[01436377]水环境多参数剖面监测及预警技术研究

项目“水环境多参数剖面监测及预警技术研究”是浙江省科技厅的科技计划,通过对监测浮标风光互补电源微系统管理技术、监测浮标风光互补电源微系统管理技术、基于电磁耦合链的多路水下数据通信技术、基于电磁耦合链的多路水下数据通信技术、水下电子系统组装、密封等集成技术的研究,本项目研制了一套水环境不同水深剖面的多参数监测及预警系统,系统可按用户需求挂载各类传感器,获取定点、长期、实时的水体表层以下垂直剖面的水环境参数,为水资源开发与水资源生态保护提供技术支持。本项目将风光互补能源应用于水环境多参数剖面链监测及预警技术中,解决水环境监测系统的能源供给问题;提出了一种基于耦合链通信的水下多路传感信息实时采集传输方案,解决水下数据的高效采集与传输难题;提出了一种用于监测浮标通信距离延伸的无线多跳中继方案,解决了水面数据高速传输过程中距离受限的难题。 项目的主要创新方式是集成创新的方式,利用风光互补供电技术、多路数据高速采集技术、水下数据耦合链传输技术、无线多跳中继通信技术和水下电子系统密封技术等先进技术,通过原始创新与集成创新相结合的方式,研制具有自主知识产权的国产化设备。主要创新点如下： （1）将风光互补能源应用于水环境多参数剖面链监测及预警技术中,解决水环境监测系统的能源供给问题。通过广泛调研,水环境监测系统一般采用单一太阳能供电技术,风光互补供电技术只在海岛和舰船上得到了初步应用,但是在水监测领域并没有类似应用案例。本项目针对水环境多参数监测需求,设计一种适用于浮标平台的小型风光互补供电微系统,同时研制新型的风光互补控制器,智能控制风力发电机和太阳能电池板,将风能和太阳能转化为电能供浮标电微系统使用,并将多余的电能存储到蓄电池中,以满足整个监测浮标系统长期不间断工作的能源需求。 （2）提出一种基于耦合链通信的水下多路传感信息实时采集传输方案,解决水下数据的高效采集与传输难题。基于耦合链通信的数据传输方式属于一种新型的水下通信技术,在恶劣的水下环境中实现可靠数据传输具有较大的挑战性,国内目前还未有相关的研究成果和实际样机,国外也只有美国Seabird公司对该技术进行了产品化研究。通过广泛调研,证实了这种方案具有巨大的研究价值和应用前景。本项目结合水下微功耗电子技术和实时双工通信技术,研究如何实现多节点双工通信耦合传输,实现水环境多参数剖面传感信息的实时采集与传输。 （3）提出一种用于监测浮标通信距离延伸的无线多跳中继方案,解决了水面数据高速传输过程中距离受限的难题。目前水环境下的无线数据传输一般采用GPRS或CDMA方式,这种数据采集方式对移动通信网络信号具有较大的制约性,因为在很多水环境下并无移动通信的覆盖信号。本项目提出的用于监测浮标通信距离延伸的无线多跳中继技术,借鉴了无线自组织网络的通信距离延长思想,利用固定的若干个无线中继站实现对监测浮标数据的中继传输,进而远距离传输到数据服务端,在扩展通信距离的前提下还提高了无线通信速率。 水环境多参数实时剖面监测及预警系统可以广泛应用于我省水资源探测和水体调查监测、河流污染监测、管道作业等多个领域。据保守估计,如果浙江省能够承担国内一定量的水环境多参数实时剖面监测及预警系统的生产制造,就可以有上亿的产值。因此,积极进行成果推广,与相关单位进行合作,将本项目成果在我省乃至我国逐步推广,具有重要的意义。