一种浅水湖泊湖泛自动监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种浅水湖泊湖泛自动监测系统，该系统包括支撑平台、供电系统、数据采集系统、数据传输系统、数据中心，所述支撑平台包括由若干桩支撑的平台；所述供电系统为数据采集系统、数据传输系统供电；所述数据采集器系统包括气象传感器、水文传感器、水质传感器、若干水温及溶解氧传感器和摄像头，所述数据传输系统与数据采集器系统连接，并与数据采集器系统采集的各类湖泛信息传输给数据中心。本实用新型专利技术的系统和方法适合对发生地点相对固定，频次高及历时短，难以通过时间分辨率低的人工采样或者遥感反演捕捉的浅水湖泊藻源性湖泛的监测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环境监测领域，涉及一种浅水湖泊湖泛自动监测系统。
技术介绍
湖泛(亦称黑水团或污水团)是指湖泊富营养化水体在藻类大量暴发、积聚和死亡后，在适宜的气象、水文条件下，与底泥中的有机物在缺氧和厌氧条件下产生生化反应，释放硫化物、甲烷和二甲基三硫等硫醚类物质，形成褐黑色伴有恶臭的“黑水团”，从而导致水体水质迅速恶化，损害其生态系统服务价值，从而对经济社会产生负面影响。例如:发生在2007年5月底的由湖泛所导致的无锡市饮用水供水危机事件，使得无锡市近一百万人饮用水受到危险，数以亿计的经济损失，使得蓝藻水华引发的湖泛问题已不再仅仅是一个简单的环境问题，而逐渐成为一个国际社会关注的焦点问题。同时，也是影响当地经济发展，及国家、省、市各级政府公信力的一个重要因素。不过由于湖泛的发生具有局部和短时间尺度特点，因此完全依靠传统的人工采样方法，无法对水质状况做出快速、实时的诊断，也无法捕捉湖泛发生的全过程。而且传统的方法常常受制于天气、人员等条件，监测的范围、频率和时段非常有限。以前传统的人工局部布点监测，不管监测点的布设有多密，监测的频率有多高，无论是从空间分布还是时间序列的角度看，这些监测都是“离散”的，往往无法捕捉到湖泛短时间尺度上浓度和面积的变化。因此，在不能完全根治藻源性湖泛之前，开发针对湖泛的快速、实时、直观和准确的技术，是藻源性湖泛预测预警及应急处置的必要前提。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种浅水湖泊湖泛自动监测系统，解决目前缺乏对浅水湖泊湖泛、尤其是藻源性湖泛连续、高频及实时长期无人值守监测问题。本技术通过以下技术方案实现:一种浅水湖泊湖泛自动监测系统，该系统包括支撑平台、供电系统、数据采集系统、数据传输系统、数据中心，所述支撑平台包括由若干桩支撑的平台；所述供电系统为数据采集系统、数据传输系统供电；所述数据采集器系统包括气象传感器、水文传感器、水质传感器、若干水温及溶解氧传感器和摄像头，其中，气象传感器通过第一柱安装在平台上；水文传感器安装在位于平台下方的水平板上；水质传感器安装在底部及侧面镂空的套筒内并能在套筒内随水位自动运动，套筒安装在平台的下部；若干水温及溶解氧传感器分别位于不同层水体内，并且均通过的绳索固定，绳索固定在平台上；摄像头通过第二柱安装在平台上；所述数据传输系统与数据采集器系统连接，并与数据采集器系统采集的各类湖泛信息传输给数据中心。采用本技术实施例的浅水湖泊湖泛自动监测系统，通过数据采集系统提供直接表征湖泛的图像、溶解氧、浊度、生物量等信息，同时可以提供用于预测预警的气象、水文等参数信息，为准备预测及快速反应和处置湖泛、尤其是藻源性湖泛提供保障。另外，根据本技术实施例的浅水湖泊湖泛自动监测系统可以具有如下附加的技术特征:根据本技术的一个实施例，所述平台上面铺设不锈钢板，平台的一侧设有梯子，另一侧设有小型吊机。根据本技术的一个实施例，所述供电系统包括风力发电机和/或太阳能电池组，以及蓄电池组，其中，风力发电机通过第三柱安装在平台上，太阳能电池组、蓄电池组安装在平台上，风力发电机和/或太阳能电池组与蓄电池组相连。根据本技术的一个实施例，所述水温及溶解氧传感器为3个，分别悬挂于表层、中层及底层水体。根据本技术的一个实施例，所述数据传输系统包括接线盒和通信模块，所述气象传感器、水文传感器、水质传感器、和若干水温及溶解氧传感器接入接线盒中，接线盒与蓄电池组和通信模块相互连接，通信模块则负责将数据暂存在本地并通过商用无线网络将数据传送给数据中心。根据本技术的一个实施例，所述数据中心设备主要包括一台安装有数据库和发布网站的服务器和一台用于监控的显示器。根据本技术的一个实施例，所述数据传输系统通过3G无线网络连接数据中心。根据本技术的一个实施例，该系统还包括保护设施，保护设施包括避雷针和/或航标灯，避雷针和/或航标灯通过第二柱安装在平台上；所述平台的四周设有保护围栏，平台的外围还设立防护围桩。根据本技术的一个实施例，该系统还包括警示系统，警示系统为在保护围栏和防护围桩四周悬挂的警示标语。`根据本技术的一个实施例，所述数据传输系统组件及蓄电池组安放在不锈钢箱体内，所述不锈钢箱体为I m*0.5 m*l m，下部开有防水孔洞，作为连接仪器电缆的通道，箱体两侧开四排用于散热的透气窗，正面是两扇门，顶部不锈钢板面积大于下部箱体，防止雨水渗入。本技术提供的一种利用所述浅水湖泊湖泛自动监测系统的湖泛自动监测方法，该方法包括以下步骤:(I)在晴天利用太阳能电池组将太阳能转换为电能并存储在蓄电池组中；在阴天或者夜晚，则依靠风力发电机将风能转换为电能存储在蓄电池组中；蓄电池组则是数据采集器系统和数据传输系统的电力来源；(2)利用摄像头采集半径I km内水面的视频图像；然后依据湖泛出现将导致水体发黑的特征，通过数据传输系统的内置程序将图像中出现水色变化信息提取并传输给数据中心；(3)针对湖泛特点，筛选了与湖泛相关的、性价比较高的且能实现野外无人值守测量的参数，并利用气象传感器、水文传感器、水质传感器、若干水温及溶解氧传感器和摄像头实时高频记录这些水质参数，以数据流的形式，通过数据传输系统传输给数据中心；(4)数据中心收集的各类数据存储在数据库中，并通过客户端软件向各类用户提供湖泛相关信息。根据本技术实施例的湖泛自动监测方法，所述水质传感器记录水面下I m处水质的叶绿素a、藻密度、浊度、pH、氧化还原电位参数，所述若干水温及溶解氧传感器记录测表、中及底三层水体的溶解氧及水温参数，所述水文传感器记录平台水域的流速及波浪参数，所述摄像头记录平台周边I km内的水色变化；所述气象传感器记录风速、风向、气温、气压、相对湿度、降水参数，上述仪器的数据采集时间间隔均设置为15 min0根据本技术实施例的湖泛自动监测方法，所述数据中心软件将自动完成多所采集数据的分类、插值、存储、发布的操作；最终用户可以通过IE浏览平台实时高频捕捉的湖泛信息，并据此对未来湖泛状况作出预测预警。本技术具有以下优点:1、系统安全稳定，由于采用大型管桩以及大量的警示及安全设施，极大的提高了整个平台系统抵御自然灾害(台风、洪水等)和人为破坏(船只碰撞、盗窃等)的能力；并能保证系统能在一种平稳的环境中运行，降低由于震动对设施设备的损耗；2、供电系统的持久稳定，保障系统全天候稳定运行。在水体环境中，电力供应一直是技术瓶颈。本系统采用太阳能电池组和风力发电机双重供电保障，使得自动监测系统能够在各种恶劣天气条件下持久稳定运行。同时这套电力系统也足以保证多套功耗较大设施设备的能耗，极大的提高平台配置仪器设备的能力；3、运行维 护方便。与浮标相比，所建平台面积大且牢固，能够方便现场工作人员的日程维护，且能保证其安全性；4、能够做到准确、实时高频捕捉湖泛。本监测平台是针对完全依据藻源性湖泛特点建立的，以最多15 min为时间间隔记录图像、气象、水文及水质等大规模涉及湖泛的参数，实时高频捕捉藻源性湖泛，使得湖泛预测预警及应急处置部门能够快速、实时及准确的掌握藻源性湖泛信息。基本上能够做到平台周边I km范围内藻源性湖泛发生过程的100%捕捉。本技术的系统适合对发生地点相对固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅水湖泊湖泛自动监测系统，其特征在于，该系统包括支撑平台、供电系统、数据采集系统、数据传输系统、数据中心，所述支撑平台包括由若干桩支撑的平台；所述供电系统为数据采集系统、数据传输系统供电；所述数据采集器系统包括气象传感器、水文传感器、水质传感器、若干水温及溶解氧传感器和摄像头，其中，气象传感器通过第一柱安装在平台上；水文传感器安装在位于平台下方的水平板上；水质传感器安装在底部及侧面镂空的套筒内并能在套筒内随水位自动运动，套筒安装在平台的下部；若干水温及溶解氧传感器分别位于不同层水体内，并且均通过的绳索固定，绳索固定在平台上；摄像头通过第二柱安装在平台上；所述数据传输系统与数据采集器系统连接，并与数据采集器系统采集的各类湖泛信息传输给数据中心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴挺峰，朱广伟，秦伯强，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：实用新型
国别省市：