CN103267518A - 人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测*** - Google Patents

人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测*** Download PDF

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陈鹰
陈家旺
冷金英
樊炜
潘依雯
林杉
刘鸣洲
杨景
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Abstract

本发明公开了一种人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***。本发明由多个相同的监测单元组成，每个监测单元由系缆浮标体、仪器舱、数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块、天线、连接机构、剖面测量传感器组、承重缆线、传输电缆线、配重块和地面监控中心组成。系缆浮标体的上部安装有天线，内部为仪器舱，仪器舱内有数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块；系缆浮标体的下部通过连接机构和承重缆线的上端相连，承重缆线的下端和配重块相连，多个剖面测量传感器组布置在承重缆线上。本发明通过多种传感器可实现多参数监测；通过无线数据传输模块可实现实时监测。

Description

人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***
技术领域
本发明属于海洋环境监测技术领域。涉及一种人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***。
背景技术
自然上升流是一个关键的海洋物理过程，它可以把富含营养盐的深层海水带到中上层，使上升流地区的海洋初级生产力达到大洋的6倍，鱼类生产量达到大洋的75倍，使上升流区成为世界上海洋生产力较高的区域，这样一方面可以提高渔业产量，另一方面可以改善海洋生态环境。
人工上升流是一种地球工程方法，利用一些装置将深层温度较低且含有丰富养分的深层海水提升至表面，使上层含有较低营养盐的地区得到补充，形成上层和下层水的交换。目前人工上升流是国内外海洋科学研究的热点与前沿，但关于人工上升流以及如何监测和评价人工上升流的环境效应等方面的研究较少。人工上升流的监测要求其监测***能够对人工上升流引起原环境的流场、营养盐分布、溶解氧、pH值、化学耗氧量、叶绿素a等进行连续、实时和立体监测。
海洋环境监测技术长期以来主要是直接测量和采样后在实验室分析相结合的方法。目前监测站可周期性的采集一些数据，但测量参数主要是温度、盐度、溶解氧等，数据量有限，不能满足立体监测的要求；监测船可定点观测，但耗资巨大，不能满足长期观测的要求；卫星遥感监测的优点是监测范围大、全天候、图像资料易于处理和翻译，能够真实连续地进行定量监测等，但是重复观测周期长，空间分辨率低，因此受到了一定的限制。中国专利CN 201497507 U公开一种海洋要素全剖面监测***，由浮标观测装置和潜标观测***有机的结合起来，可以实现从海面到海底的观测，可以实现多参数的要求，但不满足横向分布的要求。中国专利CN 201397138Y公开一种极地近岸海洋环境实时监测***，通过电缆线传输电能和信号，能够连续实时地对极地近岸海域进行长期监测，但是需要近岸岸站实验室提供电能，且不满足横向布放的要求。由于人工上升流***离岸边较远，且需要横向和纵向的总体数据，因此以上两个专利不能很好地适用于人工上升流***。综上现有的监测方式难以满足人工上升流海洋环境实时、连续、立体、长期监测的要求，不能直接应用于人工上升流的海洋环境监测。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***。该***通过剖面传感器组上的多种传感器可实现多参数监测；通过无线数据传输模块可实现实时监测；通过电源模块的供电，可实现长期连续性监测；通过剖面传感器组的径向和横向分布，可实现立体监测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***，由多个相同的监测单元组成，每个监测单元由系缆浮标体、仪器舱、数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块、天线、连接机构、剖面测量传感器组、承重缆线、传输电缆线、配重块和地面监控中心组成。系缆浮标体的上部安装有天线，内部为仪器舱，仪器舱内有数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块；系缆浮标体的下部通过连接机构和承重缆线的上端相连，承重缆线的下端和配重块相连，多个剖面测量传感器组布置在承重缆线上，剖面测量传感器组通过传输电缆线与仪器舱内的数据采集和控制模块相连，数据采集和控制模块通过传输电缆线与无线数据传输模块相连，电源模块通过传输电缆线与数据采集和控制模块、无线数据传输模块相连，地面监控中心位于岸边，用于接收无线数据传输模块实时传送的测量数据；所述的剖面测量传感器组包括温度传感器、盐度计、深度传感器、浊度计、营养盐传感器、叶绿素a传感器、溶解氧传感器、pH计、化学耗氧量传感器中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
实现海洋环境多参数监测：剖面测量传感器组上安装有温度传感器、盐度计、深度传感器、浊度计、营养盐传感器、叶绿素a传感器、溶解氧传感器、pH计、化学耗氧量传感器等多种传感器，可进行多参数监测。
实现海洋环境实时监测：无线数据传输模块可通过无线通信方式把数据发送到地面的监控中心，可进行实时监测。
实现海洋环境连续监测：电源模块可为数据采集模块和无线数据传输模块供电，可进行长达数月的长期连续监测。
实现海洋环境立体监测：剖面测量传感器组可根据人工上升流影响范围要求和深度要求布置在人工上升流装置的横向和纵向上，可进行立体监测。
本发明能够实时连续地对人工上升流作用的海域进行长期的海洋环境多参数立体监测，快速、准确地获得与海洋环境相关的、多参数数据，揭示人工上升流海洋环境参数的时间和空间变化规律。
附图说明
图1 为人工上升流的海洋环境实时连续立体监测***的总体结构示意图；
图2为人工上升流的海洋环境实时连续立体监测***的数据流程图；
图中：1、人工上升流装置，2、配重块，3、天线，4、无线数据传输模块，5、仪器舱，6、剖面测量传感器组，7、传输电缆线，8、承重缆线，9、系缆浮标体，10、数据采集和控制模块，11、电源模块，12、连接机构，13、地面监控中心。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***包括人工上升流装置1、配重块2、天线3、无线数据传输模块4、仪器舱5、剖面测量传感器组6、传输电缆线7、承重缆线8、系缆浮标体9、数据采集和控制模块10、电源模块11、连接机构12和地面监控中心13。
系缆浮标体9的上部安装有天线3，内部安装有仪器舱5，下部通过连接机构12和承重缆线8的上端相连，承重缆线8的下端和配重块2相连，剖面测量传感器组6被固定在承重缆线8上，通过传输电缆线7和仪器舱5内的数据采集和控制模块10相连，数据采集和控制模块10通过传输电缆线7和无线数据传输模块4相连，无线数据传输模块4通过无线通信方式将数据采集和控制模块10处理后的数据发送给地面监控中心13，电源模块11通过传输电缆线7与数据采集和控制模块10以及无线数据传输模块4相连。剖面测量传感器组6布置在人工上升流装置的纵向和横向剖面上，其中在纵向上，剖面测量传感器组被固定在承重缆线上，可以根据深度要求布置多组剖面测量传感器组，形成测量传感器链；在横向上，可以根据人工上升流影响范围在横向布置多个测量传感器链，从而实现立体监测。
如图2所示，剖面测量传感器组6测得的数据通过传输电缆线7传送到数据采集和控制模块10，数据采集和控制模块10对数据进行处理后通过传输电缆线7传送到无线数据传输模块4，无线数据传输模块4通过无线通信方式把数据发送给地面监控中心13。每个测量传感器组6都对应着数据采集和控制***10的一个端口，可以明确的区分测得数据的空间分布，数据的延时性等可以忽略不计，因此也可以实现时间上的同步性。

Claims (1)

1. 人工上升流的海洋环境多参数实时连续立体监测***，由多个相同的监测单元组成，每个监测单元由系缆浮标体、仪器舱、数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块、天线、连接机构、剖面测量传感器组、承重缆线、传输电缆线、配重块和地面监控中心组成，其特征在于：系缆浮标体的上部安装有天线，内部为仪器舱，仪器舱内有数据采集和控制模块、无线数据传输模块、电源模块；系缆浮标体的下部通过连接机构和承重缆线的上端相连，承重缆线的下端和配重块相连，多个剖面测量传感器组布置在承重缆线上，剖面测量传感器组通过传输电缆线与仪器舱内的数据采集和控制模块相连，数据采集和控制模块通过传输电缆线与无线数据传输模块相连，电源模块通过传输电缆线与数据采集和控制模块、无线数据传输模块相连，地面监控中心位于岸边，用于接收无线数据传输模块实时传送的测量数据；所述的剖面测量传感器组包括温度传感器、盐度计、深度传感器、浊度计、营养盐传感器、叶绿素a传感器、溶解氧传感器、pH计、化学耗氧量传感器中的一种或多种。
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