一種基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法與流程

本發明涉及溢油監測領域，具體涉及一種基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法。

背景技術：

海上石油生產及運輸導致溢油事故日益增多，不僅給相關企業帶來了經濟損失，還造成嚴重水體污染和生態環境破壞，并逐步危及人類的生活和健康，這也使石油污染問題進入公眾的視野。根據國家環境保護的有關規定，各涉油企業和單位都要建立溢油應急反應計劃，實現保護海洋環境，促進社會、經濟的可持續發展的戰略目標。

目前，已有的溢油監測手段包括雷達和光譜儀監測，如一種光譜儀及溢油監測系統，光譜類溢油監測裝置多為紫外誘發熒光技術，存在光源壽命短、監測油品種類少，無法監測汽油等缺點。中國專利申請號為201110210224.1，公開了一種海面固定式雷達溢油監測裝置及其方法，其中，雷達只能隨船只或固定在生產平臺，使用范圍較小，具有局限性。

技術實現要素：

針對現有的溢油監測系統存在的光源壽命短，監測油品種類少，使用范圍小的問題，本發明提供了一種基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法。

本發明采用以下的技術方案：

一種基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法，包括溢油監測預警控制系統，溢油監測預警控制系統包括監控中心和多個監測儀終端，監測儀終端與監控中心通信連接，監控中心設有電子地圖顯示系統，監測儀終端對應的顯示在電子地圖顯示系統上，監測儀終端包括電源模塊、第一聲光報警器、攝像頭、主控板、光傳感器、LED驅動模塊和LED發光模塊，電源模塊、第一聲光報警器、攝像頭、光傳感器和LED驅動模塊均與主控板相連，LED驅動模塊與LED發光模塊相連，主控板內設置有單片機和模數轉換器，主控板與監控中心通信連接，監控中心還包括通訊模塊、短信報警模塊和閥門控制模塊；

電源模塊采用太陽能電池板或220V交流電，為主控板提供電源；

監控中心還包括用于對電子地圖顯示系統進行控制的電子地圖操作模塊，用于對監測儀終端進行調試、操作的監測管理模塊；

利用上述溢油監測預警控制系統的監測預警控制方法，包括以下步驟：

步驟1：將監測儀終端安裝在企業雨水、污水排水口的水面或海水、河流和湖泊的水面上方10米以內的范圍，監控中心安置在監控工作站內，監測儀終端實時監測水面溢油情況，監控中心利用監測管理模塊對各個監測儀終端進行調試和操作，使各個監測儀終端正常工作；

步驟2：在水面無油膜時，LED驅動模塊給LED發光模塊提供恒定的電流，LED發光模塊發出紫外光到水面上，紫外光經水面反射后進入光傳感器中，光傳感器上設置有兩組濾光片，其中一組濾光片能夠濾除0-350nm的光譜，另一組濾光片能夠濾除380nm以上的光譜；

步驟3：光傳感器將收到的光信號變成模擬信號，模擬信號經模數轉換器轉換為數字信號，并將信號送到主控板的單片機中進行信號處理操作，在液面無油膜時，數字信號數值在13000至25000范圍內，將此數字信號數值作為標準值儲存到主控板的單片機中；

步驟4：LED發光模塊實時發射紫外光到水面上，將測得的數字信號數值與主控板的單片機中存儲的標準值進行對比，主控板將對比后的結果送入監控中心，并在電子地圖顯示系統上顯示各個監測儀終端的情況，電子地圖顯示系統中設置有第二聲光報警器，第二聲光報警器與監測儀終端一一對應，電子地圖操作模塊能對電子地圖進行拖動、放大、縮小和標注操作；

步驟5：當水面有油時，反射的紫外光強度變強，數字信號值迅速變大，將測得的數字信號值與標準值進行比較，當數字信號數值超過標準值時，主控板將信號送至監控中心，相應監測儀終端內的第一聲光報警器發生聲光報警提醒在現場的工作人員查看情況，在監控中心的電子地圖顯示系統上與監測儀終端相對應的第二聲光報警器發出聲光報警，提醒監控中心的工作人員，同時，主控制板同步向監控中心傳輸攝像頭采集的現場視頻數據和個監測點的監測數據，便于工作人員查看現場情況，監控中心的短信報警模塊向責任人發送短信報警，閥門控制模塊控制污水或雨水排水口處閥門關閉，切斷污染源。

本發明具有的有益效果是：

本發明提供的基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法，監測儀終端均勻的分布在監測區域內，每個監測儀終端都能在監控中心的電子地圖顯示系統中對應顯示，便于監測人員及時發現和了解每個監測點的情況。監測儀終端是基于紫外光反射監測水面溢油情況的設備，監測儀終端光源壽命長，受環境影響小，不僅可以監測水面上泄漏原油，還可以監測汽油、柴油等，監測油品種類多，監測儀終端探測油膜的厚度為1.4μm，相對于現有的監測裝置靈敏度大大提高。LED發光模塊發出紫外光，紫外光經水面發生后進入光傳感器中，光傳感器將收到的光信號轉換為電壓信號送至主控板進行處理，主控板將信號送至上位機，當水面發生溢油現象時，光傳感器收到反射的紫外光強度變強，電壓信號增大，主控板將處理后將信號送入監控中心，相應監測儀終端內的第一聲光報警器發生聲光報警提醒在現場的工作人員查看情況，在監控中心的電子地圖顯示系統上與監測儀終端相對應的第二聲光報警器發出聲光報警，提醒監控中心的工作人員；同時，主控制板同步向監控中心傳輸攝像頭采集的現場視頻數據和個監測點的監測數據，便于工作人員查看現場情況。監控中心的短信報警模塊給責任人發送短信報警，短信內容中包括各監測點溢油應急處置措施、應急物資配備情況和應急人員聯絡方式等信息，方便責任人及時處理溢油事故。另外，監控中心的閥門控制模塊能夠控制污水、雨水排口的閥門關閉，及時、快速的切斷污染源，避免污染范圍的擴大。

附圖說明

圖1為溢油監測預警控制系統結構示意圖。

圖2為監測儀終端的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行具體的說明：

結合圖1和圖2，一種基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法，包括溢油監測預警控制系統，溢油監測預警控制系統包括監控中心和多個監測儀終端，監測儀終端與監控中心通信連接，監控中心設有電子地圖顯示系統，監測儀終端對應的顯示在電子地圖顯示系統上，監測儀終端包括電源模塊、第一聲光報警器、攝像頭、主控板、光傳感器、LED驅動模塊和LED發光模塊，電源模塊、第一聲光報警器、攝像頭、光傳感器和LED驅動模塊均與主控板相連，LED驅動模塊與LED發光模塊相連，主控板內設置有單片機和模數轉換器，主控板與監控中心通信連接，監控中心還包括通訊模塊、短信報警模塊和閥門控制模塊。

監測儀終端實時監測監測點水面的情況，并將監測數據發送到監控中心，并顯示在監控中心的電子地圖顯示系統上，為監控中心的工作人員提供信息支持。監測儀終端均勻的分布在需要監測的水面上，各個監測儀終端的位置信息和數據信息實時顯示在電子地圖顯示系統上。

監控中心還包括通訊模塊、短信報警模塊和閥門控制模塊，用于對電子地圖顯示系統進行控制的電子地圖操作模塊，用于對監測儀終端進行調試、操作的監測管理模塊。通訊模塊用于與監測儀終端實現無線通訊。短信報警模塊能向負責人發送短信報警，短信報警內容中包括溢油應急處置措施、應急物資配備情況和應急人員聯絡方式等信息。閥門控制模塊與雨水、污水排水口的閥門或泵相連，其控制閥門或泵的開啟和關閉。電子地圖操作模塊能對電子地圖進行拖動、放大、縮小和標注操作。

電源模塊采用太陽能電池板或220V交流電，為主控板提供電源；監測儀終端探測到水面有油膜時，其激發第一聲光報警器，并啟動攝像頭對現場進行拍攝，將拍攝后的畫面實時傳輸給監控中心。

利用上述溢油監測預警控制系統的監測預警控制方法，包括以下步驟：

步驟1：將監測儀終端安裝在企業雨水、污水排水口的水面或海水、河流和湖泊的水面上方10米以內的范圍，監控中心安置在監控工作站內，監測儀終端實時監測水面溢油情況，監控中心利用監測管理模塊對各個監測儀終端進行調試和操作，使各個監測儀終端正常工作。

步驟2：在水面無油膜時，LED驅動模塊給LED發光模塊提供恒定的電流，LED發光模塊包括型號為LZ4-04UV00的紫外LED燈，LED發光模塊能夠發出紫外光，在紫外燈上裝有用于濾光的濾光片。LED發光模塊發出紫外光到水面上，紫外光經水面反射后進入光傳感器中，光傳感器上設置有兩組濾光片，其中一組濾光片能夠濾除0-350nm的光譜，另一組濾光片能夠濾除380nm以上的光譜。

步驟3：光傳感器將收到的光信號變成模擬信號，模擬信號經模數轉換器轉換為數字信號，并將信號送到主控板的單片機中進行信號處理操作，在液面無油膜時，數字信號數值在13000至25000范圍內，將此數字信號數值作為標準值儲存到主控板的單片機中；

步驟4：LED發光模塊實時發射紫外光到水面上，將測得的數字信號數值與主控板的單片機中存儲的標準值進行對比，主控板將對比后的結果送入監控中心，并在電子地圖顯示系統上顯示各個監測儀終端的情況，電子地圖顯示系統中設置有第二聲光報警器，第二聲光報警器與監測儀終端一一對應，電子地圖操作模塊能對電子地圖進行拖動、放大、縮小和標注操作；

步驟5：當水面有油時，反射的紫外光強度變強，數字信號值迅速變大，將測得的數字信號值與標準值進行比較，當數字信號數值超過標準值時，主控板將信號送至監控中心，相應監測儀終端內的第一聲光報警器發生聲光報警提醒在現場的工作人員查看情況，在監控中心的電子地圖顯示系統上與監測儀終端相對應的第二聲光報警器發出聲光報警，提醒監控中心的工作人員，同時，主控制板同步向監控中心傳輸攝像頭采集的現場視頻數據和個監測點的監測數據，便于工作人員查看現場情況，監控中心的短信報警模塊向責任人發送短信報警，閥門控制模塊控制污水或雨水排水口處閥門關閉，切斷污染源。

本發明提供的基于紫外反射的水面溢油監測預警控制方法，結合現有技術中的相關技術，提高了監測水面溢油的效率，實現了自動報警、快速應急響應、降低事故損害和保護環境的目的。

當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。