗；
[0024](f)現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)接收下一待監(jiān)測水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度，并隨船舶駛至下一待監(jiān)測水質(zhì)的海域。
[0025]船載海洋水質(zhì)在線監(jiān)測的系統(tǒng)，由多種水質(zhì)測量儀器、控制單元、管路單元、GPS接收機、無線通訊機和定時水樣收集貯存器組成。在船舶航行中，系統(tǒng)從船舶進水口直接抽取海水。系統(tǒng)以水質(zhì)測量儀器為核心、應(yīng)用計算機軟件，自動控制和無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)了基于航線位置和事件的控制調(diào)度，管路系統(tǒng)的自動運行、多種參數(shù)水質(zhì)測量、水樣收集貯存、清洗和反沖、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽哂凶詣踊潭雀?、?shù)據(jù)質(zhì)量復(fù)檢、運行成本低的特點。在民用船舶上安裝應(yīng)用，大范圍實時在線監(jiān)測海洋水質(zhì)環(huán)境。
[0026]所述管路單元現(xiàn)場管路系統(tǒng)設(shè)有海水泵，流量計、過濾器、消氣泡罐、電動三通閥、手動截止閥。海水管路入口與船舶進水口連接，直接取淡水管路直接與船上的高壓淡水管路相連，排水管路與船上排水管連接。
[0027]水質(zhì)測量儀器包括pH、溫度、鹽度、濁度和葉綠素傳感器、營養(yǎng)鹽分析儀和藻類分析儀。水質(zhì)儀器傳感器浸入管道中，且具有良好水密密封結(jié)構(gòu)。
[0028]系統(tǒng)還配備自動水樣采集貯存器，用于測量數(shù)據(jù)的真實性復(fù)檢。
[0029]控制系統(tǒng)由工業(yè)計算機通過PCI總線擴展的多種板卡，包括，多路串口卡或AD轉(zhuǎn)換卡采集水質(zhì)測量儀器和流量計數(shù)據(jù)，多路串口卡采集GPS接收機獲取地理位置信息、通過無線通訊機實現(xiàn)與岸上數(shù)據(jù)中心無線通訊。通過數(shù)字1卡實現(xiàn)對管路單元中海水泵、電動三通閥、自動水樣采集器的控制。
[0030]岸上數(shù)據(jù)中心通過公用無線網(wǎng)絡(luò)將待監(jiān)測水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度傳輸?shù)桨惭b在船舶上的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)；現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)隨船舶駛至待監(jiān)測水質(zhì)的海域；依據(jù)GPS信息判斷船的位置，在船舶到達工作點前，進入控制系統(tǒng)自檢檢查系統(tǒng)中電動閥的開啟狀態(tài)是否正常，然后依次啟動系統(tǒng)采樣、測量和清洗反沖流程。每個工作流程轉(zhuǎn)換期間通過電動三通閥的開啟切換實現(xiàn)流程轉(zhuǎn)換。
[0031]測量流程:電動三通閥保持海水管路和主管路進水口暢通，工業(yè)計算機控制海水泵從船舶進水口里取水，采用過濾器將海水中的沙粒等物質(zhì)濾除，海水的氣泡在管路中流動過程中從消氣泡罐上部溢流管排出。系統(tǒng)控制海水以穩(wěn)定的速度在管路中流動，為水質(zhì)測量儀器提供良好的測量條件，在水質(zhì)測量儀器測量的同時，通過工業(yè)計算