[發明專利]一種船舶供油作業溢油監測方法及監測裝置

在審

• 申請號: 202010857076.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112229584A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 胡健波;彭士濤;趙宏鑫;賈建娜;魏燕杰
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G01M3/38
• 分類號: G01M3/38
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

1.一種船舶供油作業溢油監測方法，其特征在于，步驟如下：

S1、利用照度傳感器判斷監測環境的光線是否充足；

S2、當監測環境的光線判斷為充足時，則通過圖像采集裝置連續采集監測區域水面的多幀圖像；當監測環境的光線判斷為不充足時，則通過紫外熒光油污監測傳感器采集監測區域水面在f波段下的熒光強度；

S3、對步驟S2采集的數據進行處理和分析：

S301、針對水面圖像：根據下式計算每幀圖像中全部像素的色度值h：

其中，r為像素在紅色通道的亮度值，g為像素在綠色通道的亮度值，b為像素在藍色通道的亮度值，max為同一像素的r、g、b中的最大值，min為同一像素的r、g、b中的最大值，色度h的計算結果取整數，其取值范圍為0～360°；

當單幀圖像中全部像素的色度值計算結果覆蓋了360種結果中的240種或240種以上，則判定該幀圖像“色彩豐富”，水面存在油花；當單幀圖像中全部像素的色度值未覆蓋到360種結果中的240種或240種以上，則判定該圖像“色彩單一”，水面不存在油花；

S302、針對水面在f波段下的熒光強度：將所測熒光強度I代入下式計算水面上的油膜厚度d：

d＝A×(I_f(d)-I_f(0))中，

式中，f為熒光的波長，A為熒光與油膜厚度之間的轉換系數，If(d)為油膜厚度為d時在f波段的熒光強度，If(0)為無油的水體在f波段的熒光強度，即背景熒光強度；

當計算所得油膜厚度d＜10μm，則判定水面不存在油花；當計算所得油膜厚度d≥10μm，則判定水面存在油花；

S4、當在步驟S301中，任一單幀圖像判定為“色彩豐富”，水面存在油花時，則進行報警；或，當在步驟S302中，任一時刻測得的油膜厚度d≥10μm，則進行報警。

2.根據權利要求1所述的船舶供油作業溢油監測方法，其特征在于，在步驟S1中：當照度傳感器所測的照度值≤15勒克斯，則判斷監測環境為夜間，光線不充足；當照度傳感器所測的照度值＞15勒克斯，則判斷監測環境為日間，光線充足。

3.根據權利要求1所述的船舶供油作業溢油監測方法，其特征在于，在步驟S3中，f＝450nm。

4.根據權利要求1所述的船舶供油作業溢油監測方法，其特征在于，在步驟S3中，熒光與油膜厚度之間的轉換系數A的測定方法為：i)在特定面積的水桶中滴入油滴，并通過幾何測量法計算出水面油膜厚度；ii)測得油滴滴入前、后水面的熒光強度的差值；iii)改變滴入油滴的體積，并重復步驟i)和步驟ii)，對不同的油膜厚度進行多次測定，iv)以油膜厚度為橫坐標、熒光強度為縱坐標繪制熒光強度隨油膜厚度變化的幾何曲線；v)對步驟iv)繪制的幾何曲線進行線性回歸處理，所得直線的斜率即為轉換系數A。

5.一種船舶供油作業溢油監測裝置，其特征在于，包括設置在一外殼內的小型工控機(1)、照度傳感器(2)、紫外熒光油污監測傳感器(3)，以及設置在外殼外部的攝像頭(4)和無線數據傳輸設備(5)；其中，照度傳感器(2)固定在外殼上部，且其感光機構自外殼的頂部開孔露出并朝向上方設置；紫外熒光油污監測傳感器(3)由紫外激光器和光譜分析儀構成，二者固定在外殼下部，并使紫外激光器的激光發射端和光譜分析儀的熒光探測端朝向外殼底部開孔設置，并使紫外熒光油污監測傳感器(3)的束光管自外殼底部開孔豎直向下伸出至外殼外側；攝像頭(4)以其采集視窗豎直向下的方式固定在外殼的底面上；無線數據傳輸設備(5)固定在外殼的頂面上；照度傳感器(2)、紫外熒光油污監測傳感器(3)、攝像頭(4)和無線數據傳輸設備(5)分別與小型工控機(1)通過數據傳輸線連接。

6.根據權利要求5所述的船舶供油作業溢油監測裝置，其特征在于，無線數據傳輸設備(5)為4G路由器。

7.根據權利要求5所述的船舶供油作業溢油監測裝置，其特征在于，紫外激光器采用波長405nm的半導體激光器。

8.根據權利要求5所述的船舶供油作業溢油監測裝置，其特征在于，還包括報警器，其與小型工控機(1)連接。