德国SubCtech公司——OceanPack RACK 19英寸机架式走航观测系统
19″机架式走航海洋表层多要素观测系统
OceanPack™ RACK
产品定位
19″ 标准机架式走航（FerryBox）系统，一次航行完成十余类要素的连续观测。
图1 19″机架式走航海洋表层多要素观测系统（OceanPack™ RACK）
设备特点
● 标准 19″ 机架结构，组件全部置于可抽拉抽屉，侧门可拆，舱内狭窄空间同样便于检修；
● 同一水路内完成温度、盐度、溶解氧、pH、pCO2、营养盐等要素的同步测量；
● mBubbler® 除泡器兼具除泡与多传感器集成功能，保证各传感器测量同一水体；
● NetDI® 控制器实时计算并自动为每条数据加注质量标志；
● 自动调零校准（可选标气校准），支撑长期无人值守高精度运行；
● 多达 30 路隔离串行接口，可接入各类主流传感器与分析仪；
● 自动清洗流程与数据质量标志联动，清洗时段的数据可追溯、可剔除；
● 内置 UPS 与泄漏检测，应对船电波动与舱内进水风险。
设备介绍
OceanPack™ RACK 是德国SubCtech公司走航观测系统（FerryBox / Underway）的机架式型号，面向大中型科考船、调查船与商船的船载实验室。整套系统把供电、数据采集、水路分配与除泡单元集成在 19″ 标准机架内，通电即可运行，无需用户现场编程。
工作时，表层海水经船载取水口泵入机架，先经过粗过滤器与 mBubbler® 除泡器，再依次流经各分析模块与传感器。由于所有探头安装在同一个除泡器水箱与旁路中，温度、盐度、溶解氧、pCO2、营养盐等参数测的是“同一团水”，这对水团判读与碳系统计算尤为关键——避免多套独立设备各自取水、时间不同步带来的误差。
系统可配置第二个 19″ 机架（Rack 2）用于湿化学营养盐分析：内置可自动反洗的样品过滤器、试剂冷藏箱、纯水与废液罐，试剂供应可支撑至少 4 周无人值守测量（20 分钟分析周期）。废液高度稀释，通常可排出舷外；在保护区或港内则使用废液罐。所有罐体液位均电子监控，异常时自动报警并中断分析。
针对船上供电不稳的现实问题，系统内置 UPS，可在船电波动或靠港停机时安全关闭阀门与泵；配套的水路控制单元（WIC）具备泄漏检测与自动关阀功能，船电中断时亦可关闭全部阀门，进一步降低舱内进水风险。
系统同时支持船用水样采集器：不锈钢外壳、16 只 1 L 硼硅玻璃瓶（PTFE 盖），采样后自动加盖并冷藏至 +4 °C，可在船舶横摇 ±20° 条件下工作，把“走航读数”与“实验室样品”挂到同一条数据链上。
核心技术亮点
| 技术做法 | 给客户带来的价值 |
| mBubbler® 气体耐受型除泡器，集除泡与多传感器安装于一体 | 气泡不影响溶解氧与 pCO2 测量；一台仪器内取同一水体，参数天然同步，减少后期二次计算 |
| 平板硅膜平衡器 + LI-COR® NDIR 分析仪 | 液—气平衡平稳、信号平滑，抗生物附着与泥沙沉降，长期漂移可通过后处理校正，维护量低 |
| NetDI® 控制器实时计算并自动加质量标志 | 原始数据与质量标志一并留存，可直接进入 SOCAT / ICOS 数据库流程，不必事后补做质控 |
| 自动调零校准，可选 1～2 种标气校准 | 长期无人值守仍保持高精度，减少复标定次数与随船人力 |
| 多达 30 路电气隔离串行接口 + RS-485 总线扩展 | 可接入温盐深、溶解氧、荧光计、营养盐分析仪等各类主流传感器，并按需扩展气象、泵阀 |
| 标准 ASCII NMEA-0183 数据格式（SubCtech 为 NMEA 协会成员） | 数据可直接导入 Excel、MATLAB 等常规工具，无需专用软件或格式转换 |
| 全组件置于可抽拉抽屉、侧门可拆 | 风浪中也能快速完成维护，缩短停机时间 |
技术参数
| 机架尺寸 | 19″ 600 × 600 × 1800 mm；大尺寸传感器可选 800 mm 深度；视配置约 100～200 kg |
| 结构形式 | 组件安装于可移动抽屉；侧门可拆卸 |
| 供水 | 外置或内置海水泵；1～20 L/min，上限 3 bar（推荐 8 L/min、0.5 bar） |
| 阀件 | 进水与清洗采用电动球阀，无腐蚀 |
| 除泡器 | mBubbler®，可加装附加传感器 |
| 粗过滤器 | 进水口粗滤，清洗约 30 秒 |
| 传感器扩展 | 带流量计的旁路，用于 TSG 温盐或外置分析仪 |
| 采集与控制 | NetDI® ARM 控制器与数据记录仪；7″ 触摸屏，快速查看与直觉式配置 |
| 采样率 | 典型 1 Hz，可配置 |
| 数据处理 | 全参数实时计算，IEEE 双精度；逐测量质量标志 |
| 存储 | 工业级 SD 卡 8 GB（可扩展至 32 GB）；ASCII NMEA-0183 格式 |
| 接口 | 多达 30 路串行接口（RS-232/485，电气隔离）；多达 4 路以太网 / LAN（如 DSHIP） |
| 供电 | 230 VAC，可选 100～240 VAC 宽范围；可选 12/24 VDC |
| 功耗 | 含 pCO2 传感器、不含海水泵时典型 50 W；内置海水泵时可达 250 W |
| 不间断电源 | 标配 UPS（含超级电容） |
系统组成与选配
标配
● OceanPack™ 主机机架（Rack 1）
● mBubbler® 除泡单元（同一水箱内采集同一时间与温度的数据）
● 集成 LI-COR® NDIR 分析仪的 pCO2 流通式测量模块，含平膜平衡器与自动校准
● NetDI® 嵌入式数据记录与控制器，触摸屏显示，实时多任务处理，双存储（系统 + 备份，数据）
● 全部传感器连接：电源、数据、供水、自动清洗系统与配置接口
● 全部传感器与分析仪的自动供电，含 UPS 不间断电源
● 船用抗紫外室外管路（Top-Box™ 供气管路）
选配
● 第二机架（Rack 2）：湿化学营养盐分析（样品过滤器、试剂冷藏、纯水与废液罐）
● 船用水样采集器：16 × 1 L 硼硅玻璃瓶、自动加盖、冷藏 +4 °C、可耐横摇 ±20°
● 水路控制单元 WIC（独立控制、泄漏检测、断电关阀）
● 自动出水罐（水面线下安装时的无压出水）
● 遥控信号箱 / 远程控制器 / 5″ 远程显示箱（可选 RS-485，可延伸至 5000 m）
● OceanView™ 数据服务器（19″ 机架式工业 PC）与旅客信息显示屏
● TSG 温盐传感器、溶解氧、pH、三参数荧光计（叶绿素 / 浊度 / CDOM）、藻类分析仪
● 微塑料采样器
● GPS 定位与全数据地理参照
应用领域
● 物理海洋｜断面与大面站走航观测、水团与锋面识别、温盐连续记录；
● 海洋化学｜海气 CO2 交换与碳源汇研究、海洋酸化监测、营养盐时空分布；
● 生态与环境｜叶绿素与藻华、溶解氧亏缺、微塑料与污染物走航筛查；
● 业务化监测｜商船 / 渡轮 / 科考船“机会船”观测，支撑 SOCAT、ICOS 等国际数据库。
应用案例
案例1｜中国“雪龙2”号极地考察船
“雪龙2”号表层海水多要素实时观测系统采用双机柜布置，其中温室气体分析模块由 SubCtech 提供。系统一次航行即可完成温度、盐度、溶解氧、叶绿素、浊度、有色溶解有机物、pH、五项营养盐及水体与大气 CH4/CO2 的实时连续观测。论文结论为：经数次极地考察实地检验，系统能较好满足我国极地考察需求，运行状态稳定、观测数据准确、维护成本较低。
图2 “雪龙2”号表层海水多要素实时观测系统构成与要素（图片来源：陈清满等，极地研究，2022）
来源：陈清满, 夏寅月, 袁东方, 沈悦, 廖周鑫.《“雪龙2”号表层海水多要素实时观测系统的设计与应用》. 极地研究, 2022, 34(1): 114–120. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210023
案例2｜中国“梦想”号大洋钻探船
2024 年 11 月，OceanPack™ 走航观测系统成功部署于我国首艘自主研制的大洋钻探船“梦想”号的海洋科学实验室，对表层海水基础水文参数、营养盐、溶解气体以及大气中多种要素进行实时、连续监测，成为该船的重要仪器设备之一。
图3 “梦想”号海洋科学实验室中 OceanPack™ 走航系统的安装与管路布置（原厂布局示意）
来源：“梦想”号海洋科学实验室 2024 年 11 月部署记录
案例3｜中国“中山大学”号海洋综合科考实习船
2021 年 12 月 22—27 日，“中山大学”号执行首次科考设备验收航次（航程 1236 海里），OceanPack™ 表层海水多参数测量系统用于测量海水温度、盐度、溶解氧、叶绿素等参数，在验收航次中表现优异、顺利通过验收。
图4 “中山大学”号科考设备海试验收航次概况（图片来源：该航次记录）
来源：“中山大学”号首次科考设备验收航次记录，2021 年 12 月
案例4｜比利时“Belgica”号调查船
船东评价指出，新系统依托船舶航行时泵入的表层海水，在实验室内连续测量盐度、温度、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、溶解氧、CO2、浊度、碱度与浮游植物色素等多项参数，并可自动采集与保存 16 个水样，显著提升了作业效率、减少了随船人力。
图5 比利时 RV Belgica 走航系统数据链与用户界面（图片来源：比利时海洋数据中心链路记录）
来源：比利时皇家自然科学研究所 MUMM 部门（用户评价）
产品图集
图6 OceanPack™ RACK 主机机架（Rack 1）正面
图7 19″ 机架内部的抽屉式水路与传感器布置 |
图8 多机架系统组合（含第二机架与外部机柜） |
图9 机架系统安装实拍 |
图10 船用水样采集器（16 × 1 L，冷藏 +4 °C） |
图11 水路控制单元 WIC（含泄漏检测与断电关阀）
操作手册下载（中文版 PDF）
《德国SubCtech公司OceanPack RACK 19英寸机架式走航观测系统操作手册（中文版）》 · 资料编号 SD-OM-SCT-MN-RACK · V1.0
