海洋环境立体监测技术

祝翔宇 冯辉强

（宁波市象山港海洋环境监测站，宁波 315141）

海洋环境立体监测技术

祝翔宇 冯辉强

（宁波市象山港海洋环境监测站，宁波 315141）

为了保护和合理利用海洋，必须对海洋环境进行长期连续、多要素、多维空间的立体监控。海洋环境立体监测系统技术摒弃了传统将水样带回实验室预处理、存放再进行后期分析的低效方法，极大地提高了数据的采集效率，减轻了海洋监测工作者的劳动强度，节省了人力、物力和财力。本文介绍了海洋环境立体监测技术中的系统集成及数据分析平台等。

海洋环境立体监测技术；在线监测系统；拖曳式；传感器

1．引言[1]

21世纪，人类面临人口膨胀和生存空间的矛盾、陆地资源枯竭和社会财富增长的矛盾、生态环境恶化和人类发展的矛盾这三大挑战。生态环境恶化，特别是海洋环境恶化，将影响到人类未来的生存、繁衍和发展。因此保护海洋环境，是国家海洋战略中一项非常重要的内容。我国是一个海洋大国，但大多数人的环保意识不强，偷排、乱排一些工业废水、生活污水的现象时有发生，这些未经处理的工业废水、农田废水和生活污水基本上通过河流流入大海，严重影响海洋环境。为了向政府决策机构提供海洋环境信息，建立海洋环境立体监测必须有一套海洋环境立体监测系统技术，对河流入海口的环境进行先进的、有效的和快速的监测。

海洋环境立体监测系统技术用于长期观测海洋自然水体中盐度(C)、温度(T)、溶解氧(DO)、酸碱度(pH)、叶绿素/浊度、硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、氨氮、重金属含量的变化，同时测量海流、海浪、气象等参数，是一套能进行连续、快速、实时的在线监测系统。浮标用于长期定点监测海洋生态要素，加上拖曳式多参数剖面测量系统大范围走航式的剖面测量数据作为补充，它能及时准确地了解立体海洋水质、海洋环境的变化，为政府制定海洋环保政策和海洋发展计划提供依据。

海洋环境立体监测系统技术摒弃了传统将水样带回实验室预处理、存放再进行后期分析的低效方法，极大地提高了数据的采集效率，减轻了海洋监测工作者的劳动强度，节省了人力、物力和财力。

2．研究内容

2.1 系统组成

海洋环境立体监测系统包括水下海洋生态环境监测子系统、水下海洋动力环境监测子系统、拖曳式多参数剖面测量子系统，各子系统采集的数据通过传输网络传送至数字化监控分析平台，系统框图及布放图见图1～图7。前两者为定点、连续、长期监测模式，后者为动态走航剖面测量模式，与前两者互为补充。

水下海洋生态环境监测子系统由浮标、多参数水质监测仪、营养盐传感器、重金属传感器、气象传感器、有机物传感器等组成，用于监测海洋生态环境参数，监测数据发送至数字化监控分析平台。

水下海洋动力监测子系统由浮标、ADCP传感器、水质传感器等组成，用于监测海洋动力环境参数，监测数据发送至数字化监控分析平台。

图1 海洋环境立体监测系统框图

图2 海洋环境立体监测系统工作示意图

图3 水下海洋生态环境监测系统框图

拖曳式多参数剖面测量系统是利用船舶走航过程中，以其波浪式轨迹运动和搭载的传感器，对海洋剖面实施快速、高效和实时的多参数同步测量。系统包括拖体、绞车及控制柜、流线型拖缆、收放装置、电源和主控单元。拖体内集成有控制机械、控制电气、CTD、DO、pH、荧光浊度、营养盐、ADCP等传感器,可监测海洋生态和动力参数。拖曳式多参数剖面测量系统可自动存贮数据后进行后处理，也可将数据实时发送至数字化监控分析平台。各测量子系统的测量数据采用GPRS/CDMA/卫

图4 水下海洋生态环境监测系统布放示意图

图5 水下海洋动力环境监测系统框图

图6 水下海洋动力环境监测系统布放示意图

图7 拖曳式多参数剖面测量系统

星和Internet网络发送至服务器。为保证数据的安

全性，在网络传输过程中采用下列几种加密算法：

（1）Hash算法；（2）MD5算法；（3）RSA算法；（4）DES算法。

2.2 数字化监控分析平台

数字化监控分析平台包括服务器和软件两部分。

（1）服务器通过Internet和GPRS/CDMA/卫星与子系统联网，实现监测网络和信息网络合二为一，能集中监视、操作和管理，达到管理与现场分离，管理更能综合化和系统化。

（2）软件为综合性的海洋环境实时监测与信息管理系统，该系统以海洋环境监测数据为主线，集合了现代监测技术、网络通信技术、数据仓库技术和数据分析技术，实现多层次、全方位的海洋环境数据监测、传输、管理、分析发布功能。

在数字化监控平台上建立数据管理子系统、模型分析子系统、数据产品子系统等。数据管理子系统从各监测子系统获取实时海洋环境监测数据，然后完成监测数据的数码转换、质量控制、数据分类等标准化、规范化处理，形成相互关联的时空数据集，并建立实时、延时和相关主题数据库，在此基础上构建海洋环境资料数据仓库。

模型分析子系统是使用数据管理子系统提供的和海洋灾害现象有关的海洋环境要素监测数据资料进行建模分析并对其发生状况进行预测，实现海洋灾害特征要素的在线预报和报警，对海洋灾害发生的征兆、发生的时间及发生的原因做出分析，为海洋行政管理部门减灾防灾决策提供可靠的、科学的依据。

数据产品子系统是整个海洋环境实时监测信息系统的终端产品，向用户提供信息服务，对用户提供数据查询、检索、分析、显示及管理，实现相关信息产品的制作与管理、数据共享与信息服务。

3．结语

通过对海洋环境立体监测技术的研究，对海洋进行立体监测，它能及时准确地了解立体海洋水质、海洋环境的综合变化，为政府制定海洋环保政策和海洋发展计划提供依据。

[1] 李俊. 海洋环境在线监测及赤潮灾害预报系统研究[D]. 山东：山东大学，2007：9-12.

Integrated marine environmental monitoring system technique

Zhu Xiangyu Feng Huiqiang
(Ningbo Xiangshan Bay marine environmental monitoring station, Ningbo,315141)

For protection and rational utilization of marine, the marine environment must be long-term continuous, multi-element, multi-dimensional space of three-dimensional monitoring. Three-dimensional marine environment monitoring system technology to abandon the traditional pre-treatment water samples back to the laboratory, stored for later analysis and then inefficient method can greatly improve the efficiency of data collection, reducing the labor intensity of workers, marine monitoring, saving human, material and financial resources. This article describes the threedimensional monitoring technology in the marine environment, system integration and data analysis platforms.

integrated marine environmental monitoring system technique，online monitoring system，towed，sensor

X708

A

1674-6252（2012）03-0043-03