CN103234448B - 一种海面油膜厚度检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海面油膜厚度检测系统，利用检测装置将油膜样本采集到圆锥壳体再进入中空柱体内，中空柱体内由导线、导电滚珠、端子和地线形成第一导通电路，海水、端子和地线形成第二导通电路，数据处理装置检测上述两导通电路的信号，并将上述导通电路的导电信号传送至计算机，计算机检测导电信号的位置并根据体积相等计算出海面油膜厚度。本发明公开的海面油膜厚度检测系统及检测方法利用检测装置和数据处理装置方便准确的检测出油膜厚度。

Description

一种海面油膜厚度检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于海洋环境检测技术领域，尤其涉及海面油膜检测系统及油膜厚度的检测方法。

背景技术

随着现代航运业和海洋石油开采业的高速发展，海上溢油事故也是频频发生，溢油对海洋生物的危害也越来越严重。海洋石油运输船舶和海上石油钻井平台的石油泄漏是海洋溢油污染的主要根源，也是海洋污染中影响范围最广，危害时间最长，对生态环境破坏最大的一种。世界各国政府对海上溢油污染对生态环境的巨大破坏作用已经开始重视，并采取积极的应对措施，投入大量的人力财力建立溢油监测系统。虽然近几年海面溢油污染的检测已经取得了一些成就，但对于实现海面溢油油膜厚度的实时、动态、快速的测量，到现在为止还没有一个有效的方法。通过测量海上溢油油膜厚度可为溢油的回收处理，溢油量的估算提供重要的数据依据，结合现在的溢油范围测量方法就可以准确估算溢油数量，对溢油事故的快速反应具有重要意义。

对于海上溢油油膜厚度的测量，目前还没有一个切实有效的测量方法，尽管人们提出一些水溶液表面的测量方法，如：利用白光扫描干涉方法测量透明薄膜厚度方法；白光干涉法；激光三角法；但由于受到海上恶劣的环境以及光路分辨率不高导致测量结果有误差的现象。另外现有技术中利用传感器测量油膜厚度，但是这需要有复杂的仪器辅助测量，而且测量方法繁琐，测量中耗费成本较高。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了海面油膜厚度检测系统，包括：投掷于海面上、对海面油膜样本进行采集和测量油膜厚度的检测装置；对所述检测装置获得的数据进行收集、处理和输出的数据处理装置，所述数据处理装置与远程计算机无线通信；

所述检测装置包括底端和顶面开口的圆锥壳体，所述圆锥壳体的顶端具有一与其连通的中空柱体，该中空柱体与所述圆锥壳体的底面垂直；该中空柱体的体积大于圆锥壳体的体积，

所述中空柱体的内壁上具有与所述柱体中心轴平行的凹槽I和凹槽II；

所述凹槽I内等距离间隔排列设置有多个端子，所述凹槽II内设置有地线，所述中空柱体的内部设置有与所述中空柱体正截面形状相配合的浮子，所述浮子的两侧边缘固定连接有导电滚珠，所述导电滚珠之间连接有导线，所述导电滚珠分别与地线和端子接触；

油膜厚度检测时：将检测装置投掷于海面上，油膜样本和海水经由圆锥壳体进入中空柱体内，所述浮子漂浮在油膜样本上，所述导线、导电滚珠以及端子和地线形成一导通电路，数据处理装置采集到该导电信号并将该导电信号传送至远程计算机，远程计算机检测所在端子的第一位置；

海水、端子和地线形成另一导通电路，数据处理装置采集到该导电信号并将该导电信号传送至远程计算机，远程计算机检测该导电信号所在端子的第二位置，远程计算机根据第一位置和第二位置之间的距离由圆锥壳体和中空柱体内油膜体积相等计算出油膜厚度。

所述数据处理装置包括数据处理单元和数据传输单元；所述数据处理单元将检测装置检测到的油膜厚度数据信息传送至数据传输单元，所述数据传输单元与计算机无线通信。

所述浮子为一与所述中空柱体正截面形状相配合的浮在油膜上表面的浮圈，所述浮圈的最外侧的边缘固定连接有导电滚珠。

一种海面油膜厚度检测方法，包括以下步骤：

A.将检测装置投掷于海面上,海面油膜样本进入圆锥壳体后再全部进入中空柱体内，中空柱体内上部分是油膜样本，下部分是海水，所述导线、导电滚珠以及端子和地线形成一导通电路，数据处理单元采集到该导电信号并将该导电信号通过数据传输单元传送至远程计算机；

B.由于海水导电，海水、导电滚珠以及端子和地线形成另一导通电路，数据处理单元采集到该导电信号并将该导电信号通过数据传输单元传送至远程计算机；

C.远程计算机检测到上述两导电信号的第一位置和第二位置，计算机统计第一位置和第二位置之间具有M个端子，设相邻端子之间的距离为L,设浮标壳体的底面积为S₂，油膜的厚度为H，中空柱体底面积为S₁，则根据浮标壳体和中空柱体内油膜体积相等，计算出海面油膜厚度的计算公式如下：

(M-1)×L×S₁＝S₂×H

由于采用了上述技术方案，本发明提供的海面油膜厚度检测系统，利用检测装置将油膜样本采集到圆锥壳体再进入中空柱体内，数据处理装置检测中空柱体内由导线和海水分别与浮子构成的导通电路，并将上述导通电路的信号传送至计算机，计算机检测导电信号的位置并根据体积相等计算出海面油膜厚度。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明可以抵抗海上的海风、海浪以及海流的干扰，可以实时准确的测量海上溢油油膜厚度，在进行测量前不需要复杂的准备工作，操作简便能够满足测量油膜厚度实时性的要求，测得的油膜厚度具有很大的精确度和准确度。

2.当海上发生溢油事故时，将该系统的检测装置投掷于海上，可以在溢油区实现对油膜厚度的实时监测，可以准确的计算出溢油量的多少。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中空柱体的剖面图。

图3为本发明中空柱体的剖面图。

图4为本发明浮子的结构示意图。

图中：1.中空柱体；2.圆锥壳体；3.数据处理装置；4.检测装置；12.凹槽I；13.凹槽II；14.地线；15.端子；16.导线；17.导电滚珠；18.浮子；31.数据处理单元；32.数据传输单元；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的海面油膜检测系统具有检测装置4和数据处理装置3，该检测装置具有两端敞口的圆锥壳体2，该圆锥壳体2的顶端与中空柱体1相连通，如图2和图3所示，在中空柱体1的内壁上具有凹槽I12和凹槽II13，所述凹槽I12和凹槽II13沿中空柱体1的中心轴平行设置。在凹槽I12内设置有端子15，在槽II13内设置有地线14。如图1和图4所示，在中空柱体1的内部漂浮设置有浮子18，所述浮子18的形状与中空柱体1的正截面的形状相一致。在浮子18的两侧边缘上固定连接有导电滚珠17，在两个导电滚珠17上连接有导线16，所述导电滚珠17分别与地线14和端子15接触。

该数据处理装置3具有数据处理单元31和数据传输单元32，数据处理单元31采集检测装置4测量的油膜厚度的相关数据信息，并将该信息处理输出至数据传输单元32，数据传输单元32将数据信息传送至远程计算机。本发明的数据处理单元31采用处理器，数据传输单元32采用NRF905无线收发模块。

实施例：

将检测装置4投掷于海面上，并将其向下压，海面油膜进入圆锥壳体2内再进入中空柱体1内，由于将检测装置4向下压时，该中空柱体1会进入海水，检测时，浮子18漂浮在油膜的上表面上，浮子18两侧的导电滚珠17分别与底线和端子15接触，所述导线16、导电滚珠17以及端子15和地线14形成一导通电路，数据处理装置3的数据处理单元31采集到该导电信号并将该导电信号传送至数据传输单元32，数据传输单元32将该信号信息传送至远程计算机，远程计算机检测该导电信号的第一位置。海水、导电滚珠17以及端子15和地线14形成另一导通电路，数据处理单元31采集到该导电信号并通过数据传输单元32传送至远程计算机，远程计算机检测该导电信号的第二位置，再计算第一位置与第二位置之间有多少个端子15，在已知相邻两个端子15之间的距离为L,圆锥壳体2的底面积为S₂，油膜的厚度为H，中空柱体1的底面积为S₁，由圆锥壳体2和中空柱体1内油膜体积相等计算公式如下：

(M-1)×L×S₁＝S₂×H

本发明公开的海面油膜厚度检测系统，利用数据处理单元31采集检测装置4内两处导电信号，并将两处导电信号通过数据传输单元32传送至远程计算机，远程计算机检测到两处导电信号所在端子15的位置，根据两个端子15之间的距离和油膜体积相等计算出油膜厚度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种海面油膜厚度检测系统，其特征在于包括：投掷于海面上、对海面油膜样本进行采集和测量油膜厚度的检测装置(4)；对所述检测装置(4)获得的数据进行收集、处理和输出的数据处理装置(3)，所述数据处理装置(3)与远程计算机无线通信；

所述检测装置(4)包括底端和顶面开口的圆锥壳体(2)，所述圆锥壳体(2)的顶端具有一与其连通的中空柱体(1)，该中空柱体(1)与所述圆锥壳体的底面垂直；该中空柱体(1)的体积大于圆锥壳体(2)的体积；

所述中空柱体(1)的内壁上具有与所述柱体中心轴平行的凹槽I(12)和凹槽II(13)；

所述凹槽I(12)内等距离间隔排列设置有多个端子(15)，所述凹槽II(13)内设置有地线(14)，所述中空柱体(1)的内部设置有与所述中空柱体(1)正截面形状相配合的浮子(18)，所述浮子(18)的两侧边缘固定连接有导电滚珠(17)，所述导电滚珠(17)之间连接有导线(16)，所述导电滚珠(17)分别与地线(14)和端子(15)接触；

油膜厚度检测时：将检测装置(4)投掷于海面上，油膜样本和海水经由圆锥壳体(2)进入中空柱体(1)内，所述浮子(18)漂浮在油膜样本上，所述导线(16)、导电滚珠(17)以及端子(15)和地线(14)形成一导通电路，数据处理装置(3)采集到该导电信号并将该导电信号传送至远程计算机，远程计算机检测所在端子(15)的第一位置；

海水、端子(15)和地线(14)形成另一导通电路，数据处理装置(3)采集到该导电信号并将该导电信号传送至远程计算机，远程计算机检测该导电信号所在端子的第二位置，远程计算机根据第一位置和第二位置之间的距离由圆锥壳体(2)和中空柱体(1)内油膜体积相等计算出油膜厚度；

所述数据处理装置(3)包括数据处理单元(31)和数据传输单元(32)；所述数据处理单元(31)将检测装置(4)检测到的油膜厚度数据信息传送至数据传输单元(32)，所述数据传输单元(32)与计算机无线通信；

所述浮子(18)为一与所述中空柱体(1)正截面形状相配合的浮在油膜上表面的浮圈)，所述浮子(18)的最外侧的边缘固定连接有导电滚珠(17)。