[發明專利]一種海洋營養鹽多組分監測系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202011255590.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112505008A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 亓夫軍;孫麗娟;薛慶生;尤浩;劉惠萍
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/63;G01N21/53
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種海洋營養鹽多組分監測系統，其特征在于，包括遠程監控設備和多組分探測裝置，所述遠程監控設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、網絡通信模塊、本地存儲模塊、電源模塊和若干個光強檢測模塊，所述網絡通信模塊、光源、光強檢測模塊、電源模塊、本地存儲模塊均與微控制單元相連接；

所述光源發射出若干種波長的激發光，激發海水中的營養鹽產生熒光和散射光；所述光強檢測模塊檢測光源照射海水中的營養鹽發射出的熒光強度和散射光強度，并將熒光強度和散射光強度轉換為數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鹽的熒光強度、散射光強度進行存儲；所述網絡通信模塊從微控制單元獲取營養鹽的熒光強度、散射光強度，并通過線纜將營養鹽的熒光強度、散射光強度傳輸給遠程監控設備；所述遠程監控設備對多組分探測裝置測得的營養鹽的熒光強度、散射光強度實時監測收集，分析計算出各營養鹽的含量，從而衡量海洋水質營養化程度。

2.根據權利要求1所述的一種海洋營養鹽多組分監測系統，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、網絡通信模塊、本地存儲模塊、電源模塊均安裝在密閉艙體的內部，所述光源和光強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，光強檢測模塊的安裝面為一個內凹曲面。

3.根據權利要求1所述的一種海洋營養鹽多組分監測系統，其特征在于，所述光源包括驅動調制電路和多管芯LED，所述多管芯LED的中心波長分別為470nm、540nm和600nm；所述驅動調制電路用于驅動多管芯LED發射470nm、540nm和600nm中任一種波長的激發光；

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；當公共端引腳和對應波長的控制引腳使能后，多管芯LED發射對應波長的激發光。

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

5.根據權利要求4所述的一種海洋營養鹽多組分監測系統，其特征在于，所述第一光強檢測單元和第二光強檢測單元包括由外到內依次設置的窄帶濾光片、透鏡、光數字傳感器，光源照射到海水后產生的熒光和散射光先經過窄帶濾光片進行濾波干擾光，再經過透鏡的匯聚到光數字傳感器，光數字傳感器將熒光信號、散射光信號轉換為數字信號，并將數字信號傳輸給微控制單元；

在第一組光強檢測單元中，第一光強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％；

在第二組光強檢測單元中，第一光強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％；

在第三組光強檢測單元中，第一光強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％；

進一步優選的，光數字傳感器的型號為OPT3002。

6.根據權利要求1所述的一種海洋營養鹽多組分監測系統，其特征在于，所述遠程監控設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.根據權利要求1所述的一種海洋營養鹽多組分監測系統，其特征在于，所述微控制單元為STM32L475單片機。