實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制系統(tǒng)針對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，通過整套實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制系統(tǒng)及其內(nèi)置最優(yōu)化控制程序和預(yù)設(shè)時(shí)間程序，對(duì)所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。自控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)充分考慮以下幾點(diǎn)：
先進(jìn)性：應(yīng)采用代表當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)水平的成熟穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)備，并建立一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)，充分保護(hù)前期項(xiàng)目投資和后續(xù)擴(kuò)展，使系統(tǒng)具有先進(jìn)性；
安全性、可靠性：應(yīng)采用集散型總線控制，安全性高，系統(tǒng)將任務(wù)分配給系統(tǒng)中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元(就地控制器/實(shí)驗(yàn)室控制單元)，免除因系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)設(shè)備的損壞而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；
模塊化及擴(kuò)展性：系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)，總體規(guī)劃，分步實(shí)施；具有良好的可擴(kuò)充性，可將不同廠商的設(shè)備通過各種方式集成,系統(tǒng)可在日后任何地方加插現(xiàn)場(chǎng)控制器及操作員終端而不影響本系統(tǒng)操作；
實(shí)用及方便性：系統(tǒng)應(yīng)可滿足不同的控制管理需要；
開放性、標(biāo)準(zhǔn)化：系統(tǒng)應(yīng)采用開放式結(jié)構(gòu)，提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口；
合理性及經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)應(yīng)能最大限度的降低設(shè)備的運(yùn)行成本，以滿足節(jié)能需求；
兼容性：系統(tǒng)應(yīng)能保證未來與信息化數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)平臺(tái)的聯(lián)網(wǎng)兼容性，以滿足垂直管理的需要。
船載實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)接軌的“定風(fēng)量排/補(bǔ)風(fēng)聯(lián)動(dòng)控制”等技術(shù)與理念，以達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、可靠、經(jīng)濟(jì)的性能要求。全新風(fēng)系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)區(qū)排風(fēng)后所需空調(diào)全新風(fēng)由相應(yīng)的全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組通過316L新風(fēng)管道送至各需要補(bǔ)風(fēng)的實(shí)驗(yàn)區(qū)末端送風(fēng)口，與排風(fēng)無縫銜接，維持房間的壓力平衡，并保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。
于各實(shí)驗(yàn)室分別配置室內(nèi)溫濕度變送器、實(shí)驗(yàn)室壓差變送器、現(xiàn)場(chǎng)操作監(jiān)控觸摸屏并連接至對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室控制單元；通過對(duì)觸摸屏的“一鍵開關(guān)”，定義實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)前工作模式為啟動(dòng)或關(guān)閉；系統(tǒng)接收此信息后，應(yīng)自動(dòng)把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室專用全新風(fēng)機(jī)組及實(shí)驗(yàn)室專用排風(fēng)機(jī)組的啟動(dòng)或關(guān)閉。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室開啟后，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)壓力應(yīng)根據(jù)需求將其控制為微負(fù)壓（正）壓環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)船載實(shí)驗(yàn)室各設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視與聯(lián)動(dòng)控制；包括：
銜接并聯(lián)動(dòng)氣體泄漏報(bào)警及實(shí)驗(yàn)室漏水報(bào)警。
通過相關(guān)網(wǎng)關(guān)與第三方系統(tǒng)（海氣通量觀測(cè)系統(tǒng)、海域水生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、前端感知數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、船舶實(shí)驗(yàn)室分析系統(tǒng)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)督執(zhí)法系統(tǒng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。同時(shí)用于監(jiān)測(cè)房間溫度、濕度、壓力、漏水報(bào)警及氣體泄漏報(bào)警等。
配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：對(duì)變電所內(nèi)設(shè)備的進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、電能參數(shù)測(cè)量和故障報(bào)警。包括市供電品質(zhì)，即電壓、電流、頻率、功率因素、有功功率、無功功率的監(jiān)測(cè)，高低壓重要回路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控，變壓器溫度測(cè)量，每天日用電容量使用統(tǒng)計(jì)分析等。
照明系統(tǒng)監(jiān)控：對(duì)一些重要場(chǎng)所的照明及建筑物立面照明進(jìn)行監(jiān)視和控制。
空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控：對(duì)冷熱源設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)設(shè)備及環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制。
給排水系統(tǒng)監(jiān)控：對(duì)生活水池、消防水池與水箱、給排水設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制。
智能走航集中采水系統(tǒng)
智能走航集中采水系統(tǒng)是結(jié)合實(shí)驗(yàn)室工藝布置、實(shí)驗(yàn)設(shè)備規(guī)格及安裝位置，設(shè)置統(tǒng)一的走航水樣進(jìn)水口，系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一的接口與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)走航儀器快速聯(lián)接，走航采集的水樣通過管路直接送到走航儀器中進(jìn)行走航監(jiān)測(cè)。
系統(tǒng)由定量蠕動(dòng)泵、隔離閥、耐腐蝕過濾器以及軟硬管聯(lián)接系統(tǒng)構(gòu)成，采用先進(jìn)的PLC聯(lián)動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)位的走航監(jiān)測(cè)儀器的同步定量進(jìn)水樣的需求，同時(shí)，系統(tǒng)與純水系統(tǒng)相連接，設(shè)計(jì)一鍵清洗管路，確保系統(tǒng)管路清潔度及水樣的代表性，系統(tǒng)進(jìn)水口裝有攝像頭及相應(yīng)傳感器，走航采樣深度、gis位置信息、水溫等系列環(huán)境信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)，并上傳至中央管控平臺(tái)。進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程報(bào)警、記錄存檔、查詢導(dǎo)出、集成顯示等功能組。
實(shí)驗(yàn)室中央高純氣體管路系統(tǒng)
船載實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要用到多種儀器，如分光光度計(jì)、鹽度計(jì)、流動(dòng)注射儀器、滴定儀、自動(dòng)萃取設(shè)備、CTD、加酸設(shè)備及分析儀器等，其中部分儀器需要用到高純氣體，傳統(tǒng)的做法是采用獨(dú)立鋼瓶分散供氣的模式，這種供氣模式每臺(tái)儀器設(shè)備單獨(dú)配置氣體鋼瓶，分別滿足每臺(tái)儀器設(shè)備的使用，但隨著近年來實(shí)驗(yàn)室投資的不斷加大，儀器設(shè)備的迅速增加，用氣量也逐年增加，傳統(tǒng)的供氣模式已經(jīng)難以滿足儀器設(shè)備增加的需求，同時(shí)分散供氣模式帶來的實(shí)驗(yàn)室布局混亂，鋼瓶的頻繁更換也對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)造成了困難，為了解決以上兩個(gè)方面的問題，就需要采用一套安全性高且能實(shí)現(xiàn)集中分配供氣的系統(tǒng)完成從氣源向儀器的供氣。
實(shí)驗(yàn)室集中供氣管道系統(tǒng)涉及氣體管路的設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、工程安裝和驗(yàn)收等方面的工作，是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的工作，由于實(shí)驗(yàn)室通常配備許多精密大型儀器設(shè)備，如果工程材質(zhì)不合格、施工工藝不精密，使用過程中可能會(huì)產(chǎn)生泄漏，引入雜質(zhì)降低高純氣體純度，直接導(dǎo)致儀器設(shè)備無法正常使用，因此必須謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)、選材和施工。實(shí)驗(yàn)室高純氣體集中供氣管道系統(tǒng)主要由氣源自動(dòng)切換系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)、用氣點(diǎn)、監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)室主要使用氣體種類包括氮?dú)夂蛪嚎s空氣，考慮到安全因素，建設(shè)時(shí)將氣瓶柜放置在艙外，以集中管網(wǎng)的形式供應(yīng)到各使用點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)室裝飾裝修系統(tǒng)
針對(duì)近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)執(zhí)法船實(shí)驗(yàn)室的功能特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)室功能需求為導(dǎo)向，綜合考慮實(shí)驗(yàn)室的減震降噪、電磁兼容、空調(diào)通風(fēng)的需求，從實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)理念與思路、空氣流環(huán)境分析、實(shí)驗(yàn)室噪音控制、照明環(huán)境設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建等方面進(jìn)行精裝修整體設(shè)計(jì)及施工。實(shí)驗(yàn)室裝飾材料除應(yīng)滿足船舶裝修標(biāo)準(zhǔn)要求外，還須滿足各實(shí)驗(yàn)室功能需要及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求：
滿足實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)環(huán)境要求；
滿足家具配置滿足各實(shí)驗(yàn)室功能需要；
滿足實(shí)驗(yàn)室電磁屏蔽控制要求；
滿足本船噪聲值應(yīng)低于MSC.337(91)的規(guī)定和CCS船級(jí)符號(hào)“COMF(NOISE2)；COMF(VIB2)”的要求和LR船級(jí)符號(hào)”CAC2”的要求。
考慮船體空間的狹小及不穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)室凈高不高于2000mm。同時(shí)考慮到在船上作業(yè)工況，所有家具應(yīng)設(shè)法避免有尖角、凌刺，邊緣要求圓弧過渡。實(shí)驗(yàn)臺(tái)和櫥柜應(yīng)靈活和可重組，設(shè)施要考慮防浪措施，家具臺(tái)面應(yīng)考慮防止物品滑出措施。相關(guān)實(shí)驗(yàn)室設(shè)有甲板螺栓網(wǎng)格，間距需與移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室家具協(xié)調(diào)。實(shí)驗(yàn)室裝修材料應(yīng)使用新型復(fù)合材料，而且須滿足防腐要求。對(duì)空間采用嚴(yán)格的保溫，隔熱，隔音，防污染施工措施，保證空間的使用不受外界環(huán)境因素影響。
近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)“數(shù)智”平臺(tái)
通過建設(shè)近海生態(tài)環(huán)境智能移動(dòng)監(jiān)測(cè)中心，系統(tǒng)集成場(chǎng)景中心集成船舶航行助航狀態(tài)數(shù)據(jù)、智能實(shí)驗(yàn)室環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)、監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用地圖、電子海圖、二維/三維模擬仿真等場(chǎng)景展示手段，全場(chǎng)景展示和監(jiān)測(cè)執(zhí)法船、智能實(shí)驗(yàn)室、監(jiān)測(cè)設(shè)備等運(yùn)轉(zhuǎn)情況、實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息以及安全信息，滿足近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)執(zhí)法船智能化全集成全場(chǎng)景展示、監(jiān)控需求，提升近海監(jiān)測(cè)執(zhí)法“非現(xiàn)場(chǎng)”決策指揮能力結(jié)合近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)執(zhí)法船內(nèi)的水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)、海洋氣候監(jiān)測(cè)、無人機(jī)、無人艇等儀器設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)江蘇近海海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、海上污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)及執(zhí)法監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)活動(dòng)進(jìn)行管理，并實(shí)現(xiàn)近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)“數(shù)智”平臺(tái)以“三中心、一大腦”架構(gòu)，圍繞海洋生態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)工作方向，推動(dòng)近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)環(huán)境執(zhí)法工作同步發(fā)展。
FUTURE
總結(jié)與展望
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)船載實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新建設(shè)，改變了原有的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)控模式，有效的解決了海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)新鮮度不足問題，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以搭載多種走航在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，滿足自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)需求，同時(shí)解決了樣本量少，數(shù)據(jù)成本高的等問題。通過對(duì)自動(dòng)化以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集更加迅捷容易，數(shù)據(jù)更加立體。便于更加深入掌握了解海洋環(huán)境動(dòng)態(tài)。同時(shí)為未來海洋大數(shù)據(jù)深層次挖掘和綜合分析研判，發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價(jià)值提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
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