科创中国

海洋水质参数是海洋科学研究不可缺少的数据信息。目前，水质监测主要基于以下几种方法：(1) 实验室分析，通过现场取样到实验室进行分析，但这种方法不仅时效性较差，而且容易受分析人员的操作影响，较难保证测试的准确性。(2) 遥感技术，通过水体光谱等特征，实现大面积水域的水质定性分析，但仍需要原位水质参数及相应的反演算法来实现对水环境问题的预警。(3) 在线监测方式，通过在采样区域对水体进行直接的原位连续、快速检测，实现 24/7的实时监测。该技术是目前预防和治理水环境问题的迫切需求和有力手段。因此，开展海洋生态环境要素观测，提高海洋生态环境观测及监测能力，成为当前刻不容缓的任务。随着传感器及微机电技术的发展，在线水质监测设备开始兴起。对于在线水质监测设备而言，需要具备多参数、低成本、实时无线数据传输、低功耗、适合野外携带和部署的特点。团队设计与开发了一款基于物联网技术的性能优良的海洋水质智慧观测终端。这对于提高海洋水质观测的水平、带动海洋装备与技术的发展、加快我国海洋强国的建设、推进“智慧海洋”新模式。

1. 电路设计：使用特定方法设计出符合使用要求的电路系统。不同的传感器和硬件模块所要求的工作电压范围不一样，电源所提供的电压不能满足每个传感器和模块的电压要求，故而需要进行科学合理的电路设计，对电源提供的电压进行降压或升压，以及满足每个传感器和模块的其他用电要求，并设计合理的传感器与微处理器之间的引脚配置等。2. 数据集成技术：将采集系统中不同传感器类型的数据（叶绿素数据、电导率数据、PH数据、溶解氧数据、GPS数据、电量数据等）在原采集系统不做任何改变的条件下，进行数据采集、转换等的数据整合过程。运用一定的技术手段将各个独立采集系统中的数据按一定规则组织成为一个整体，使得用户能够有效地对数据进行获取及访问。3. 数据处理技术：利用微处理器模块对叶绿素数据进行提取、存储、加工、变换等。包括把信息转换成上位机能够接收的形式；指定编码，按有关信息进行有效的分组；进行各种算术和逻辑运算，以便得到进一步的信息；把数据有效组织表达后远程传输（输出次序如下：叶绿素、电量、经度、纬度、日期、时间），以及其他方面的数据处理；并能对传感器进行指令操作。

具不完全统计，全国各小、中、大型养殖企业有1200多家，全国涉海高效以及研究机构有120多所，各省市水质监测部门630多个。我们的产品可以很好满足这些企业、高校、水质监测部门的日常工作学习所需，而且相比于市场上的大型水质监测装备而言，我们的装置更加小巧且便于携带，可以实现无线传输水质数据，全天时全天候的对水域进行观测，成本也相对较低。可以根据用户的项目需求来定制搭载什么类别的水质传感器。本装置除了产品和相应配套的监测系统出售，还有后期的技术支持、设备维护、数据托管和增值服务的售卖，整个产业的盈利是长期的、可持续的。

上海海洋大学是上海市人民政府与国家海洋局、农业农村部共建高校，是国家“双一流”建设高校，入选教育部卓越农林人才教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家“特色重点学科项目”、上海高水平地方高校建设计划、国家级新农科研究与改革实践项目、国家级大学生创新创业训练计划、全国毕业生就业典型经验高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、上海市首批课程思政教育教学改革整体试点校、上海市首批深化创新创业教育改革示范高校、上海市级新工科研究与改革实践项目，为中国新农科水产联盟副理事长单位和上海市水产学会、上海市食品学会、上海市渔业经济研究会指导单位。

目前水质观测装置正快速发展，但现有的装置或多或少的具有一些缺陷：装置制作成本较高，装置体积大不易携带，有线数据传输限制便携度，部分无线传输的传输距离较短，采集的水质数据单一，续航时间较短，装置获取的数据不能实时展现，不易灵活组网观测等。针对现有产品和技术的现状，本作品所涉装置基于现有市场上的硬件模块进行设计，制作成本低；采用Lora 模块可远距离传输数据；采用 esp32 模块可实时无线数据；各硬件模块均采用耗能低的型号，搭载太阳能板持续供电，续航时间长；预留其他水质观测要素的传感器接口，可升级多要素观测；可通过 ESP32 模块实现 WiFi 通信，亦可以通过移动模块实现 4G/5G 通信，支持多种无线通信方式；体积更小，搭载平台灵活，适合野外多点布设，支持灵活组网观测。

本项目意向转化方式为技术服务、技术许可等方式开展合作交易，具体面议。针对现有产品和技术的现状，本产品所涉装置基于现有市场上的硬件模块进行设计，制作成本低；采用Lora 模块可远距离传输数据；采用 esp32 模块可实时无线数据。该产品在同领域具有技术优势，希望能够与企业进行合作，共同推动发展。