[發(fā)明專利]一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011255590.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112505008A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亓夫軍;孫麗娟;薛慶生;尤浩;劉惠萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/63;G01N21/53
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備和多組分探測裝置，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備與多組分探測裝置相連接；

所述多組分探測裝置包括微控制單元、光源、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、本地存儲模塊、電源模塊和若干個光強(qiáng)檢測模塊，所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊、光源、光強(qiáng)檢測模塊、電源模塊、本地存儲模塊均與微控制單元相連接；

所述光源發(fā)射出若干種波長的激發(fā)光，激發(fā)海水中的營養(yǎng)鹽產(chǎn)生熒光和散射光；所述光強(qiáng)檢測模塊檢測光源照射海水中的營養(yǎng)鹽發(fā)射出的熒光強(qiáng)度和散射光強(qiáng)度，并將熒光強(qiáng)度和散射光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給微控制單元；所述本地存儲模塊用于將微控制單元獲得營養(yǎng)鹽的熒光強(qiáng)度、散射光強(qiáng)度進(jìn)行存儲；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊從微控制單元獲取營養(yǎng)鹽的熒光強(qiáng)度、散射光強(qiáng)度，并通過線纜將營養(yǎng)鹽的熒光強(qiáng)度、散射光強(qiáng)度傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備；所述遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備對多組分探測裝置測得的營養(yǎng)鹽的熒光強(qiáng)度、散射光強(qiáng)度實(shí)時監(jiān)測收集，分析計算出各營養(yǎng)鹽的含量，從而衡量海洋水質(zhì)營養(yǎng)化程度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述多組分探測裝置還包括密封艙體，微控制單元、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、本地存儲模塊、電源模塊均安裝在密閉艙體的內(nèi)部，所述光源和光強(qiáng)檢測模塊安裝在密封艙體的一端，光源安裝在密封艙體的中心，光強(qiáng)檢測模塊圍繞光源成圓周均勻分布，且光源安裝面為一個平面，光強(qiáng)檢測模塊的安裝面為一個內(nèi)凹曲面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括驅(qū)動調(diào)制電路和多管芯LED，所述多管芯LED的中心波長分別為470nm、540nm和600nm；所述驅(qū)動調(diào)制電路用于驅(qū)動多管芯LED發(fā)射470nm、540nm和600nm中任一種波長的激發(fā)光；

多管芯LED包括四根引腳，一根引腳為公共端，其余三根引腳分別為470nm控制引腳、540nm控制引腳和600nm控制引腳；當(dāng)公共端引腳和對應(yīng)波長的控制引腳使能后，多管芯LED發(fā)射對應(yīng)波長的激發(fā)光。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光強(qiáng)檢測模塊包括三組光強(qiáng)檢測單元，三組光強(qiáng)檢測單元成圓周均勻分布在光強(qiáng)檢測模塊的安裝面上，每組光強(qiáng)檢測單元均包括第一光強(qiáng)檢測單元和第二光強(qiáng)檢測單元，且第一光強(qiáng)檢測單元和第二光強(qiáng)檢測單元關(guān)于圓心對稱分布，第一光強(qiáng)檢測單元用于檢測光源照射海水中的營養(yǎng)鹽發(fā)射出的熒光強(qiáng)度；第二光強(qiáng)檢測單元用于檢測光源照射海水發(fā)射出的散射光強(qiáng)度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光強(qiáng)檢測單元和第二光強(qiáng)檢測單元包括由外到內(nèi)依次設(shè)置的窄帶濾光片、透鏡、光數(shù)字傳感器，光源照射到海水后產(chǎn)生的熒光和散射光先經(jīng)過窄帶濾光片進(jìn)行濾波干擾光，再經(jīng)過透鏡的匯聚到光數(shù)字傳感器，光數(shù)字傳感器將熒光信號、散射光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳輸給微控制單元；

在第一組光強(qiáng)檢測單元中，第一光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為690±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；第二光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為470±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；

在第二組光強(qiáng)檢測單元中，第一光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為570±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；第二光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為540±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；

在第三組光強(qiáng)檢測單元中，第一光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為648±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；第二光強(qiáng)檢測單元中窄帶濾光片的中心波長為600±2nm，帶寬10nm，透過率大于90％；

進(jìn)一步優(yōu)選的，光數(shù)字傳感器的型號為OPT3002。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備安裝在海洋探測船上，所述多組分探測裝置投放到待測海域的海水中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋營養(yǎng)鹽多組分監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制單元為STM32L475單片機(jī)。