台州市近岸海域在线监测系统的构建与应用

孙标

台州市水产技术推广总站 浙江 台州 318000

1 系统项目背景

台州市是位于浙江省沿海中部的海洋大市，有6个沿海县市区濒临东海，管辖海域面积约6910平方公里，大陆海岸线约长726公里；岛屿921个，其中无居民海岛894个，海岛岸线长约870公里。台州市是全国渔业大市，也是渔港大市，全市共有各类渔船5000余艘，渔港及渔业港区44处，其中国家中心渔港和一级渔港各3座。近年来，随着台州区域经济的快速发展，沿海区域进行了超幅度的利用开发，导致大量的废弃污染物流入大海，由此引发了海水水质恶化、赤潮多发等一系列问题，对当地的社会经济可持续发展产生了一定程度的影响。2010年，浙江省全面启动近岸海域浮标在线监测系统建设工程，椒江大陈被纳入首批试点，进而推进了台州近岸海域在线监测系统的全海域布设工程[1]。

2 系统建设

台州市从2010年开始启动近岸海域在线监测系统的建设，于2012年8月在台州湾大陈海域布放了第一个浮标（型号：FSH2000-1B），2012年12月在大陈海域全面建成了台州市第一套生态浮标在线监测系统，实现对大陈海域水文气象、常规水质和营养盐等19个参数的长期、连续、自动监测。

2012年开始在乐清湾温岭滨海旅游区海域开展海滨浮标在线监测系统的建设，2013年8月开始在温岭海域布放海滨浮标（型号：FHS1200），2014年4月建成了台州市第一套海滨浮标在线监测系统，实现对温岭滨海旅游区海域水文气象和常规水质等15个参数的长期、连续、自动监测。

2014年开始在三门湾海域开展生态浮标在线监测系统的建设，2015年8月开始在三门湾海域布放生态浮标（型号：FHS3000），2015年12月全面建成系统，实现对三门湾养殖区海域水文气象和常规水质等19个参数的长期、连续、自动监测。

2019年开始在乐清湾玉环国家海洋公园海域开展生态浮标系统建设，2019年12月在披山海域布放浮标（型号：FSH-2000），并全面建成系统，实现对乐清湾玉环海域水文气象和常规水质等15个参数的长期、连续、自动监测。

截至目前，台州市已建成覆盖台州湾、乐清湾、三门湾等三湾海域的在线监测系统。在线监测系统包括海上自动监测浮标系统、数字化监控平台、在线监测与信息管理系统等。

2.1 海上浮标

目前，台州市投建完成并持续有效运行的浮标设备共有4套，其中生态浮标3套，海滨浮标1套。自投入使用后，全市4套浮标系统基本稳定运行，除了极端天气进行浮标拖回等应急处理外，其他时候浮标锚系牢固，运用GPS定位系统能准确定位到浮标布放点，并保障在线数据的传输稳定。监测参数覆盖了海水水质、气象、营养盐、磷酸盐、光照、紫外线等参数[2]。

2.2 监控平台

为实现对全市已投放的浮标在线监测数据的监控、分析，台州市构建了市、县两级平台，用以实现海洋在线监测系统的数字化运用。包括市本级监控分析平台1个，县（市、区）级平台4个。

为保障台州市在线监测系统数字化监控平台的业务化运行管理，保证正常接收的实时在线监测数据质量，台州市严格执行《浙江省近岸海域浮标在线监测系统数字化监控平台管理制度（试行）》。2014年以来，针对浮标监控值班采取专人专管的方式，进行浮标监测数据的每日监控，并作定时记录，一旦在浮标监控值守过程发现数据浮动剧烈、数据缺失、浮标走位、叶绿素上升明显等异常情况，根据规定及时采取应急措施，并向省厅、系统维护方等相关单位进行通报。

2.3 室外LED大屏

在温岭钓浜建设了室外LED大屏的数据发布系统，根据实时数据进行温岭海滨浮标在线监测数据及预警信息的发布，并及时推送海洋相关政策、通知等，主要用于指导所在地滨海旅游相关事宜。通过委托管理，确保LED大屏信息发布系统实时有效，确保其发布的相关信息流畅、规范。

2.4 海洋环境在线监测系统

台州市4套在线监测浮标集成于海洋环境在线监测系统，纳入杭州应用声学研究所开发的全省浮标运维管理平台，并进行后台运维管理，省、市、县三级拥有不同管理权限，具有实时监控、诊断、数据采集、预警信息、浮标管理、GPS信息、统计分析、报表生成等功能。通过监控系统中相关临界值功能模块的设置，实现对系统中各项异常情况的实时监控，包括电源故障、内舱进水、数据异常、浮标移位等，并通过发送短信对有关人员进行报警提醒。在监控软件的预警信息功能模块里设置了历史查询功能，能回溯近期发生的异常情况，分类别分区间查看警报讯息[3]。

3 运行维护

3.1 浮标监测数据接收率、有效率

监测数据接收率=100%×（实际接收到的监测数据个数–测试期间数据个数–船撞期间数据个数–台风故障期间数据个数）/（根据测量周期计算的应接收的现场设备测量数据个数–测试数据个数–船撞期间数据个数–台风故障期间数据个数）。监测数据有效率=100%×（实际接收到的监测数据个数–测试期间数据个数–船撞期间数据个数–台风故障期间数据个数）/（根据测量周期计算的应接收的现场设备测量数据个数–测试数据个数–船撞期间数据个数–台风故障期间数据个数）。经统计，自大陈生态浮标、温岭海滨浮标、三门湾生态浮标、玉环生态浮标等四套在线监测系统建成以来，监测数据接收率都达到92%以上，监测数据有效率都达到90%以上，高于项目维护运行中设定的意向目标值[4]。

3.2 浮标数据比对

在进行生态浮标投放前，需要对设备进行多次的测试、校对，为保障浮标监测数据的准确度和精确度，还需要进行数据质控。常规并广泛实施的数据质量控制方法是开展比对监测和偏差分析，也就是浮标监测与人工现场监测同时进行，再将两套数据进行偏差分析。自第一个生态浮标布投开始，台州市就严格执行相关文件要求，在接连经历实验室改革、机构改革的情况下，继续推进保障数据比对工作，共组织实施浮标在线监测系统的比对监测100多航次。比对参数包括水温、pH、盐度、溶解氧、亚硝酸盐、硝酸盐、氨、磷酸盐、叶绿素、浊度等10项参数，共获取数据4000余组。

3.3 浮标系统运行维护

生态浮标系统、传感器长期受到恶劣的海域环境影响，其精准度及相关参数会产生一定程度的偏离。为了确保自动监测浮标系统正常运行，省厅每年拨付浮标运维专项资金，对浮标布放水域实施全天候实时监控，并将生成的监测数据、视频图像通过电脑平台、专用通信网络传输到所属监测部门的监控设备上。运行维护工作主要涉及传感器、岸站接收系统、浮标体及锚系三大部分，主要包括日巡视、日常维护、应急维护、年度维护及维修更新等[5]。

4 成果应用

项目建设以来，台州市近岸海域在线监测系统每隔15分钟可以获取气象、高度等参数的监测数据，每隔1小时可以获取水质的监测数据，每隔4小时可以获取营养盐的监测数据，自2012年至今，获取了海量在线监测数据。如何利用好、发挥好这些海量数据的作用，成为我市近年以来的工作重点和难点。近10年来，东海、南海、黄海、渤海等四大海域所在的如浙江、上海、广东、广西、海南、山东、河北等沿海省份，陆续都在当地所属海域投放了水质在线监测浮标，也一定程度上开展了监测数据的应用研究，主要应用于前期的赤潮监测预警报。台州市长期跟进探究在线监测数据的开发与成果应用，目前初步应用于滨海旅游区LED大屏实时数据发布和赤潮前期预警报。

4.1 温岭滨海旅游区LED大屏实时数据发布

温岭钓浜的室外LED大屏是发布实时当地滨海旅游区的海洋监测数据及预警信息最直接最便捷的窗口。其原理主要是利用海滨浮标获取的水温、盐度、浊度、pH、DO和叶绿素a等数据，对照附近海洋观测站点的波浪数据，初步形成海滨浮标在线监测数据应用产品，并进行实时发布[6]。

4.2 赤潮前期预警报

赤潮是一种海洋生态异常的现象，它是由赤潮藻在一定的海洋环境条件下急速增长繁殖而形成的，台州海域常见的赤潮藻类为东海原甲藻、米氏凯伦藻等。通过近几年的海洋观测来看，浙江省近岸海域赤潮发生的频次未见减少，因此做好赤潮监视监测工作，是当前海洋生态预警工作的重点。根据对台州海域赤潮频发期相关数据的分析，需要重点关注赤潮发生的两个关键条件：一是关键水质指标的临界值是否已经超出；二是关键的海水水质指标是否出现上下幅度较大的情况。初步搭建起由叶绿素、溶解氧饱和度、pH和天气状况等重要指标组成的海域赤潮预警体系框架，确定相应的临界值，并结合省厅的卫星研判，开展赤潮前期预警工作[7]。

5 结束语

本文主要讲述了台州市海洋水质浮标在线监测系统浮标系统建设、监控平台建设、信息管理系统建设和运行维护管理方面的内容，并介绍了海洋浮标监测数据的初步应用。自2012年8月至今，台州全市海域陆续投放了4套浮标。近十年来，海洋在线监测浮标系统的运行愈发稳定，相关功能逐步升级完善，这表示使用海洋水质监测浮标对特定海域开展实时在线监测是具有可行性的。

台州市近岸海域在线监测系统建设全面实现了由瞬时监测、定期监测向过程监测、动态监测的提升，实现了海洋环境由现状描述到趋势评价与预测的跨越。运用在线监测系统长期、连续、准确的监测数据，为台州市、县两级海洋生态预警预报、海洋防灾减灾决策提供了依据，也积累了海量的监测资料，为后续的进一步利用沉淀了深厚的底蕴，该项目建设取得了一定的社会生态效益。

今后，近岸海域在线监测系统的建设将不断细化深入，浮标监测数据必将发挥更大的作用。而要进一步发挥好在线监测系统的作用，关键难题是浮标传感器技术，重点问题是浮标监测数据的质量控制，最后的目标就是推进浮标监测数据的实践应用。