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增强监测时效 节省建站成本 “一站多能”带来“一举多得”

来源:中国海洋报 作者:鄂歆奕 人气: 发布时间:2019-02-11 12:10:53

日前,自然资源部国家海洋技术中心发布消息称,福建宁德市三沙海洋站一站多能示范运行保障工作顺利开展。什么是一站多能?一站多能的海洋站又有哪些功能、哪些优点?本报记者日前连线技术中心近海海洋环境观测与监测技术研究室副研究员李燕,她以天津北塘海洋环境综合观测站为例,作了详细解答。

一站多能多在哪?

北塘海洋环境综合观测站的岸基站房内,以黑色机柜为单元放置着“水质在线监测模块”“数据采集模块”等各式监测设备。

正是这些模块,让一个海洋站拥有了多个功能。

据李燕介绍,常规的海洋站主要观测海洋水文和气象要素。“一站多能”则是以此为基础,海洋站还具有海洋观测、海洋监测和海岛监视监测等“多合一”观监测能力。

常规海洋站具有一定的预警、监测能力,“一站多能”海洋站则通过扩展观监测要素增强了这些能力。

关于“一站多能”的构成,李燕向记者解释道:“就北塘海洋环境综合观测站来说,水质、水文、气象、视频监测和数据采集控制,这5个子系统构成了一体化观监测系统,从而让海洋站具备了多项功能。”

5个子系统各有分工。水质监测子系统采用营养盐自动分析仪、多参数水质仪和BOD分析仪对监测点的水质参数的实时现场监测,如铵盐、磷酸盐、叶绿素等。

水文观测子系统观测海水流速、流向,并采用浮子式水位计测量实时水位。

气象观测子系统依照《海滨观测规范》,测量气温、相对湿度、气压、风速、风向、能见度、降雨量等气象要素。

视频监控子系统包括岸基站内部和外部两只摄像头,24小时连续监控。“岸基站内的摄像头主要用于监控设备运行状态;岸基站外的摄像头主要用于近岸海况的观测。”李燕说。

李燕介绍,根据安装站点实际条件和需求,可以建设“三合一”(兼具海洋观测、海洋监测和海岛监视监测能力)或“二合一”(具备海洋观测和环境监测或海岛监视监测两项业务能力)的一体化观监测系统。

抓住最关键的子系统

在北塘一体化观监测系统内部,水质在线监测系统是最关键的子系统。

“多能,就是在海洋站现有基础上实现更多的功能。就北塘站来说,增加的是什么功能呢?主要是海洋水质参数的在线监测功能。因此,海洋水质在线监测系统的运行是实现海洋站“一站多能”的重要一步。”李燕说。

在李燕看来,相比我国已发展成熟的水文、气象参数观测技术,水质在线监测技术仍有较大的提升空间。因此,在一站多能海洋站的建设中,尝试加入水质在线监测系统,并在连续运行中检验、提升相关技术,对于提升海洋站功能,加强环境保护力度具有重要意义。

据了解,海洋水质在线监测系统利用一定的平台搭载多种类型传感器或自动分析仪器及各种辅助设备,能在无人值守的情况下自动、长期、连续地对海洋水质参数进行监测。监测结果经处理后通过有线或卫星等手段,将数据传输至数据管理中心。

该系统由在线原位监测传感器、水样自动采集监测系统和数据接收处理系统三部分组成。

海水温度、盐度、pH、溶解氧、浊度、叶绿素等要素是通过高度集成的原位多参数水质传感器,直接监测水体,同步实时数据传输。海水营养盐、生化耗氧量等要素是通过自动采集海水样品并分配至岸基自动监测设备中,从而实现在线监测。

上述两个部分获得的数据,由接收处理部分自动接收、处理、存储和显示,并按相关要求将数据传输到上层系统。

监测能力提升 应用领域广泛

“在常规的海洋监测过程中,主要通过现场人工取样、实验室分析的方式获取海洋水质数据。这样得到的数据,往往具有时间上的滞后性。”李燕说,随着经济社会的发展和海洋环保力度的增强,人工监测的频率、数据获取量都已无法满足实际需求。

李燕以海水氨氮的观测为例,说明了水质在线监测系统带来的改观。“以前,人工监测海水氨氮含量,反应时间需要6个小时。现在,利用海洋站的水质在线监测系统,10分钟,数据就出来了。必要的话,十分钟以后又可以再次监测。在获取数据的时效性和数量上,都有很大的提升。”

可见,与传统的人工监测相比,海洋水质在线监测具有时效性强、数据获取量大、人工劳动强度低等优点。

“这些数据可以更加全面地反映海洋水质的实时状态,缩短了时间上的滞后性。在此基础上,就能形成海洋水质状况的实时数据产品。如实时的海洋水质状况,实时的水体健康状况等。”李燕说。

更进一步,根据不同的监测站点和监测目的,通过人为的加密布放监测系统、增加监测频率等方法,可以实现特定海域的特殊监测。例如,在一片灾害多发的海域,不管是监测站点的加密,还是时间上的加密,水质在线监测系统都可以有针对性地监测。因此,在线监测系统获取的数据,可以应用在特定海洋生态系统的监测、海洋环境的修复评价、海洋环境综合预报等多个领域。

此外,以现有海洋观测技术为基础,构建“一站多能”海洋站,能以最低的经济和技术成本实现海洋观监测要素的扩展。

“想扩充海洋站的观测要素,只需要在原有海洋站的基础上增加子系统,不需要重新建站,从而节省了成本,提高了效率。”李燕说。

综合考虑海洋观测预报、海洋防灾减灾、海洋生态自然环境和海域海岛管理业务需求和能力现状,就整合海洋观监测基础能力,及观监测体系未来发展统筹布局而言,“一站多能”还可以避免重复建设,提升海洋站综合业务效能,提高获取海洋生态环境数据的能力。

(逍遥客)

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