[發明專利]一種紅外溢油監測裝置及其監測方法

有效

• 申請號: 201510588769.4
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105181638B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 余徽;王晨晟;張智杰;岳松;郭良賢;雷波
• 申請（專利權）人: 湖北久之洋紅外系統股份有限公司
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3577
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙)42221
• 代理人: 劉念濤,宋國榮

技術領域

本發明屬于紅外探測技術領域，具體涉及一種基于紅外成像技術和近紅外光譜技術、用于在線檢測海上溢油的區域和溢油種類的紅外溢油監測裝置，以及其監測方法。

背景技術

海洋是資源的寶庫，是沿海國家經濟發展的命脈，對人類社會以及整個自然界都具有十分重要的意義。隨著世界人口、環境、資源三大難題的日趨尖銳，海洋己被公認為人類生存的尚未被充分利用的空間、可持續發展的寶貴財富和培育經濟成長的聚集點。

隨著海上運輸業、石油工業等的發展，油田井噴、船舶碰撞等所造成的突發性溢油事故增多，這樣會造成大量油污流入海洋，不僅惡化了海洋的生態環境，還在風、浪、流的作用下漂移進而污染近岸和漁區，直接影響近岸居民的生產生活。國家格外重視海洋環境監測和相關的研究工作，科研人員也正在開展重點研究，力求實現：及時發現溢油污染源，對溢油事件進行預警和早期處理，控制危害擴散，降低損失；對于已造成污染的區域，準確及時地提取溢油數據，從而對溢油進行分析研究，為溢油處理工作提供最重要的數據支撐。

溢油監測的首要的目標就是怎樣快速、準確地獲取污染發生位置、油污種類等相關信息。目前實現溢油監測的手段很多，常用的有微波雷達監測系統、紅外熱成像監測系統，但是這些監測手段通常都受到了海面風浪、天氣等因素的影響較重，并且不能對溢油的種類進行鑒別。

國內外應對于溢油種類分析的技術手段多種多樣，其測試原理分為基于物理特性的、基于化學特性的、采用光電測試的。油類監測的具體實施方法又分為氣相色譜法、紅外光譜法、熒光光譜法、高效液相色譜法以及氣相色譜—質譜聯用技術。然而，這些手段通常需要預先對溢油進行取樣并進行相關的處理才能夠進行種類鑒別，不能實時在線地對溢油進行分析并給出結果，并且海洋環境中溢油的組分及其變化都是極為復雜的，而且在許多場合下，往往不是單一油種，還含有其他的油類。

為了實現溢油的快速監測和種類識別，為抑制溢油污染的擴散提供有效依據，有必要尋求新的手段，開發一種在線的溢油監測分析系統。

發明內容

本發明的目的之一是為了滿足海上溢油快速監測和識別的需求，提供一種基于紅外成像技術和近紅外光譜技術、能夠快速探測海面溢油區域并在線分析溢油種類的溢油監測裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種紅外溢油監測裝置，包括近紅外光學系統、光柵分光系統、近紅外線陣探測器、長波紅外光學系統、濾光片系統、長波紅外面陣探測器、可見光攝像機、全波段探照光源以及系統電氣組件，所述的濾光片系統包括一個全透鏡片以及對應不同波段的第一濾光片、第二濾光片和第三濾光片。

所述的一種紅外溢油監測裝置，其近紅外光學系統、長波紅外光學系統以及可見光攝像機并排安裝在最前端，所述的光柵分光系統沿光軸安裝在近紅外光學系統的后方，所述的近紅外線陣探測器沿光軸安裝在光柵分光系統的后方，所述的濾光片系統安裝在長波紅外光學系統的后方，所述的長波紅外面陣探測器沿長波紅外光學系統的光軸安裝在濾光片系統的后方，所述的全波段探照光源平行安裝在近紅外光學系統一側。

所述的一種紅外溢油監測裝置，其光柵分光系統將透過近紅外光學系統的近紅外光分成離散波段的光信號并聚焦在近紅外線陣探測器上，所述的近紅外線陣探測器將接收的近紅外光信號轉換為模擬電信號并傳輸給系統電氣組件，所述的濾光片系統對透過長波紅外光學系統的長波紅外光進行濾波并獲得四個不同波段的紅外光，所述的長波紅外面陣探測器將四個不同波段的紅外信號轉化為模擬電信號并傳輸給系統電氣組件，所述的可見光攝像機采集目標場景的可見光圖像并傳輸給系統電氣組件，所述的全波段探照光源在夜間開啟，用于代替太陽給目標場景提供入射光源，從而使得近紅外光學系統在夜間仍然能夠接收到目標場景的近紅外反射光，所述的系統電氣組件用于將來自于近紅外線陣探測器和長波紅外面陣探測器的模擬電信號轉換為數字信號，并進行數字圖像處理和圖像融合分析，所述的系統電氣組件為系統各組件的正常工作提供所需的偏壓和控制信號。

所述的一種紅外溢油監測裝置，其濾光片系統經由電機驅動繞軸心O點轉動，每轉過90度角就更換一個鏡片與長波紅外光學系統共光軸，第一濾光片允許透過9.4微米的波長，第二濾光片允許透過10.4微米的波長，第三濾光片允許透過11.4微米的波長，所述的光柵分光系統可以將入射的近紅外光分成480個波段。

本發明的目的之二是提供上述監測裝置的監測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種紅外溢油監測裝置的監測方法，包括如下步驟：

I系統數據庫訓練階段