热敏型海水温度观测系统的构建与应用

余永贞 汤德福 吴群河 吕莉梅

（中山大学环境科学研究所，广东 广州 510275）

热敏型海水温度观测系统的构建与应用

余永贞 汤德福 吴群河 吕莉梅

（中山大学环境科学研究所，广东 广州 510275）

本研究基于GPRS设计一套温排水温度自感系统，该系统由温度传感器、浮标或船只、GPRS网络和数据传输接收模块等组成，具有大范围、自动及精准的特点，可连续观测温排水海域温度场。以湛江调顺电厂为例，说明了本系统在温排水研究领域应用的稳定性、可靠性。

温排水；成套自感系统；在线监测

温排水对海洋生态的影响表现在温升、卷载效应和余氯等方面。温排水作为一种热污染，会造成局部海域海水升温，从而对海洋生态产生直接或间接的影响，引发一系列的环境问题［1-2］。

海水表面温度（Sea Surface Temperature，简称SST）是温排水对生态影响研究中一项重要的指标。但如何观测温排水对海水造成的温升现象，是很多滨海电厂需应对的实际问题，牵涉到电厂自身冷却系统效果及如何选择排水方式，同时温升现象也是环境管理部门的监管重点［3］。

基于以上原因，本研究应用无线传感和GPRS通讯技术，将温度传感器、数字信号发射与接收等现有技术优化组合，在创新性解决了电源、设备防水与涨落潮时多层垂直测温等问题后，设计了一套温排水海域水温自动和巡航观测系统，并将其应用于湛江调顺电厂的实例研究。本研究基于GPRS网络进行远程控制和数据传送，利用组态王软件及即插即用的数据处理模块，实时自动传送和接受系统所观测的温度数据值。

1 观测系统设计

温排水观测系统由温度观测系统、浮标系统（巡测需用快艇）、通讯网络和数据接收器等几部分组成，其中温度观测系统仪器有水温传感器、电缆、观测箱（内置芯片、信号发射模块、电源等），浮标系统设备有固定锚、绳索、浮标，通讯网络主要是GPRS通讯技术和TCP/IP协议，数据接收设备包括数据记录仪和计算机系统等。

2 实例

湛江调顺电厂厂址位于东经110°24’30”，北纬20°18’41”，湛江调顺电厂一期工程建设规模为2×600MW国产亚临界燃奥里油机组，规划容量为4×600MW。工程循环冷却水及其补充水量见表1所示。

湛江调顺电厂温排水连续排放，经长约824m、宽10m的明渠自然冷却后，排入麻斜海。在温排水出口水温为30℃情况下，该水渠可使温排水水温下降1.5～1.8℃。

3 结果与分析

综合各观测点的月平均气温，与当地的月平均气温进行比较，结果见表2与图1。

从图中可知，3个观测站点中，任何一个站点的表层或底层海水温度，均高于当地月平均气温。综合年连续观测结果，我们可以得出以下几点结论：

3.1 电厂温排水的出水温度高于海水自然温度8~ 14℃，且温排水对附近海域的海水造成了升温现象；

3.2 温排水口附近海水平均水温均高于当地平均气温，以排水口处水温最高，距离温排水口越近的地方，海水温升越明显；

3.3 一般情况下，海水表层温度高于低层，但是电厂的取排水口处，深取浅排的方式会造成海水上下运动，同时受潮流的影响，温排水会与海水剧烈掺混，从而影响水温的垂向分布，在冬季或夏季潮差大时，底层水温会高于表层水温。如D1及F2底层，而海水上下运动的程度会影响水温的垂直分布，E2表层水温2013年4月之前基本比底层高，而在7月~10月比底层温度低。

4 结论

本研究基于GPRS设计了温排水温度观测系统，为大范围精确观测滨海电厂温排水形成的海水温度场提供了技术可能，本系统选用热电偶作为温度传感器，具有灵敏快速采集、高精度、耐用、方便制作的特点。系统对观测仪器进行创新性的防水设计，把芯片、蓄电池等容易受海水腐蚀和损坏的重要器件放置在严闭的防水盒中，特制的防水盒可保证观测装置浸泡在3m深的海水中，内部的器件仍可在恶劣的海洋环境中稳定地运行。

本研究根据温排水影响海域的特点设计了浮标系统，并在实际应用中灵活考虑，通过对海水涨落潮时的水深计算绳索的长度，将温度传感器固定在绳索上，并通过长于绳索的电缆与观测箱相连接，可实现同时精确地测量水平和垂向的水温。GPRS网络具有覆盖范围广、通信速率高等特点，其在本研究中的应用，结合控制芯片及数据接收模块，可实现数据自动储存、传送和接收，形成水温数据库，本观测系统满足温排水水温的自动监测要求。

本观测系统运行费用不高，不存在其他制约性因素，可以广泛应用于其他滨海电厂温排水的温度观测。

［1］郎需强.基于ZigBee和GPRS的远程果园灌溉系统的设计与实现［D］.山东：山东农业大学，2011.

［2］贺佳惠，梁春利，等.核电站近岸温度场航空热红外遥感测量数据处理研究［J］.国土资源遥感，2010（3）：51-53.

［3］陈振华，陈小燕，等.基于Zigbee技术的滨海电站温排水监测系统的设计与实现［J］.计算机测量与控制，2013，21（9）：2400-2402.

Construction and Application of ThermalWater TemperatureObservation System

Yu Yongzhen Tang Defu Wu Qunhe Lv Limei
（EnvironmentalScience Research InstitutesofSYSU，Guangzhou Guangdong510275）

This study based on GPRS designed a thermal discharge temperature inductance system.The system con⁃sistsof temperature sensors，buoysor boats，GPRSnetwork and data transmission receivermodule and other com⁃ponents，with the characteristicsof large range，automation and accuracy，and can continuously observe temperature field in thermal discharge temperaturewaters.Take ZhanJiang Tiaoshun power plantasan example，the stability and reliability of the system applied in the field of thermaldischargewere illustrated.

Thermaldischarge；Complete self-induction system；OnlineMonitoring

X834

A

1003-5168（2015）06-0020-2

2015-5-14

余永贞（1983.10-），女，硕士研究生，中级工程师，研究方向：给排水处理；通讯作者：吴群河（1958.2-），男，教授，研究方向：水环境化学、水污染以及水环境管理。

表1 现有工程机组循环水量一览表 （单位：t/h）

注：冷却倍率m=65（夏）、m=50（冬）

机组容量2×600MW凝汽量2247.2凝汽器用水量夏季146068冬季112360水-水热交换器冷却水量11000总冷却水量夏季157068冬季123360