浮标水质监测站在水环境监测中的应用

浮标是一种载体，浮标水质监测站通过搭载在浮体上的水质、水文、气象等传感器对浮标水质监测站布放地水体环境，在无人值守的条件下，进行长期、连续、同步、自动地监测，并及时传输监测结构。

1、浮标水质监测站的构成

浮标水质监测站由浮标、监测传感器、供电设备、采集传输控制设备、防护设备和锚系设备等组成。

（1）浮标：由浮体、支架、防撞装置、防雷设备、电子舱等构成，具有防撞、防腐蚀、防雷等功能，浮标可根据实际传感器安装需要确定尺寸，并可预留传感器安装端口；

（2）监测传感器：浮标水质监测站可搭载水质监测仪及营养盐、COD、水文等传感器；可监测温度、DO、pH、浊度、电导率、叶绿素、蓝绿藻、COD、高锰酸盐指数、TOC、总磷、总氮、氨氮和气象等指标；

（3）供电设备：由太阳能、充电控制器和蓄电池组成；太阳能板装在浮体上，蓄电池安装在电子舱内；太阳能结合蓄电池供电能确保在连续阴雨天情况下，浮标水质监测站正常工作15天左右；

（4）采集传输控制设备：由数据采集控制模块、无线通讯和天线组成；可实现双向通讯；具备自容功能，将采集的数据存贮在模块中，在通讯偶尔中断时不丢数据，通讯恢复后，存贮的数据立即传输；通过GSM实现无线网络传输，可在任意地点组建网络；

（5）防护设备：由防雷装置、雷达反射器、GPS、警示灯等组成；GPS作为浮标定位使用，实时发送浮标经纬度信息；当台风、盗窃等原因造成浮标偏离布放位置时，系统将发出浮标偏离报警信息，并实时给出浮标当前位置信息；警示灯能在夜晚和雾天警示过往船舶绕道行驶；

（6）锚系设备：由系留环、锚链和锚组成，锚系能确保在不同水位条件下水中浮体的稳定。

2、浮标水质监测站的工作原理

①浮标水质监测站定位系统

GPS作为浮标定位使用，实时发送浮标经纬度信息。当台风、盗窃等原因造成偏离布放位置时，系统将发出浮标偏离报警信息，并实时给出浮标当前位置信息。

②浮标水质监测站电力供应

浮标水质监测站上装有太阳能光伏电池和可充电全封闭铅蓄电池，太阳能板装在浮体标架上，铅蓄电池装在浮体内，由阳光时浮标水质监测站的太阳能光伏电池提供充裕的充电电流，并源源不断的将光能转换为电能供浮标使用，同时剩余的电能不断的给浮标上的蓄电池进行充电，根据浮标配备的蓄电池情况，蓄电池供电能保证浮标在连续15天阴雨条件下供电正常，保证浮标水质监测站的正常工作。

③浮标水质监测站数据采集、传输

浮标的数据传输遵循数据完整、传输高效、安全的原则：

第一步是通过采集板将检测传感器的数据进行打包；

第二步是将打包后的数据发到无线传输模块，通过无线网络传回服务器；

第三步是对数据进行解包，通过登录服务器的方式对浮标水质监测站的数据进行查阅。

浮标水质监测站数据传输过程应有完整性和传输高效性的特点：

数据完整性：由于无线网络信号的不确定性，数据传输的完整性存在风险，在浮标水质监测站的数据传输过程中采用了自容式存储器，将采集的数据通过芯片进行自动存储，在通讯偶尔中断时不丢数据，通讯恢复后，将之前未传输的数据发送回服务器，确保数据完整。

传输高效性：数据的传输通过无线传输模块并采用无线网络进行传输，数据传输高效，能实时反映浮标所在水域的水质变化。

3、浮标水质监测站的应用

浮标水质监测站在国外已有20年的应用，最初是从气象浮标开始的，逐步发展为水质及水文浮标站，使用的范围也从海洋发展到湖泊及河流；浮标水质监测站在国内的应用有将近10年的历史，最初是近海海域海水水质浮标水质监测站，后逐步扩展到湖泊及河流的范围。