摘要：為滿足對海岸線水域監測海量數據的需求，設計一種隨航船運行的海水參數測量系統。該系統在ARM9平臺上，對電源、通信接口、控制接口及A/D等硬件電路進行了擴展，并通過EVC 4.0編寫的應用程序實現自動控制，依次完成對水質參數的測量，對GPS定位參數的讀取，通過GPRS短信發送終端將數據發送到數據中心，以及將數據存儲在機帶SD卡中等工作。系統可同時完成8路A/D轉換，適于多種海水參數的測量，體積小，應用靈活，且自帶LCD觸摸屏，操作方便。由Visual Studio 2010中C#編寫的數據中心PC程序，是整個系統的一部分。以GPRS為載體，實現了遠程數據傳輸及簡單的遠程控制。

　　關鍵詞：ARM9;海水監測；遠程數據傳輸；水質參數

　　0 引言

　　海岸帶是海洋中對人類活動最為敏感的部分，人類活動會對其生態系統的結構和功能產生嚴重影響。這使得海岸帶成為海洋生態環境脆弱區。因此，海岸帶的安全與管理已成為國際熱門研究領域。海岸帶的科學管理是建立在大量數據的基礎上進行的。傳統的海岸帶調查，需要大量的人力物力，而且獲得的數據非常有限，高通量海岸帶數據獲取已成為制約海岸帶科學管理的主要瓶頸。

　　以美國和歐盟為代表的海洋研究水平較高的國家，開發了多種形式的海洋監測系統，如浮標（Buoy）、拖曳式監測船（Tow）、水下滑翔機（Glider）、衛星遙感、海底觀測站等，來獲取海量數據。

　　在此，介紹一種新的海洋數據采集方法，并研制出一套采集系統--船載監測系統（Automated Instrument Packages on Ships of Opportunities）。它是一種將多種海洋環境監測傳感器集成在一起，隨船的航行，在沿線進行整條航線實時采樣，獲得數據既可直接通過

　　遠程傳輸到數據中心，也可以將數據儲存在船上，定期獲取數據的一種海洋數據采集模式。

　　與其他海洋數據采集系統相比，船載監測系統有如下優點：

　　（1）能源充足。船舶可以為系統提供能源，便于更多復雜分析系統的應用，因此可根據不同功能需求，采用不同傳感器，集成相應的船載監測系統。

　　（2）工作環境良好。船舶內部可保證系統工作條件，便于安裝較為精致的設備。

　　（3）便于維護。不需輔助維修費用，維護成本低。

　　（4）數據來源廣、準確度高，可獲取不同時間和空間的數據參數。

　　綜合以上優點，可以看到船載監測系統應用前景廣闊。將系統放在不同航線上的商運船上，可建立我國整個海岸監測系統；如果放在遠洋船上，則可得到大量的大洋表面海水數據。

　　1 系統原理

　　系統以ARM9為控制核心，由采樣、測試、存儲及發送等部分組成。系統啟動后，由軟件控制開啟抽水泵，通過安裝在貯水裝置中的傳感器測量海水pH、電導率、溶氧量、溫度等參數，并由GPS獲取位置參數，海水參數及位置參數存儲在系統自帶SD卡中，或經GPRS將數據發送到數據中心。數據中心的PC機或工控機由同樣的GPRS接收數據，并由數據中心程序處理后，存儲在數據庫中。工作原理如圖1所示。

　　2 硬件設計

　　2.1 箱體設計

　　整個系統裝于不銹材料的箱體內，可保護系統在一定惡劣天氣情況下正常工作。箱體尺寸為555 mm×519 mm×454 mm，分為三層，上層為可推拉配電箱，中間層為貯水箱及水泵，下層放蓄電池。箱體上蓋及前后壁可以向側面打開，整體安裝及移動方便。結構如圖2所示。

　　其中，配電箱固定在滑道上。上蓋向側面掀開后，配電箱可推向后側，以便在不拆卸其他裝置的情況下對下層設備進行拆裝或調試。貯水箱有進出水口、上蓋、錐形濾氣罩等部件。如上圖2（b）所示，海水由進水口通過內管通向錐形濾氣罩，氣體通過連接軟管由上蓋中心口通向排水管，由于流量因素，大量海水從錐形濾氣罩下邊沿流出，從而減少氣體進入貯水箱，以防止其對傳感器性能產生影響。上蓋部分主要有出水口和傳感器安裝口。其中出氣口定位在上蓋的原因也是基于對減少貯水箱積留氣體的考慮。上蓋與貯水箱體之間加密封墊片，螺栓連接。系統整裝實物外形圖如圖3所示。