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浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備:水域監(jiān)測的得力助手

來源:山東水境傳感科技有限公司   2024年12月05日 09:16  

一、浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備概述

浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備是以浮標(biāo)作為載體,搭載多種監(jiān)測裝置,放置于江河湖海等各類水域中,對水體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測的一種設(shè)備系統(tǒng)。它像是水域中的 “信息收集站”,憑借自身優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。

二、工作原理

傳感器系統(tǒng)中的各個傳感器按照各自的工作原理對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行感知并生成電信號,比如氣象傳感器中的風(fēng)速傳感器可能基于超聲波時差法或者機(jī)械旋轉(zhuǎn)式等原理來檢測風(fēng)速,將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號。這些電信號傳遞到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),經(jīng)過處理后成為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),再由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)借助合適的通信方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端。在遠(yuǎn)程終端,相關(guān)工作人員可以通過專業(yè)的軟件平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分析、存儲以及可視化展示,從而實(shí)現(xiàn)對水域狀況的實(shí)時掌握。

三、組成結(jié)構(gòu)

1. 浮標(biāo)體

浮標(biāo)體是整個浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備的基礎(chǔ)部分,其材質(zhì)的選擇至關(guān)重要。通常會采用如聚乙烯、玻璃鋼等具備高強(qiáng)度、耐腐蝕且浮力良好的材料來制作。形狀和大小依據(jù)具體的應(yīng)用場景而有差異,小型的浮標(biāo)體可能直徑僅有幾十厘米,便于放置在小型湖泊或者河流的特定區(qū)域;而大型的浮標(biāo)體直徑可達(dá)數(shù)米,用于在海洋等開闊且環(huán)境較為惡劣的水域中穩(wěn)定工作,確保能承受大風(fēng)浪、強(qiáng)水流的沖擊而不發(fā)生損壞或移位。

2. 傳感器系統(tǒng)

這是浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備的核心組件,猶如設(shè)備的 “眼睛” 和 “耳朵”,負(fù)責(zé)感知水體的各種參數(shù)。常見的傳感器包括:

(1)氣象傳感器:用于監(jiān)測水域上空的氣象狀況,比如風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等。這些氣象數(shù)據(jù)對于了解水域環(huán)境變化有著重要意義,例如風(fēng)速風(fēng)向會影響水流、污染物擴(kuò)散等情況,氣溫氣壓變化也與水體蒸發(fā)等過程息息相關(guān)。

(2)水質(zhì)傳感器:像溶解氧傳感器可精確測量水中溶解氧的含量,其數(shù)值關(guān)乎水生生物的生存以及水體的自凈能力;pH 值傳感器能知曉水體的酸堿度,不同的水生生物適宜不同酸堿度范圍的水體,pH 值異常往往預(yù)示著水體受到污染或者生態(tài)失衡;還有電導(dǎo)率傳感器、濁度傳感器等,分別從不同角度反映水體中所含物質(zhì)情況以及清澈程度。

(3)水文傳感器:例如水位傳感器可以實(shí)時監(jiān)測水位的高低變化,對于防洪、水資源調(diào)配等方面有著關(guān)鍵的參考價(jià)值;流速傳感器能測定水流的速度,水流速度影響著污染物的遷移、泥沙的沉積等諸多方面。

3. 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集傳感器傳來的各種電信號,并將其進(jìn)行調(diào)理,如放大微弱信號、過濾掉干擾噪聲等,然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行存儲。而數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)則要將采集好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去,目前常用的傳輸方式有通過衛(wèi)星通信、GPRS(通用分組無線服務(wù)技術(shù))、4G/5G 網(wǎng)絡(luò)等。在海洋等偏遠(yuǎn)、通信基站覆蓋不足的區(qū)域,衛(wèi)星通信發(fā)揮著重要作用;在靠近岸邊、通信網(wǎng)絡(luò)良好的水域,則更多采用 GPRS 或者 4G/5G 網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地傳輸?shù)桨渡系谋O(jiān)控中心或者云端服務(wù)器。

4. 供電系統(tǒng)

為了保證浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,供電系統(tǒng)不可缺。多數(shù)采用太陽能供電與蓄電池儲能相結(jié)合的方式,白天太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,一部分供設(shè)備即時使用,另一部分則儲存到蓄電池中,在夜間或者陰天等光照不足的情況下,蓄電池為設(shè)備持續(xù)供電,確保監(jiān)測工作不間斷。

四、應(yīng)用場景

1. 海洋環(huán)境監(jiān)測

在廣闊的海洋中,浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備可布設(shè)在不同海域,長期收集海洋的氣象、水質(zhì)、水文等數(shù)據(jù),有助于了解海洋生態(tài)系統(tǒng)健康狀況、海洋氣候演變,還能為海洋漁業(yè)資源管理、海洋災(zāi)害預(yù)警(如臺風(fēng)、海嘯等來臨前通過水位、流速等變化提前預(yù)警)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

2. 江河湖泊管理

對于河流湖泊,浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備能實(shí)時監(jiān)測水位變化,輔助防洪抗旱工作開展;監(jiān)測水質(zhì)情況,及時發(fā)現(xiàn)水體污染,便于相關(guān)部門快速采取治理措施,保護(hù)水資源以及周邊生態(tài)環(huán)境;同時還能通過水文數(shù)據(jù)了解水流特性,為航道管理、水利工程建設(shè)等提供參考依據(jù)。

3. 水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域

養(yǎng)殖戶可以利用浮標(biāo)監(jiān)測設(shè)備實(shí)時關(guān)注養(yǎng)殖水域的水溫、溶解氧、pH 值等關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù),當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)異常時,能夠迅速做出調(diào)整,比如開啟增氧機(jī)、調(diào)節(jié)換水等操作,保障水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的健康生長,提高養(yǎng)殖效益


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