CN1884969A - 移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其*** - Google Patents

移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其*** Download PDF

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Abstract

一种移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其***，尤指一种以数据通讯技术结合载具，针对海上污染源发展情况监控的***，于近岸发生海水污染事件时，载具上GPS会解算及判断污染源发生的所在位置及时间数据，并以各类数字侦测器针对所需侦测的标的项目利用单芯片技术加以整合，藉由无线电传输***将数据传回，所得的数据经过处理后整合成为环境空间监测信息，再由MGIS***作决策分析。

Description

移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其***
技术领域
本发明有关一种移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其***，尤指一种以数据通讯技术结合载具，经由程序语言设计将所接收数据传至海洋地理信息控管中心，针对海上污染源发展情况进行平台化数据监控的***。
背景技术
地球有70％是海洋，是一切生命的起源，当然也拥有许多的资源可以利用，因此海洋的维护与永续经营是非常重要的，然而无知的人类却一直无情地糟蹋它，让许多邻近陆地的海水都受到了污染，使得当地的生态环境与渔业经济价值受到严重破坏。面临现今各国家环保意识的高涨，在对于海洋环境的维护上，许多国家均投入大笔的心力与财力，希冀能维持大海的原貌或减缓对大海所施加的伤害。
宏观世界的海水污染防治，是每一个国家共同的课题，若能有效的处理海水污染的发生或预防，就不会造成事件发生后的经济与生命的损失。
然而台湾过去数十年来发生最严重的海水污染事件是以1977年2月7号搁浅于台湾北部野柳外海新濑礁的布拉格油轮泄油事件。当时共泄出约1.5万吨的原油，污染的范围由石门到卯澳遍及台北县、基隆市与宜兰县约70公里的沿近海域，少数油块甚至漂到20海浬外的彭佳屿。油灾发生后对北部沿岸的生态及渔业资源渔港设施等造成重大伤害及损失，其中生态部份在数月内的浮游动植物生物明显减少，潮间带的生物包括海藻、虾、蟹、贝类及其它固着或行动迟缓的底栖动物的种类与数量有明显下降的趋势，因而造成社会成本重大的损失。
而后又于2000年1月14号，希腊籍三万五千吨的散装货轮阿玛斯号(AMORGOES)，在鹅鸾鼻外海触礁搁浅，船上所装载的一千五百吨燃油，约有一千一百吨外泄，由于台湾冬季强的东北季风的吹袭下，外泄的油污染，由龙坑生态保护区至鹅銮鼻的沿岸约三公里长的海岸线，同样都造成社会成本的损失。当时由于发生油污染事件无法迅速的应变，使得后续的处理变的更加的困难。
由于油料及石油对人们来说是生活中不可或缺的产品，溢油几乎是每天都在发生的，尤其使我们日常生活中高度依赖使用的油料或石油等。但因用油所造成的污染主要来源包括：
1、自然漏出。
2、海域油田的探勘与产生。
3、海域油井意外漏出。
4、油轮及卸油站在正常状况下的漏出。
5、沿海炼油厂的排水。
6、油轮意外事件的漏油。
7、降雨或落尘挟带油类。
而无论何种状态的油污染，其对于海洋生态环境均有至少如下的影响：
1、原油会减少透入水中阳光的强度，以及水中的溶氧量。此外，原油会使羽毛和鱼鳃失去功能，使得鱼和鸟类有可能因与原油直接接触而死亡；生态系因而遭受破坏或失去平衡。
2、近岸生物因食入或接触油污，而导致中毒死亡，包括浮游生物、甲壳类、鱼类、海鸟、海中哺乳类动物等，都是易于受害的生物。
3、油污的异味，混淆了海中生物的嗅觉，造成了觅食的障碍；而海面上覆盖的油膜也会阻碍水文循环及氧的循环，同样造成生态系的不平衡。
4、乌黑的油膜及死亡的海洋生物，造成了景观的恶质化；亦阻碍了人类及海洋生物在海洋中的活动。
5、油污中的异环状化合物会累积在生物体内不易释出，并造成食物链的放大作用，其最终的受害者将是人类。
因此，建构一套海水污染监控***，由无线即时报位***，可以知其污染范围及严重状况，做出适当的处理，以达到第一时间抢救的任务，而无须公务人员在灾难现场实施现况监控，提高海上工作的安全，以降低该污染事件的扩大确属必要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法及其***，可增加紧急应变时的能力及正确的判断，并预防监控时的不预期意外事件发生，增加处理污染事件时效与预先作业量能，期求提供紧急应变决策支持的模式，而将海水污染的伤害降到最低。
本发明进一目的在于针对海上油污染应急灾难所在位置与水文环境实施实时监测，并可推及日后的渔船自动识别***。
本发明的又一目的在于可进一步推行远距水文环境、污染应急监测及渔舶监控管理。
本发明的再一目的在于解决水文卫星遥测在时空、经费与云层遮蔽时的可行方案。
为实现上述目的，本发明提供的移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，至少包含以下步骤：
将移动式载具放入所需特定海域中，上述载具装设全球卫星定位***及外接侦测标的所需的多数侦测器；
以单片微机将上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以语言程序整合成数据串；
将上述数据串以无线传输方式，再由预设陆上基地台接收讯号后，转发至海洋地理信息***控管中心；上述海洋地理信息***控管中心进一步将上述数据串以平台化空间数据进行监控处理。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述载具为一浮标。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述载具为一监控船。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述空间数据包含海图的数化及全球卫星定位***坐标校正。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述海洋地理信息***进一步包括属性数据库的建立。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述属性数据库包括水深点，历年风向、风速及流向、流速数据库，并配合卫星遥测、实际观测实时性数据的输入。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以可视化程序语言整合成数据串，并经由计算机的串行接口作串行传输。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述可视化程序语言与电子表格应用格式结合供将数据平台化。
本发明提供的移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，包括：
可放入所需特定海域中的移动式载具，上述载具装设全球卫星定位***及外接侦测标的所需的多数侦测器；
可将上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以语言程序整合成数据串的单片微机；
将上述数据串以无线传输方式的无线传输设备；
用以接收上述无线传输设备讯号的陆上基地台；
海洋地理信息***控管中心，供接收上述基地台转发数据，并进一步将上述数据串以平台化空间数据进行监控处理。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述载具为一浮标。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述载具为一监控船。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述空间数据包含海图的数化及全球卫星定位***坐标校正。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述海洋地理信息***进一步包括属性数据库的建立。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述属性数据库包括水深点，历年风向、风速及流向、流速数据库，并配合卫星遥测、实际观测实时性数据的输入。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以可视化程序语言整合成数据串，并经由计算机的串行接口作串行传输。
所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述可视化程序语言与电子表格应用格式结合供将数据平台化。
附图说明
图1为本发明可行实施例***图；
图2为本发明海洋地理信息***建构图。
具体实施方式
本发明的新颖性及其它特点将于配合以下附图和较佳实施例的详细说明而趋于明了。
首先请参图1，于图示较佳实施例中，本发明监控***主要是将移动式载具10(如：浮标、监控船等...)放入所需特定海域中，载具10上加装全球卫星定位***11，可以确定出载具10的位置；利用所加装的各种数字式外接侦测器12，如：水质、水温、流向、流速-----等侦测器进行标的项目侦测，将当地环境所有必需的数据(如：气象，海象，水温，水质，GPS讯息等-------)，经由内部单芯片精简指令集(AVR，此图未示)做整合后，可通过全球数字化行动电话通讯***(GSM)或无线电(RF)***13，将数据以无线电数据传输方式传输出去，再由陆上基地台接收讯号后，转发至GIS***控管中心14以空间数据型态展示，经由决策***，采取适当的处理措施，下达指令，吩咐海上水文环境监测中心15前往灾害地点处理。上述以无线电数据传输方式传输的数据经处理后整合成为环境空间监测信息，再由GIS***作决策分析。
由于使用移动式载具10作为监测传输点涉及海洋地理信息***(MGIS)25的建构，于可行实施例中，如图2所示，本发明可由传统海图取得，并加以数化20，使海图数据具较符合真实世界形貌、较佳空间相位关系分析能力及较高精确度的向量。于可行实施方式中，可以利用两部高精度的GPS接收机，并配合一长期观测点为参考点，利用无线电技术，传输星历修正量给移动站，对海图范围内四点展开分布良好的凸角或助航设施进行单点测量，将所测得的点位纪录以后处理方式求出平均值与标准差，形成一GPS校正坐标***21，并提供海图校正的空间数据22。另外属性数据库23的建立，亦为十分重要的一环，诸如水深点数据库，历年风向、风速数据库及流向、流速数据库等，并配合卫星遥测、实际观测等实时性数据的输入，以强化海洋地理信息***25对信息取得及查询的功能。
于通讯整合上，本发明可通过VB(Visual Basic，可视化程序语言)进行数据整合，并经由每部计算机的串行接口(如RS-232)作串行传输。RS-232串行通讯是相当重要的一个接口，包括在PLC<ProgrammingLogical Controller，可程序逻辑控制器>、仪器的IO接口，或如全球信息网<WWW>时所需要的调制解调器<Modem>均以RS-232为媒介及进行数据的整合，由VB的程序设计通过串行通讯端口(如MSComm[3])控件可经由序列连接端口(Serial Port)传输和接收数据，使应用程序具有序列通讯的功能。
上述MSComm控件提供了下列两种方式来处理通讯：
1.事件驱动的通讯是处理连接端口的一种有效方法。在许多情况下，在事件发生时会被告知。例如，在RS-232脚位上，以Carrier Detect(CD，载波检测)或Request To Send(RTS)上有一个字符到达或一个变化，产生接收情形时，将可告知计算机已联机，亦可判断有无错误的发生。
2.您可以在程序的主要功能后，通过检查串口事件(CommEvent)属性的值来轮询事件和错误。如果应用程序不大，这种方法可能比较好。例如，对一个简单的电话拨号程序来说，并没有必要每接收一个字符时都产生事件，因为唯一须接收的字符就是调制解调器的「正确」响应。
本发明监控***即运用前述通讯控制，使***在时间的控制下，无限期的接收由RS-232传过来的数据，将数据以字符串型式整理，放置各定义的区块。
上述Visual Basic程序设计将数据字符串整合由于只是将数据封包，并无赋予各字符串的意义，然而希望数据可以在此***中所使用的各种软件中使用，故必须将数据平台化。于可行实施例中，本发明可通过VB与EXCEL(电子表格应用格式)作VBA(Visual Basic for Application)连结，数据放至于EXCEL工作表中的各字段，并赋予各字段的意义，使数据更具实用性与方便性。经过EXCEL数据平台化后，数据成为表格式，可使数据成为属性表，以代表数据对其他对象的属性意义，来使其它软件方便存取。
于可行实施例中，本发明GPS及经由预设于浮标10的各种侦测器针对所需侦测的标的项目所接收的数据可使用AVR单片微机将各项数据整合成一数据串，即可经由无线电***(RF and GSM)，将数据传传至GIS中心，而具有大量数据整合的功用。于较佳实施例中，上述单片微机可为渔业用浮标(Tuna Catch Buoy)AVR AT90S2313型微处理器，此类AVR具有相当多特点，含有多数通用缓存器及丰富指令集，并提供全套的程序***开发工具，包括：C翻译器、宏汇编器、ICE(程序除错/仿真器)，其程序亦可与AT90S系列兼容。
本发明因而形成一种三维移动式海洋环境地理信息***，结合无线电GPS浮标及单芯片程序，完成海上水文数据实时监测***，针对海上油污染应急灾难所在位置与水文环境实施实时监测，可增加紧急应变时的能力及正确的判断，并预防监控时的不预期意外事件发生，增加处理污染事件时效与预先作业量能，期求提供紧急应变决策支持的模式，而将海水污染的伤害降到最低。并可推及日后的渔船自动识别***。配合地理信息***强大的空间管理及时间分析能力，未来结合空间决策支持***将可广泛应用于各项海洋环境遥测、海上渔业事业发展上。本发明更可进一步推行远距水文环境、污染应急监测及渔舶监控管理上，将可提供贡献及经验，并解决水文卫星遥测在时空、经费与云层遮蔽时的可行方案。
以上所举实施例仅用为方便说明本发明并非加以限制，在不离本发明精神范畴，熟悉此一行业技艺人士所可作的各种简易变形与修饰，均仍应含括于本发明的申请专利范围中。

Claims (16)

1.一种移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，至少包含以下步骤：
将移动式载具放入所需特定海域中，上述载具装设全球卫星定位***及外接侦测标的所需的多数侦测器；
以单片微机将上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以语言程序整合成数据串；
将上述数据串以无线传输方式，再由预设陆上基地台接收讯号后，转发至海洋地理信息***控管中心；上述海洋地理信息***控管中心进一步将上述数据串以平台化空间数据进行监控处理。
2.如权利要求1所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述载具为一浮标。
3.如权利要求1所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述载具为一监控船。
4.如权利要求1所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述空间数据包含海图的数化及全球卫星定位***坐标校正。
5.如权利要求4所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述海洋地理信息***进一步包括属性数据库的建立。
6.如权利要求5所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述属性数据库包括水深点，历年风向、风速及流向、流速数据库，并配合卫星遥测、实际观测实时性数据的输入。
7.如权利要求1所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以可视化程序语言整合成数据串，并经由计算机的串行接口作串行传输。
8.如权利要求7所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控方法，其中上述可视化程序语言与电子表格应用格式结合供将数据平台化。
9.一种移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，包括：
可放入所需特定海域中的移动式载具，上述载具装设全球卫星定位***及外接侦测标的所需的多数侦测器；
可将上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以语言程序整合成数据串的单片微机；
将上述数据串以无线传输方式的无线传输设备；
用以接收上述无线传输设备讯号的陆上基地台；
海洋地理信息***控管中心，供接收上述基地台转发数据，并进一步将上述数据串以平台化空间数据进行监控处理。
10.如权利要求9所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述载具为一浮标。
11.如权利要求9所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述载具为一监控船。
12.如权利要求9所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述空间数据包含海图的数化及全球卫星定位***坐标校正。
13.如权利要求12所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述海洋地理信息***进一步包括属性数据库的建立。
14.如权利要求13所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述属性数据库包括水深点，历年风向、风速及流向、流速数据库，并配合卫星遥测、实际观测实时性数据的输入。
15.如权利要求9所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述全球卫星定位***及侦测器所接收的数据以可视化程序语言整合成数据串，并经由计算机的串行接口作串行传输。
16.如权利要求15所述移动式海洋地理信息海上水文环境监控***，其中上述可视化程序语言与电子表格应用格式结合供将数据平台化。
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