[发明专利]近海海洋底层缺氧现象实时监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋监测系统，特别是一种近海海洋底层缺氧现象实时监测系统，主要应用于实时、准确地监测近海海洋底层与缺氧现象密切相关水质参数数据等。

背景技术

海洋底层海水溶解氧含量值≤2mg/L的水体缺氧现象，已成为全球主要的生态与环境问题之一。近海特别是河口区域，大量营养盐和有机质的输入一方面容易引发赤潮，另一方面快速消耗了下底层海水中的溶解氧，其浓度逐渐降低后形成“低氧区”，严重的形成“缺氧区”，又被称为“死亡区”，不但鱼、虾和贝类无法在这些区域存活，就连海草也难以幸存。据联合国环境署统计，从70年代以来，海洋“死亡区”的数量和面积都在扩大，2004年估算全球共有149个“死亡区”，而到了2006年，这个数字已经上升到了200个，两年增加了近30％。为此，环境署于2006年10月19日呼吁全世界沿海国家必须采取措施控制陆源污染，以遏止“死亡区”增多的势头。我国的长江口和珠江口就在新增的名单之列。所以，迫切需要发展针对缺氧现象的有效监测手段，以使我们在了解缺氧现象发生机理的基础上，采取有效防治措施。

海洋浮标监测是现今世界上最有效实时获取数据的测量方式，卫星、无线电、手机等通讯技术的快速发展，建立实时远程海洋监测系统越来越多地成为海洋科学考察的首选方案。但监测数据从海洋表面发送至陆地前，首先需要将数据从水下实时传输至海面，现有的近海实时监测主要集中在海水中上层，对下层特别是底层的实时观测极少涉及，一是因为在常规的浮标监测系统中，一般都采用布放电缆将测量传感器采集的数据从水底传输至水面，在这样的工作方式下，电缆容易发生缠绕、拉拽从而出现损坏，在海洋中是极不安全，也无法长久运行的；二是因为海洋监测系统特别是底层监测系统，其布放、运行及回收成本很高，而且无法获取太阳能，其运行时间受电池容量严重限制。所以迄今为止，不管是国际上还是我国已有的海洋环境监测网，都未能普遍对水体缺氧这一严重的生态与环境现象进行长期连续的有效实时监测。

鉴于现有技术的监测手段和水平，针对近海海洋底层缺氧现象的监测系统，需具备以下特点：(1)使用安全和方便，避免使用电缆进行数据从海底至海面的实时传输；(2)功耗低，一则工作于海底的监测系统不宜体积过大，不然在布放、回收过程都会带来更多风险，所以所带电池容量自然不大，二则系统工作时间尽量长可以减少布放和回收的次数，从而减小风险和成本，这就要求系统的工作功耗尽可能降低；(3)抗干扰性强，缺氧现象涉及海洋物理、化学和生物多个过程，需要携带多种传感器进行数据监测，系统工作仪器较多，须确保各个仪器相互独立工作，避免相互干扰，提高系统工作的可靠性和稳定性；(4)可扩展性好，海洋传感器监测技术发展很快，系统须具有一定的扩展性和兼容性以更好地实现对缺氧现象的监测；(5)数据准确安全，监测数据准确是我们了解、研究缺氧现象的基础条件，而且须确保数据在传输过程中的安全。

CN1744143A《一种海洋水域传感器网络监测系统》，公开了一种基于无线数据传输方式的网络监测系统，它主要由计算机、基站和在线监测节点组成，在各自的程序控制协调下，通过无线收发接口互连组成。基站与监测节点之间和监测节点相互之间的互连路径，是通过节点互动的路由发现，实时实现自组织网络的形成。它可实时监测海洋水域的水质、温度、海浪等情况，但它的使用范围局限于海水表层，未涉及海洋水下特别是底层的数据监测和传输。CN101358867A《一种海洋水位实时监测系统》，公开了一种包括海底信号采集部分、海面信号中转部分及岸站控制部分的海洋水位实时监测系统。海底信号采集部分用于采集表征水位的数据，并将该数据发送至海面信号中转部分；海面信号中转部分用于接收表征水位的数据，并将该数据转发至岸站控制部分；岸站控制部分用于接收海面信号中转部分所发送的表征水位的数据，并将存储该数据。该监测系统将海洋底层水位数据通过无线传输及信号中转方式实时发送至岸站的，它在使用安全和数据安全上作了一定的设计，但它只携带一种测量传感器，因此涉及功耗、抗干扰性和可扩展性等方面还有一定距离，难以应用于海洋缺氧现象监测。CN100564152C《一种自持式海洋环境监测系统》公开了一种包括海面浮标、测量平台和锚泊系统的海洋环境监测系统，能进行水体参数的测量，然而，该监测系统监测数据采用自容式存储，需要回收监测系统再读取获的，它没有涉及数据传输技术，从而无法进行实时监测。

发明内容