德國SubCtech公司OceanPackTM AUMS表層海水走航觀測系統是一套集成有海←水和空氣CO2/H2O/CH4含量分析、多種海水物理化學性質傳感器、五參數全自動營養鹽分析儀、各種船載設備數據輸入輸出的高度集成的一體化系統,具有♀極佳的性能、超強的穩定性和適應性、極大減少人工參與的自主化操√作能力,以及完全可擴展的系統設計,完全滿足各項的系統要求。


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                應用分類
                德國SubCtech公司 走航式海『洋表層多要素測量系統
                類別: 表層多要素監測儀
                型號: AUMS
                關鍵字: 走航式多要素自動測量系統
                供應商: 青島彩神APP儀器有限公司
                產品簡介:

                德國SubCtech公司OceanPackTM AUMS表層海水走航觀測系統是一套集成有海水和空氣CO2/H2O/CH4含量分析、多種海水物理化學性質傳感器、五參數全自動營養鹽分析儀、各種船載設備數據輸入輸出的高度集成的一體化系統,具有極佳的性能、超強的穩定性和適應性、極大減少人工參與的自主化操作能力,以及完全可擴展的系統設計,完全滿足各項的系統要求。


                詳細介紹

                德國SubCtech公司——走航式海洋表層多要素測量系統

                OceanPackTM Autonomous Underway Measuring System(AUMS)






                設備特點:

                √高度智能化和現代化,減少人力

                √多種尺寸,應用靈活

                √海氣二氧化碳同步測量

                √矽膜快速分離水中CO2,T90<3min

                √采樣頻率1Hz

                √標氣自動校準、自動調零

                √自動清潔,防止生物々附著

                √自帶進水控制器

                √自主開發NetDI?系統,觸屏式一鍵設置

                √幾乎可擴展所有傳感器和分析儀

                √儀器無需特殊維護保養

                √通用數據,雙重備份 

                √接入SOCAT或ICOS數據庫平臺

                √根據實際情況定制開發

                即將安裝於中國下一代破冰船雪龍 2 號


                設備介紹


                一、系統介紹

                SubCtech在海洋儀器領域具有超過26年的歷史,是一家獨資企業,具有高度的生產、研發自主性。儀器多個組件均受到專利保護,具有獨特的技術先進▂性、測量準確性以及良好的耐用性。SubCtech公司與德國霍姆赫茲研究所的GEOMAR研究院長期合作,保證所有的研發設計都達到最優品質,公司具有ISO 13628-6 和 API17f 認證的專業海洋儀器設計研發資質,以及ISO 9001:2015認證的生產制造資質,公司工程師均具有高標準的IPC-A-600/610-3到SIL-2資格認證。

                德國SubCtech公司OceanPackTM AUMS表層海水走航觀測系統是一套集成有海水和空氣CO2/H2O/CH4含量分析、多種海水物理化學性質傳感器、五參數全自動營養鹽分析儀、各種船載設備數據輸入輸出的高度集成的一體化系統,具有極佳的性能、超強的穩定性和適應性、極大減少人工參與的自主化操作能力,以及完全可擴展的系統設計,完全滿足各項的系統要求。

                OceanPackTM AUMS獨特的設計使其在走航式水-氣CO2測量領域備受好評。二氧化碳分析儀集成在19”的OceanPack?機架之中,通過船上的表層水采集系統⌒ 可以分析水中pCO2的值,利用單獨安裝在甲板上的進氣箱可以采集來自大氣中的CO2並進行分析。其獨▓特之處在於采用了特殊的膜結構實現水體中二氧化碳與檢測倉中二氧化碳的平衡,檢測倉中裝載成熟的LI-COR?系列分析儀,檢測二氧化碳濃度並輸出信號,膜法平衡〗器受滲透率、濃差極化與透膜率的影響,倉中氣體變化平緩,因此信號』非常平滑,另外由於操作簡單,檢測過程耗時短、響應快,且數據更加準確。

                OceanPackTM AUMS系統集成工作狀態穩定的紅外分析儀或激光分析儀,應用於海洋環境中表層海水及大氣中CO2/H2O/CH4濃度,及其相關參數(溫度、鹽度、pH)的走航監測。儀器自帶切換海水/大□ 氣測量所需的全部軟件和硬件,支持水體和空氣中CO2/H2O/CH4測量時間和周期的自由調整。從測量水體切換到測量空氣:平衡時間小於1分鐘,從測量空氣切換到測量水體:平衡時間小於5分鐘。系統控制軟件兼容性強,系統具有完善的自監測功能,包括系統自監測和測量數據監測等,以保證ω數據質量,在無人操作的情況下也可自我運轉。

                OceanPackTM AUMS幾乎可兼容所有探頭,可在主機的除泡器內集成溶解氧、濁度、硝酸鹽、葉綠素、CDOM、pH、溫度鹽度等,相關參數可以基本實現同步測量,測量得到的數據通過主機內的數據采集器實時顯示在屏幕中,無需另外增加旁路,也無需將數據導出後再進行復雜計算。用戶也可根據♂需要選擇是否在旁路增加更多的分析儀進行其他參數的測量。


                二、OceanPackTM核心優勢

                1.產品對比

                比較項目

                德國SubCtech OceanPackTM

                德國4H JENA

                美國General Oceanic

                規格

                三種規格可選

                單一規格

                單一規格

                氣體平☉衡方法

                膜法

                膜法

                噴淋法

                二氧化碳檢測器

                LI-COR 840x或LosGatos

                需用戶◥單獨購買【

                需用戶單獨購買

                激光檢測器

                LosGatos一鍵式操作

                Picarro需要用戶單︾獨操作

                除泡器

                體積6L,兩段式除泡

                體積2L,簡單除泡

                體積2L,簡單除泡

                檢測前後水樣

                分離

                除泡器內混合

                分離

                外形

                19”標準機架,抽屜式↑設計 

                自行設計機架

                自行設計機架

                校準調零

                自動調零,無需標氣

                純氮氣+兩種標氣

                純氮氣+兩種標氣

                系統設計

                管路簡單,組件少

                管路密集復雜@,小型組件多

                管路密集復雜,小型組件多

                擴展性

                幾乎兼容所有探頭

                不支持更多探頭

                僅限於CTD、DO、GPS

                操作系統

                基於ARM Cortex的NetDI?系統,簡單穩定

                基於Windows?的Win7系統,有崩潰風險 

                基於Windows?的Win7系統,有崩潰風險

                數據格式

                通用NMEA-0183

                專用格式

                專用格式

                數據傳輸方式

                RS232/422/485

                單芯脈沖信號

                RS485

                維護

                活動〖管路組件,易拆裝

                硬質固定組件,難維護

                硬質固定組件,難維護

                2.主要性能優勢

                對比項目

                傳統走航系統

                SubCtech的OceanPack 改進方案

                美國General Oceanic

                水-氣測量組件

                一個分析儀連續測量,采樣頻率很低,大約10 min

                兩個分析儀同時測量水中和空氣中的pCO2,采樣頻率能達到1Hz

                單一規格

                校準組件

                需要2-3個額外的參考☆氣(WMO認證的標準氣體,價格昂貴)

                小船:高性能的LI-COR?分析空氣中CO2時不需要參考氣體,長期漂移可以通過後處理校正。

                噴淋法

                調查船: 使用1-2個氣體的自動校準功能就可以達到水體分析時最高的準確度

                需用戶單獨購買

                安裝

                重量較大>100kg,有多個軟管,需要有額外的空間放置必需的氣瓶,氣管

                整個系統集成在一個19”標準機架內,最輕質量<75kg,耗電量低,不使用氣瓶時不會占用額外空間

                Picarro需要用戶單獨操作

                CO2分析儀

                分析儀要專門購買並且由客戶自行安裝

                成熟的LI-COR? 系列分析儀配置好後集成在系統內,實現即插即用。可集成其他例如Las Gatos分析儀,或在激光分析儀和紅外分析儀之間切換

                體積2L,簡單除泡

                操作系統

                分析儀配備兩套特有的分析程序,水系統必須用專門的軟件

                編程計算好的整套解決方案,標準的NMEA-0183數據格式

                分離

                附加探頭

                只能安裝少數探』頭

                系統非常靈活,模塊化組裝使其具有多個端口,能兼容幾乎所有探頭,能夠完全ぷ集成在水路中並且很容易保養,可選擇是否安裝自動清潔模塊

                自行設計機架

                接口

                不同的文件和專有的數據格式

                標準的NMEA-0183 (ASCII)數據格式(SubCtech是NMEA和SUT成員)

                純氮氣+兩種標氣

                平衡器

                敏感的玻璃平衡↑器,需要定期維護,且噴淋時的壓力會影響氣體溶解度

                平板矽膜平衡器無需維護,過濾膜由HZG(即GKSS)研究中心開發

                管路密集復雜,小型組件多

                生物附著

                玻璃過濾器易被生物附著

                平板矽膜平衡器幾乎不會受到生物附著,泥沙沈積的影響(已通過NOAA ACT測試認證)

                僅限於CTD、DO、GPS

                除泡器

                不提供,水路是平衡器的一部分,如果要安裝外部探頭,必須安裝在旁路上

                “mBubbler?”是具有氣體耐受性的除泡器,可以將氣泡卷起至±30°和傾㊣ 斜的角度並將其去除,首次經IFREMER在2009年得到證實。可以集成很多傳感器,在相同水體條件下進行數據采集。

                基於Windows?的Win7系統,有崩潰風險

                耐用性

                由於有多個管道,玻璃平衡器,因此對惡劣條件比較敏感

                適用於極端條件,曾在30 nmi遊艇競賽中得到測試,很多客戶在各種天氣情況下的使用也證明了這一點

                專用格式

                數據處理

                數據處理很費力,由於各程序獨立運行且內部存儲數據,因此要處理多個文件

                數據實現實時計算,但原始數據仍¤舊保存便於後期科學處理,數據全部集成嵌入在數據采集儀中

                RS485

                後期成本

                由於定期保養後續費用會很高,而且參考氣體需要不斷購買

                可以在無人監管的狀態下正常運行3個周以上,後續費用低,如果可以的話不需要外部氣瓶

                硬質固定組件,難維護


                三、核心技術參數(激光傳感器)

                測量參數

                參數規格

                測量參數

                參數規格

                CO2 (表層水+大氣)

                量程:0-20000ppm,可調整

                葉綠素a

                量程:0-50μg/l

                分辨率:1ppb

                分辨率:0.025μg/l

                精度:±50ppb

                藻紅蛋白

                量程:0-175μg/l

                CH4 (表層水+大氣)

                量程:0-100ppm,可調整

                分辨率:0.086μg/l

                分辨率:1ppb

                藻藍蛋白

                量程:0-175μg/l

                精度:±0.3ppb

                分辨率:0.086μg/l

                進水口溫度

                量程:-5~45℃

                CDOM

                量程:0-1500μg/l

                分辨率:0.0001℃

                分辨率:0.1μg/l

                精度:±0.005℃

                熒光

                量程:0-500μg/l

                穩定性:0.00025℃/月

                分辨率:0.01μg/l

                測量溫度

                量程:-5~35℃

                濁度

                量程:0-1500NTU

                分辨率:0.0001℃

                分辨率:0.05NTU

                精度:±0.002℃

                藻類

                總葉綠素範圍:0-200μg/l

                電導率

                量程: 0-7S/m

                分辨率:0.01μg/l

                分辨率: 0.00001 S/m

                透射率:0-100%

                精度: ±0.0003 S/m

                PAH

                量程:0.1-500ppb,可調整

                鹽度

                量程: 0.5-40PSU

                分辨率:0.5ppb

                分辨率: 0.0002PSU

                TOC

                量程:0.25-50mg/l,可調整

                精度: 0.005PSU

                DOC

                量程:0.25-50mg/l,可調整

                溶解氧

                量程:0-16mg/l

                COD

                量程:0.6-44mg/l,可調整

                分辨率: 0.032mg/l

                TSS

                量程:4-130mg/l,可調整

                精度:±0.256mg/l

                BOD

                量程:0.6-44mg/l,可調整

                飽和度:0-150%

                KHP

                量程:0.25-200mg/l,可調整

                飽和度精度:±5%

                光學營養鹽

                量程:可調整

                飽和度分辨率:0.4%

                硝酸鹽-氮

                量程:0.08-140 umol/L

                pH

                量程: 0-14pH

                測量誤差:<5%

                分辨率: 0.01pH

                銨鹽-氮

                量程:0.2-20 umol/L

                精度: ±0.05pH

                測量誤差:<5%

                ORP

                量程: -2000 - +2000 mV

                亞硝酸鹽-氮

                量程:0.03-6 umol/L

                精度: ±1mV

                測量誤差:<5%

                溫度範圍:-10-130°C

                磷酸鹽-磷

                量程:0.03-6 umol/L

                溫度精度:0.1℃

                測量誤差:<5%

                走航式微塑料/浮遊生物/有機顆粒物

                水樣過濾面積:≥2000mm2

                矽酸鹽-矽

                量程:0.3-100 umol/L

                孔徑:5-5000μm

                測量誤差:<5%

                系統組成


                1.OceanPack?主機機櫃

                -德國SubCtech公司設計制造的mBubbler?品牌除泡器單元,可在一個水箱中采集同一時間和溫度的數據。

                -集成Li-COR NDIR分析儀的pCO2、甲烷海水流通式傳感器,帶平膜模塊和自動校準。

                -SmartDI?嵌入式數據記錄器,觸摸屏顯示,實時多任務處理系統,2 x 4 GB CF卡,驅動器(系統+備份,數據)。

                -所有傳感器連接【,包括電源,數據,供水,自動清洗系統,配置設置。

                -所有傳感器和分析儀的自動供電,包括不間斷電源UPS.

                -可通過類似或串行傳感器擴展。


                2.帶有如下組件的Top-Box?(安裝在甲板)

                -氣體和氣體過濾器;氣泵。

                -所有Top-Box?組件的供電

                -用於傳輸空氣的抗紫外線室外管路。

                -帶有調節』加熱器的進氣箱,在北極條件下安全運行(已被POLARSTERN號證明可用於零下35攝氏度)。

                -接口尺寸,1/4英寸;功率20W


                3.營養鹽機櫃

                -專為海水中營養鹽的監測設計

                -DI水箱,用於超純水存取

                -營養鹽分析儀,精度為ppb級別

                -冰箱,用於存放試劑,最長可保存一個月

                -營養鹽機櫃除泡器,帶25μm濾芯和壓縮空氣自動清潔系統

                -大體積廢液箱,存儲化學廢液


                4.擴展單元(選擇性配置)

                -配有高精度的LasGatos激光檢測儀,用於檢測CO2,CH4,H2O等溫室氣體,且能夠自動進行壓力和溫度補償。

                -LasGatos激光檢測儀自動校準單元,能夠定時對儀器進行自校準。

                -高精度的SubCtech溫度ω 傳感器,測量進水口溫度,後期計算可加入溫度補償。

                -海鳥SBE-45TSG表層溫鹽(溫度和電導率/鹽度)到自己的旁路中,並可調節水流量。

                -Satlantic SeaFET pH傳感器,離子選擇性電極(ISFET)傳感器,具有長期的海水測量穩定性。

                --Wetlabs 三參數熒光計,用於測量葉綠素,濁度,可溶性有色有機物

                --自動營養鹽分析儀,可測量五項營養鹽指標

                -走航式微塑料/浮遊生物/有機顆粒物/水樣采集系統,可以在走◇航的過程中實現采集/過濾水樣。

                -AADI Optode 4835溶解氧傳感器,具有鹽度校正和極長維護周期,只有少數受生物汙染影響。

                -Turner 三參數傳感器,可以測量CDOM,藻藍蛋白,藻紅蛋白,熒光等參數

                -高精度,無腐蝕的水壓和水流傳感器(OceanPack?內)。

                -Trios PAH 水中油類物質熒光探頭。

                -AOA藻類分析儀,實現葉綠素在線分析。

                -Trios OPUS水質分析儀,可以選擇測量BOD,COD,TSS, DOC,TOC,KHP,營養鹽等參數。

                -SubCtech ORP傳感器,測量氧化還原電位。

                -根據需要提供的其他傳感器。

                -外接船舶數據,例如GPS、羅經、波浪、氣象、遙感等等。

                -通過無線網絡實現數據遠程傳輸和顯示。

                -其他定制化功能。

                2010 年比利時科考船

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                2011 年中國科學號科考船


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                2013 年德國 Polarstern 科考船


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                2014 年格陵蘭極地科考船


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                2017 年沃爾沃全球帆船賽


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                2018 年即將安裝於中國下一代破冰船