[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

本發明涉及一種海洋營養鹽多組分監測系統及其工作方法，該系統包括遠程監控設備和多組分探測裝置，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，多組分探測裝置獲取營養鹽的熒光強度、散射光強度，并通過有線網絡將營養鹽的熒光強度、散射光強度傳輸給遠程監控設備；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。該系統能夠在同一儀器內實現多種海洋營養鹽的探測，且實現了多種營養鹽的原位探測；無需復雜的取樣、預處理、配置溶液等步驟，操作簡便，可現場原位探測。

技術領域

本發明涉及一種海洋營養鹽多組分監測系統及其工作方法,屬于海洋水體狀況監測領域。

背景技術

近幾年來，我國近海海域季節性水華災害頻發，海水中藻類增殖迅速，嚴重污染了其他海洋生物的生存環境，造成海洋中魚蝦大量死亡，對我國海洋漁業、旅游經濟、生態環境等帶來不利影響。葉綠素a(Chlorophyll a,Chl a)是所有浮游植物均含有的色素，藻紅蛋白(Phycoerythrin,PE)和藻藍蛋白(phycocyanin,PC)是海洋中重要的捕光色素蛋白，他們均是衡量海洋水質營養化的重要指標，一般情況下海洋中的藻類分布越多時，海水中的營養鹽越多。通過對水體中Chl a、PE、PC濃度的立體監測，可反映水體中浮游植物的時間、空間分布、蘊藏量及其變化規律，對水質環境狀況進行評價，實現提前捕捉赤潮和水華的發生先兆，從而進行預警和處理。

然而，現有的海洋營養鹽檢測手段多為人工取樣，再將樣品帶到實驗室中利用實驗室方法檢測，如分光光度法、萃取法等，這些方法需要取樣、樣品預處理、配制溶液等一系列繁瑣的步驟，操作復雜、耗時、無法實時原位測量。利用熒光光譜法制作的測量儀器，可以實現對海洋營養鹽濃度的原位測量，其原理是通過一定波長的激發光照射被測海水，海水中的對應營養鹽受到激發，發射出較高波長的熒光，對應營養鹽含量越多則發射出的熒光強度越強，通過檢測熒光強度反應海水中對應營養鹽的含量。但是目前海洋營養鹽測量儀器結構比較復雜，集成程度低，存在體積較大的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種海洋營養鹽多組分監測系統，該系統體積小，能夠在同一儀器內實現多種海洋營養鹽的探測，且實現了多種營養鹽的原位探測。

本發明還提供了上述海洋營養鹽多組分監測系統的工作方法。

本發明的技術方案為：

一種海洋營養鹽多組分監測系統，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。

根據本發明優選的，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。