海洋環(huán)境監測船載實(shí)驗室建設探討

實(shí)驗室自動(dòng)控制系統針對實(shí)驗室內各種設備進(jìn)行集中管理和監控。在整個(gè)實(shí)驗室范圍內，通過(guò)整套實(shí)驗室自動(dòng)控制系統及其內置最優(yōu)化控制程序和預設時(shí)間程序，對所有機電設備進(jìn)行集中管理和監控。自控系統建設應充分考慮以下幾點(diǎn)：

船載實(shí)驗室自動(dòng)控制系統的設計應結合與國內外標準接軌的“定風(fēng)量排/補風(fēng)聯(lián)動(dòng)控制”等技術(shù)與理念，以達到安全、節能、舒適、可靠、經(jīng)濟的性能要求。全新風(fēng)系統將實(shí)驗區排風(fēng)后所需空調全新風(fēng)由相應的全新風(fēng)空調機組通過(guò)316L新風(fēng)管道送至各需要補風(fēng)的實(shí)驗區末端送風(fēng)口，與排風(fēng)無(wú)縫銜接，維持房間的壓力平衡，并保證室內空氣質(zhì)量。

于各實(shí)驗室分別配置室內溫濕度變送器、實(shí)驗室壓差變送器、現場(chǎng)操作監控觸摸屏并連接至對應實(shí)驗室控制單元；通過(guò)對觸摸屏的“一鍵開(kāi)關(guān)”，定義實(shí)驗室的當前工作模式為啟動(dòng)或關(guān)閉；系統接收此信息后，應自動(dòng)把相關(guān)的實(shí)驗室專(zhuān)用全新風(fēng)機組及實(shí)驗室專(zhuān)用排風(fēng)機組的啟動(dòng)或關(guān)閉。當實(shí)驗室開(kāi)啟后，實(shí)驗室內壓力應根據需求將其控制為微負壓（正）壓環(huán)境。

實(shí)驗室自動(dòng)控制系統建設實(shí)現對船載實(shí)驗室各設備的狀態(tài)監視與聯(lián)動(dòng)控制；包括：

 銜接并聯(lián)動(dòng)氣體泄漏報警及實(shí)驗室漏水報警。

 通過(guò)相關(guān)網(wǎng)關(guān)與第三方系統（海氣通量觀(guān)測系統、海域水生態(tài)環(huán)境在線(xiàn)監測系統、空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測系統、前端感知數據采集系統、船舶實(shí)驗室分析系統、海洋環(huán)境監測系統及監督執法系統）進(jìn)行數據集成。同時(shí)用于監測房間溫度、濕度、壓力、漏水報警及氣體泄漏報警等。

 配電系統監測：對變電所內設備的進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行監視、電能參數測量和故障報警。包括市供電品質(zhì)，即電壓、電流、頻率、功率因素、有功功率、無(wú)功功率的監測，高低壓重要回路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監控，變壓器溫度測量，每天日用電容量使用統計分析等。

 照明系統監控：對一些重要場(chǎng)所的照明及建筑物立面照明進(jìn)行監視和控制。

 空調系統監控：對冷熱源設備、通風(fēng)設備、空調設備及環(huán)境監測設備進(jìn)行監視、測量、控制。

 給排水系統監控：對生活水池、消防水池與水箱、給排水設備等進(jìn)行監視、測量、控制。

智能走航集中采水系統是結合實(shí)驗室工藝布置、實(shí)驗設備規格及安裝位置，設置統一的走航水樣進(jìn)水口，系統設置統一的接口與實(shí)驗室內走航儀器快速聯(lián)接，走航采集的水樣通過(guò)管路直接送到走航儀器中進(jìn)行走航監測。

系統由定量蠕動(dòng)泵、隔離閥、耐腐蝕過(guò)濾器以及軟硬管聯(lián)接系統構成，采用先進(jìn)的PLC聯(lián)動(dòng)控制方式，實(shí)現不同點(diǎn)位的走航監測儀器的同步定量進(jìn)水樣的需求，同時(shí)，系統與純水系統相連接，設計一鍵清洗管路，確保系統管路清潔度及水樣的代表性，系統進(jìn)水口裝有攝像頭及相應傳感器，走航采樣深度、gis位置信息、水溫等系列環(huán)境信息實(shí)時(shí)傳輸到系統，并上傳至中央管控平臺。進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、遠程報警、記錄存檔、查詢(xún)導出、集成顯示等功能組。

船載實(shí)驗室業(yè)務(wù)運轉需要用到多種儀器，如分光光度計、鹽度計、流動(dòng)注射儀器、滴定儀、自動(dòng)萃取設備、CTD、加酸設備及分析儀器等，其中部分儀器需要用到高純氣體，傳統的做法是采用獨立鋼瓶分散供氣的模式，這種供氣模式每臺儀器設備單獨配置氣體鋼瓶，分別滿(mǎn)足每臺儀器設備的使用，但隨著(zhù)近年來(lái)實(shí)驗室投資的不斷加大，儀器設備的迅速增加，用氣量也逐年增加，傳統的供氣模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足儀器設備增加的需求，同時(shí)分散供氣模式帶來(lái)的實(shí)驗室布局混亂，鋼瓶的頻繁更換也對實(shí)驗室的管理和維護造成了困難，為了解決以上兩個(gè)方面的問(wèn)題，就需要采用一套安全性高且能實(shí)現集中分配供氣的系統完成從氣源向儀器的供氣。

實(shí)驗室集中供氣管道系統涉及氣體管路的設計、材質(zhì)選擇、工程安裝和驗收等方面的工作，是一項專(zhuān)業(yè)性較強的工作，由于實(shí)驗室通常配備許多精密大型儀器設備，如果工程材質(zhì)不合格、施工工藝不精密，使用過(guò)程中可能會(huì )產(chǎn)生泄漏，引入雜質(zhì)降低高純氣體純度，直接導致儀器設備無(wú)法正常使用，因此必須謹慎的設計、選材和施工。實(shí)驗室高純氣體集中供氣管道系統主要由氣源自動(dòng)切換系統、管道系統、調壓系統、用氣點(diǎn)、監控及報警系統組成。實(shí)驗室主要使用氣體種類(lèi)包括氮氣和壓縮空氣，考慮到安全因素，建設時(shí)將氣瓶柜放置在艙外，以集中管網(wǎng)的形式供應到各使用點(diǎn)。

FUTURE

總結與展望

海洋環(huán)境監測船載實(shí)驗室的創(chuàng )新建設，改變了原有的海洋環(huán)境監測質(zhì)控模式，有效的解決了海洋監測數據新鮮度不足問(wèn)題，在實(shí)驗室內可以搭載多種走航在線(xiàn)監測設備，滿(mǎn)足自動(dòng)化在線(xiàn)監測需求，同時(shí)解決了樣本量少，數據成本高的等問(wèn)題。通過(guò)對自動(dòng)化以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等應用，數據采集更加迅捷容易，數據更加立體。便于更加深入掌握了解海洋環(huán)境動(dòng)態(tài)。同時(shí)為未來(lái)海洋大數據深層次挖掘和綜合分析研判，發(fā)揮數據資產(chǎn)的價(jià)值提供了數據基礎。