海氣二氧化碳原位監測系統
設備特點：
√高度自動化，操作簡單
√海氣二氧化碳同步測
√銅鎳合金保護頭，防止生物附著
√硅膜快速分離水中CO2，T90<3min
√檢測器：LI-COR 840x，精度高
√采樣頻率1Hz
√標氣自動校準
√自動調零
√體積小、耗電低、易安裝
√溫度、壓力自動補償
√數據實時存儲
√可集成于浮標或獨立運行
√接入SOCAT或ICOS數據庫平臺
√NMEA-0183數據，RS232/485傳輸，兼容性高
√集成其他探頭
應用舉例——集成其他多個傳感器
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。儀器多個組件具有很強的技術*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較優品質，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。
海氣二氧化碳原位監測系統是一個高度集成的一體化系統，可以兼容多個探頭，用于測量pH、DO、CTD等數據，還可以加載電池，實現全自動運行。適用范圍廣泛，可以集成于浮標，也可以獨立運行。OceanPackTM Buoy原位二氧化碳分析儀具有高性能、較強穩定性和適應性、極大減少人工參與的自主化操作能力，以及可擴展的系統設計，滿足各項的系統要求。
OceanPackTM的設計使其在水-氣CO2測量領域備受好評。二氧化碳分析儀集成在?200 x 500mm的POM外殼之中，將整個儀器沒入水中，通過外置進氣箱采集大氣中二氧化碳，能夠在兩者之間實現切換測量。相比于市場上其他產品我們采用了特殊的膜結構實現二氧化碳向檢測倉中的擴散，檢測倉中裝載成熟的LI-COR®系列分析儀，檢測二氧化碳濃度并輸出信號，相比于利用滲透作用實現分壓平衡的儀器，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，另外由于操作簡單，檢測過程耗時短、響應快，且數據更加準確。
系統集成工作狀態穩定的紅外分析儀LI-COR® LI-840x系列，是目前市面上測量精度比較準確、長時間使用性能比較穩定的，且基本無需維護的二氧化碳分析儀。應用于海洋環境中表層海水及大氣中CO2/H2O濃度，及其相關參數（溫度、鹽度、pH）的監測。儀器自帶切換海水/大氣測量所需的全部軟件和硬件，支持測量水體和空氣CO2的時間和周期能夠自由調整。切換時間1分鐘即可得到穩定數據。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，以保證數據質量，在無人操作的情況下也可自我運轉。
OceanPackTM幾乎可兼容多個探頭，擴展其應用。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，也無需將數據導出后再進行復雜計算。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相關參數的測量。
主要參數
1. 基本參數
主機質量：16kg （空氣中），0.5kg （水中）
主機尺寸：?200 × 500mm
主機材質：POM
進氣單元：0.35kg，15×25cm，防水等級IP68
進氣單元安裝：水面以上
耐壓深度：50m
工作電源：12-30V DC
峰值功率：25W（預熱），平均12W
測量范圍: 0-3000 ppm CO2; 0-80 ppt H2O
精度：±0.1% FS
分辨率：0.01ppm CO2; 0.001 ppt H2O
采樣頻率：1Hz
校準功能：兩點校準（零點、標氣）
數據接口：USB接口和RS232/485
數據協議：NMEA-0183 ASCII
操作界面：觸屏式一鍵設置
2.其他參數
安裝平臺：浮標、監測站、帆船、AUV、ROV等
可選組件：
1.TopBox。TopBox作為一個單獨的外接裝置，可以在內部安裝GPS、LI-COR分析儀等其他組件。TopBox安裝在水面以上，也可作為一個獨立設備單元。
2.電池。儀器通過SubCtech開發的可充電鋰離子電池進行供電，擺脫安裝平臺的供電限制，實現自主獨立運行。
3.控制盒。通過控制盒更改儀器的時序設置及運行狀態，為測試提供方便。
4.可選探頭：pH、DO、PAH、溫度、鹽度、CTD、葉綠素、濁度等。
三、OceanPackTM Buoy核心優勢
1. 產品對比
對比項目 | 德國SubCtech | 美國Battelle | 加拿大Pro-Oceanus |
二氧化碳檢測范圍 | 0-3000 ppm | 100-600 ppm | 0-1000ppm |
檢測器類型 | LI-COR 840 | LI-COR 820 | 紅外檢測器 |
采樣周期 | 1s | 18min | 1.6s |
補償功能 | 自動補償 | 無 | 自動補償 |
精度 | ±0.1%FS | ±0.3%FS | ±0.5%FS |
適用浮標 | 都適用 | 直徑≥3米 | 都適用 |
自動校準 | 兩點 | 兩點 | 一點 |
操作界面 | 觸屏式一鍵設置 | 指令型 | 指令型 |
2. 主要性能優勢
德國SubCtech分析儀性能提升 | 傳統二氧化碳分析儀 | |
傳感器原理 | 高性能LI-COR®LI-840X分析儀，包含雙波長NDIR專用于檢測CO2和H2O； | 只有紅外探測器IR，測量精度不準確，且性能不穩定，易受其他氣體影響 |
量程 | CO2：0-3000 ppm；H2O：0-80ppt；CO2≤20000 ppm； | 量程為100-600ppm，可應用范圍較小 |
分辨率 | CO2：0.01 ppm；H2O：0.001 ppt | 對于H2O的分辨率不高 |
采樣速率 | 典型輸出頻率1Hz，帶可選平均；用戶可通過觸屏式控制盒進行一鍵設置，存儲速率可配置 | 采樣頻率要通過控制器進行控制，且采樣頻率較為單一，無法根據實際情況進行設置 |
空氣二氧化碳 | 通過IP68級防水進氣盒采集空氣進行分析，以計劃好的時間間隔自動分析，切換快；使用空氣二氧化碳口和額外的進氣口 | 水氣二氧化碳切換速度較慢，且操作不便 |
校準 | 可自動進行校準 | 需要人工定期進行校準 |
數據接口 | RS-232或RS-485；標準ASCII NMEA-0183數據協議；易于集成到現有系統中；選購無線鏈路，如以太網，無線局域網等。 | 僅有RS-232串口輸出，不易擴展，且傳輸速度較慢 |
外部傳感器 | 營養鹽分析儀；水質采樣器；GPS；CTD/多參數水質分析儀；通過RS-485接頭支持氣象設備；標準探頭集成到除泡器上 | 基本不支持外部擴展，很難在現有基礎上對功能進行升級 |
控制單元 | NetDI®工業級嵌入式計算機；2GB CF存儲器用于系統和數據備份；用于自動校準的可編程控制器；180種校準公式；選購報警功能 | 普通控制單元 |
防腐蝕 | 用于平衡器傳感器頭的防腐蝕設計 | 很容易被生物附著 |
外殼 | 小型耐用的POM和鈦合金材質；抗高波浪保護； 輕型：15千克，不包含選購傳感器和電池包；海水中1千克正浮力 小型：直徑200mm，長520毫米 | 使用鋁合金外殼，抗腐蝕能力差，強度不夠高，不容易抵御惡劣天氣。 |
供電 | 12-28 V DC；典型功耗8瓦；升溫≤功耗15瓦；選購鋰電池包，如14.8V，45-117Ah | 供電電壓12V±0.5V，對輸入電壓要求過高 |
維護 | 膜壽命高可達10年；24x7小時典型工作頻率只需1年維護一次(內部微型泵，過濾等) | 由于生物附著需要經常進行清理維護 |
安裝 | 高度集成，主機只有一個，對浮標要求低 | 模塊化設計，多個單元，對外部條件要求高，每個單元都不容出錯 |
系統組成
3. OceanPack™ Buoy主機
- LI-COR® LI-840x紅外雙波長光學分析儀
- 水氣平和膜盒，帶有保護蓋防止生物堵塞
- 自動校準。
- 連接進氣盒用于空氣中CO2的測量。
- USB接口或RS232/485串口輸出數據。
4. 進氣箱
- 通過氣路管線連接到主機上，采集空氣中二氧化碳進行測量
5. 控制盒
- 帶有7＂觸摸屏用于配置分析儀和讀取數據。
- 通過USB接口導出分析儀中的數據
- 內置NetDI®工業級嵌入式計算機，一鍵設置系統參數
6. 標氣校準單元
- 10L標氣存儲罐，耐壓深度50m，可達6000m
- 存儲罐外殼為POM和鈦金屬材質
- 主機內部有標氣自動校準單元，可在測量與標定環節自由切換
7. 未來擴展單元（可調整）
- 外接PowerPackTM鋰電池，通過時間或事件觸發系統的開閉，實現系統自動運行
- 外接Top-Box空氣測量分析儀，實現水氣二氧化碳同步測量
- GPS接收器
- 海鳥SBE-45TSG表層溫鹽(溫度和電導率/鹽度)到自己的旁路中，并可調節水流量。
- Satlantic Sea FET pH傳感器，ISFET傳感器，具有長期的海水測量穩定性。
- -Wetlabs 三參數熒光計，用于測量葉綠素，濁度，可溶性有機物
- AADI Optode 4835溶解氧傳感器，具有鹽度校正和極長維護周期。
- Trios PAH 水中油類物質熒光探頭。
- 根據需要提供的其他傳感器。
