船載海洋水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其適用于船載無人值守在線自動(dòng)海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(bǔ)的損失。
[0003]海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)在開發(fā)海洋資源、預(yù)警海洋水質(zhì)災(zāi)害、保護(hù)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(cè)將為了解海洋環(huán)境污染程度，進(jìn)一步實(shí)施海洋保護(hù)措施提供有效技術(shù)支持，海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提供多要素、多學(xué)科的長期、綜合、實(shí)時(shí)觀測(cè)，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(hù)、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(cè)手段主要有現(xiàn)場(chǎng)人工采樣、專用監(jiān)測(cè)船、浮標(biāo)原位監(jiān)測(cè)。這3種方式分別存在以下缺點(diǎn):①現(xiàn)場(chǎng)人工采樣需要人員到監(jiān)測(cè)點(diǎn)將水樣取回試驗(yàn)室檢測(cè)，大范圍的海域水質(zhì)監(jiān)測(cè)將耗費(fèi)相當(dāng)多的人工；②專用海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)船數(shù)量少且運(yùn)行費(fèi)用高，采樣能力不足，監(jiān)測(cè)頻率較低，水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備老化，大型分析儀器配備不平衡，機(jī)動(dòng)監(jiān)測(cè)能力不足，移動(dòng)水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室配備數(shù)量極少，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)能力低下，自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站數(shù)量較少，缺乏自動(dòng)測(cè)報(bào)的能力；③監(jiān)測(cè)浮標(biāo)長期工作在海水中，受惡劣海洋環(huán)境影響，需要頻繁維護(hù)。以上技術(shù)顯然無法滿足海洋環(huán)境保護(hù)對(duì)高效和大范圍水質(zhì)監(jiān)測(cè)手段的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)能力不足、缺乏自動(dòng)測(cè)報(bào)能力的問題，提供了一種船載海洋水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]一種船載海洋水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括岸上數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在船舶上，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)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(duì)海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及共享。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型基于無線網(wǎng)絡(luò)的海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海洋水質(zhì)的實(shí)時(shí)大范圍監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)了對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的組成示意圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管路原理示意圖。
[0011]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)控制工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種船載海洋水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括岸上數(shù)據(jù)中心和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在船舶上，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)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(duì)海洋水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及共享。
[0013]為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)并提高海水水質(zhì)測(cè)量精度，減小測(cè)量誤差，所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成水質(zhì)測(cè)量?jī)x器、控制單元、管路單元、GPS和無線通訊機(jī)，所述水質(zhì)測(cè)量?jī)x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(cè)量對(duì)下一次水質(zhì)測(cè)量的影響，在海水水質(zhì)測(cè)量完成以后，采用淡水對(duì)管路單元和水質(zhì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)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(jìn)水口連接；淡水管路的進(jìn)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(dòng)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(cè)量?jī)x器的傳感器表面影響測(cè)量精度，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)始終保持海水在管路內(nèi)部勻速流動(dòng)。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(dòng)測(cè)量的海水水質(zhì)有可能存在測(cè)量不準(zhǔn)確的情況，因此必須能夠?qū)ψ詣?dòng)測(cè)量的海水水質(zhì)進(jìn)行復(fù)檢，為此，優(yōu)選在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸和接收，所述岸上數(shù)據(jù)中心配備數(shù)據(jù)收集計(jì)算機(jī)，無線通訊機(jī)，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(dòng)監(jiān)測(cè)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(cè)水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度傳輸?shù)桨惭b在船舶上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
[0020](b)所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨船舶駛至待監(jiān)測(cè)水質(zhì)的海域；
[0021](c)測(cè)量流程:海水通過海水管路進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由水質(zhì)測(cè)量?jī)x器對(duì)海水水質(zhì)進(jìn)行測(cè)量；
[0022](d)數(shù)據(jù)傳輸流程:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無線通訊機(jī)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(dòng)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(jìn)入主管路，對(duì)主管路和水質(zhì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行清洗，繼而電動(dòng)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(jìn)入海水管路，對(duì)海水管路進(jìn)行反沖清洗；
[0024](f)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收下一待監(jiān)測(cè)水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度，并隨船舶駛至下一待監(jiān)測(cè)水質(zhì)的海域。
[0025]船載海洋水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，由多種水質(zhì)測(cè)量?jī)x器、控制單元、管路單元、GPS接收機(jī)、無線通訊機(jī)和定時(shí)水樣收集貯存器組成。在船舶航行中，系統(tǒng)從船舶進(jìn)水口直接抽取海水。系統(tǒng)以水質(zhì)測(cè)量?jī)x器為核心、應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件，自動(dòng)控制和無線通訊技術(shù)，實(shí)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(dòng)運(yùn)行、多種參數(shù)水質(zhì)測(cè)量、水樣收集貯存、清洗和反沖、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，具有自?dòng)化程度高、數(shù)據(jù)質(zhì)量復(fù)檢、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。在民用船舶上安裝應(yīng)用，大范圍實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)海洋水質(zhì)環(huán)境。
[0026]所述管路單元現(xiàn)場(chǎng)管路系統(tǒng)設(shè)有海水泵，流量計(jì)、過濾器、消氣泡罐、電動(dòng)三通閥、手動(dòng)截止閥。海水管路入口與船舶進(jìn)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(cè)量?jī)x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(dòng)水樣采集貯存器，用于測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性復(fù)檢。
[0029]控制系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)通過PCI總線擴(kuò)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(cè)量?jī)x器和流量計(jì)數(shù)據(jù)，多路串口卡采集GPS接收機(jī)獲取地理位置信息、通過無線通訊機(jī)實(shí)現(xiàn)與岸上數(shù)據(jù)中心無線通訊。通過數(shù)字1卡實(shí)現(xiàn)對(duì)管路單元中海水泵、電動(dòng)三通閥、自動(dòng)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(cè)水質(zhì)海域的經(jīng)瑋度傳輸?shù)桨惭b在船舶上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨船舶駛至待監(jiān)測(cè)水質(zhì)的海域；依據(jù)GPS信息判斷船的位置，在船舶到達(dá)工作點(diǎn)前，進(jìn)入控制系統(tǒng)自檢檢查系統(tǒng)中電動(dòng)閥的開啟狀態(tài)是否正常，然后依次啟動(dòng)系統(tǒng)采樣、測(cè)量和清洗反沖流程。每個(gè)工作流程轉(zhuǎn)換期間通過電動(dòng)三通閥的開啟切換實(shí)現(xiàn)流程轉(zhuǎn)換。
[0031]測(cè)量流程:電動(dòng)三通閥保持海水管路和主管路進(jìn)水口暢通，工業(yè)計(jì)算機(jī)控制海水泵從船舶進(jìn)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(dòng)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(dòng)，為水質(zhì)測(cè)量?jī)x器提供良好的測(cè)量條件，在水質(zhì)測(cè)量?jī)x器測(cè)量的同時(shí)，通過工業(yè)計(jì)算