海洋观测是认识、研究、开发、利用海洋的基础。随着计算机网络与通信技术的不断发展，世界各国都已不再在海洋监测中采用人工采集海水样品带回实验室分析的方法。因为这种方法不但费时费力，样品在采集和运输的过程还很有可能遭到污染，造成最终测量结果的不准确。目前一些西方国家在海洋观测时，普遍采用的都是通过无线传感器实时采集海洋数据的方式。但由于海洋范围较广且海上通信条件苛刻，无线方式难以保证较高的传输效率，且专用的无线传感器部署及维护成本较高，因此不能满足整体海洋环境监测的要求。
近年来，我国研发了一套可以实时在线监测海洋环境的多参数在线监测系统。该系统不再单独建立专用无线通信网络，而是采用RS-232/485接口以及 Modbus-RTU 协议，大大增加了数据传输的效率和可靠性，可以利用工控机配合可编程逻辑控制器完成多参数自动采集、数据分析和记录，达到了远程环境参数监测的目的。这一监测系统由传感器部分和数据采集系统和管理系统两部分组成。传感器部分包括 pH、溶解氧、盐度、叶绿素、浊度以及温度传感器，负责获取海水中的环境数据；数据采集系统和管理系统则根据事先设定的参数，自动向传感器发出采集指令。传感器在接收到采集指令后，自动采集数据并将数据自动解析，再上传到系统，实现了监测的自动化。海水水质检测是海洋环境监测的关键。这一系统采用的是我国自行设计的WQM多参数水质仪和溶解氧传感器，采用化学分析法，主要用于测量氨氮、正磷酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐这4个参数。在工作人员向该设备发送指令后，设备能在1秒内测量并输出近百条数据。为防止监测站电压波动以及停电故障，该系统采用不间断电源进行供电，能对当前工作电压和电流进行监测。其采用的OHR-C200系列交流电压/电流表可外接电压、电流互感器的标准信号，或直接接入电流为5A、电压为500V的交流信号，并自带欠压和过载事件报警功能。
程序启动后，系统便自动进行数据采集、数据存储、数据日志等自动化流程，连接数据库并读取串口对应的设备信息和用户设置的参数，并进行自动化配置。若连接失败，系统会保存错误信息记录日志，并直接退出程序。自动化流程完成后，系统便自动进入待机状态，等待新的指令的到来。
监测站是这一监测系统的主要管理系统，通过串口连接监测设备。工控机通过RS-232/485通信接口，采用Modbus-RTU通信规约与设备进行通信，可实时采集到包括气象数据、营养盐数据、水质仪数据以及站房环境参数在内的多项数据。当系统完成对应数据的采集后，会及时更新页面，显示最近1次存入的数据，并更新下次的采集时间。除了自动监测外，监测站还能开启手动模式进行控制。在手动控制模式中，用户可以通过操作界面查看图中当前各个阀门的状态以及水槽中水位的高低位置，并通过点击阀门、水泵、分析仪等图标实现设备的启停控制。同时考虑到站房会有断电的特殊情况发生，系统会将系统参数存储到本地数据库，并通过重启从数据库中读取上次的参数配置，从而实现系统状态保护。
在自动模式的情况下，用户只需设置开始工作时间、工作间隔等系统参数，系统会按照采水、分析、同化、清洗的流程实现自动化工作，同时根据设定的工作间隔自动计算出下次工作时间并更新至数据库。当发出采集指令而没有收到回复时，系统会进行重发；若重发之后仍没有收到回复，系统则会提示设备故障，同时将错误信息记录到日志中，以便工作人员查看。所有采集到的数据，最后都会进入系统的数据库。该数据库是一个可扩展的数据库管理系统，在数据库的支持下，系统具有查询和删除历史数据功能，并支持查看数据曲线和将数据导出到 Excel，以便用户管理实时数据。这一系统的自动化工作流程是：当到达预先设定的监测时间时，系统会发出采水指令，并在采水完成后进行数据分析。分析完成后系统会进行数据的采集，并将采集的数据进行解析并显示，同时将解析后的数据存储到本地数据库。数据采集完成后，系统会发送清洗指令，进行管道的同化、排空和清洗。
我国自行研制的这一套海洋观测系统的自动化程度非常高， 经实地测试，系统的通信稳定性、通信效率以及自动化程度也大大超过了国外产品。同时这一系统还具备长时间自动工作的能力，具有较高的可靠性。它的海洋环境多参数在线传感系统，实现了对海洋环境的实时监测，有效提高了海洋水质环境的监测效率，具有很高的实用价值。
参考资料：
李倩、刘佳硕：《海洋环境监测与海洋环境管理研究》
耿铭晨、石学涛、刘儒：《基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究》
