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相比于内陆地表水的在线监测，由于海洋环境多变、海洋水质复杂，海洋水质在线监测对监测系统的整体可靠性、设备材料的防腐蚀性、仪器测量方法的可行性等有更加严苛的要求。随着水质监测行业与海洋产业的迅速发展，我国沿海地区的海洋水质监测工作也正在大面积开展起来。 如果将海洋水质监测技术在沿海城市推广并普及，不仅能避免巨大的经济损失，还可以对海洋环境的发展态势作出预测，及时掌握赤潮等海洋灾害的规律，以便海洋环境部门和渔业部门采取治理决策，也是坚持海陆统筹，建设海洋强国，实施“碧海”行动的要求。 一、我国海洋水质在线监测发展现状 1、海洋水质监测浮标 西方发达国家的海洋水质监测浮标起步较早，始于20世纪20年代，至今已经取得大量的成果，并且制定了相应的海洋环境监测规范和标准，在各沿海国家实现了长期业务化运行。我国的海洋水质监测浮标虽说起步较晚，但是经过多年的发展，也取得了长足的进步，已经形成了直径为1.5m、3m、6m、10m等一系列产品，也逐步实现了业务化运行。目前，我国的海洋水质监测浮标功能较为完善，除了搭载水质传感器对重要水质参数进行监测外，还可以搭载一些监测油类、气象、海流等其他参数传感器，能够对海洋水质及其他环境参数进行全面的实时在线监测。浮标体所用的材料防生物、防腐蚀性能较好；海洋水质监测浮标还可以搭载一些雷达发射器等安全防护系统；根据需要有些浮标还可以发展摄像监控系统，对整个浮标系统进行实时监控。海洋水质监测浮标由浮标体、锚系、供电系统、安全防护系统、传感器系统、数据采集传输系统和岸站接收系统组成。 1）浮标体主要由浮体、标架、稳定锤和电子舱等组成。浮体上设有围井，可安装水质监测传感器；标架在浮体正上方，主要安装太阳能板、气象传感器、警示灯、GPS等装置；稳定锤在浮体的正下方，主要是保证浮体的稳定性；电子舱一般位于浮体的中心，且具有很强的水密性。舱体内集成有蓄电池、充电控制模块、电源控制模块、数据采集传输模块等，舱盖上集成有连接器、排气阀等。 2）锚系主要由锚、锚链、防缠绕球、浮球和锚绳组成，其作用是将浮标固定在某一个合适的点位。 3）供电系统由太阳能电池板、风力发电机、风光互补控制器、电源控制模块和蓄电池组成，太阳能电池板、风力发电机和风光互补控制器集成在浮架上，电源控制模块和蓄电池集成在电子舱内。 4）安全防护系统由GPS定位系统、视频摄像系统、防雷装置、雷达发射装置、航标警示灯组成，均集成在标架上。 5）传感器系统包括多参数水质传感器、营养盐分析仪、气象多参数传感器等，是整个水质监测系统的核心部分。 6）数据采集传输系统由数据采集模块、DTU传输模块和DTU天线组成，主要作用是将监测的数据采集并发送至岸站接收系统。 7）岸站接收系统包括服务器和软件平台。服务器用来接收、存储数据，软件平台则可接收的数据展示出来，并具有数据统计、数据处理、监测预警、运维管理等众多功能。我国海洋水质监测浮标经过这些年的不断改进，产品稳定性和可靠性都得到了很大提升，功能也在不断完善，能够为海洋环境监测提供实时有效的数据支撑。 2、岸基站海洋水质在线监测系统 岸基站海洋水质在线监测系统包括站房、采水单元、配水预处理单元、控制单元、分析单元、数据采集传输单元、岸站接收单元和辅助单元。 1）站房可以新建，也可以利用既有的潮位站等站房，条件允许还可以采用集装箱式站房。不同于常规地表水的水质自动站，海洋水质在线监测的岸基站一般建在靠近海域的地方，因此需要考虑抗台风、防腐蚀等因素，建设要求更高。 2）采水单元包括采水泵和采水管路。采水泵根据现场情况可选择防腐蚀的自吸泵或潜水泵，一般采用双泵运行模式，一用一备。位于地面上的采水管路需采取一定的保温措施，以防冬季低温期水管结冰。 3）配水预处理单元包括配水的管路、电动球阀和水样预处理系统。其中水样预处理系统包括沉淀池和过滤系统，过滤包括粗过滤和精细过滤。水样经过相应的预处理之后分配给不同的分析仪表和传感器进行分析测量。水样预处理的效果直接关系到分析仪表和传感器测量的准确性，是整个系统中很关键的一环。 4）控制单元包括PLC控制柜、工控机和工控软件。通过控制单元对整个系统的运行进行设置、定时启动、关停等。控制系统是整个岸基站海洋水质在线监测系统的“指挥官”。 5）分析单元是整个监测系统的核心部分，包括水质传感器和化学分析仪表。 6）数据采集传输单元包括数据采集器、数据采集软件、网络等，负责监测数据的采集和传输。 7）岸站接收单元包括服务器和软件平台，服务器用来接收存储数据，软件平台则可将接收的数据展示出来，并具有数据统计、数据处理、监测预警、运维管理等众多功能。 8）辅助单元包括管路清洗系统、空调、视频监控系统、UPS稳压系统、防雷系统等。辅助单元是保证整个系统正常运行的重要保障。相比于海洋水质监测浮标，岸基站海洋水质在线监测系统能够给分析仪表提供稳定、理想的工作环境，其监测数据更为准确、可靠。因此，在入海口或者近岸海域的水质监测中得到了更多的应用。 二、海洋水质监测技术展望 未来的研究将主要在以下几方面重点突破： （1）海洋监测方法和数据处理技术正朝着综合化和可视化的方向发展，在传感器和通信设备日益成熟和稳定的条件下，与之相适应的海洋信息数据处理、融合和监管等方面的软件将逐步兴起。 （2）物联网产业的迅猛发展，使信息的共享变得越来越便捷，xml技术、GIS技术、云计算服务等先进技术的应用将推动海洋信息数据的交换与共享，而且使共享的速度和内容飞跃提升。 （3）随着水面和水下组网传输技术的应用，高精度的水质监测传感器将逐步涌现海洋水质监测设备将向微型和智能化方向发展。 （4）随着人工智能技术的迅猛发展，大数据挖掘技术将在水质监测领域逐步普及。针对海量的水质监测数据进行分析和挖掘，可提升水质监测的快速性和准确性，也便于无人监守的实施，并对可海洋水质污染问题作出实时预警和治理决策。 结束语 随着海洋环境保护工作的大力实施，近海水域的水质监测要求也将越来越严格，为了使海洋水质监测工作更加的高效和准确，应当继续扩充监测的指标，拓宽监测的海域，完善水质监测体系，充分发挥人工智能和数据挖掘技术的优势。
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