CN104833666A - 一种溢油检测终端、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种溢油检测终端、系统及方法，其中溢油检测终端包括溢油探测器，用于向受检区域发射激发光源，并接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光转换为数字荧光信号后输出；分析器，通过分析所述数字荧光信号获取溢油检测结果。利用受检区域反射回的荧光光谱进行溢油检测，无需预先对检测样品做任何预处理，能够实时、快速的进行溢油检测，具有较高的油膜探测灵敏度，适用性广。

Description

一种溢油检测终端、系统及方法

技术领域

本发明涉及溢油检测技术领域，具体地说涉及一种溢油检测终端、系统及方法。

背景技术

随着全球工业化进程的快速推进，人类社会对石油的需求量与日俱增，其开采规模迅速扩大，海上油井数量和海上石油运输量急剧增加。由海上作业、运输和设备等原因造成的海面溢油事件也在不断增加，这加剧了海洋石油污染，进而危害了海洋生物的生存环境，严重威胁着海洋生态环境和渔业资源。

漏油事故引起的污染包括石油平台的原油泄漏、沉船造成的燃油排漏等，这种事故造成的漏油通常会由媒体报道出来，油污面积大，漏油地点大致明确。但运输船只在海运过程中的非法排放造成的油污污染事先不可预知，由此产生的海面油膜的形状通常是窄而长的条带形，难以察觉。由于海面石油污染对人类生产、生活的影响巨大，因此对海面油膜现象进行实时监测并及时清理是非常必要的。目前，对海面溢油污染的检测手段主要利用SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)技术进行检测，但该技术在油膜厚度较小、周围舰船等金属目标的旁瓣效应过大时则不适用，因为油膜厚度较小，对后向散射系数的衰减不明显，此时的衰减特性受到斑点噪声的影响较大；油膜周围金属目标的旁瓣效应过大，则会影响油膜区域极化特性的分析。

综上所述，提供一种灵敏度高、适应性广的溢油检测方法是亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的溢油检测方法适应范围窄，噪声影响大，从而提供一种灵敏度高，适应性广的溢油检测终端、系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种溢油检测终端，包括：

溢油探测器，用于向受检区域发射激发光源，并接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光转换为数字荧光信号后输出；

分析器，通过分析所述数字荧光信号获取溢油检测结果。

本发明所述的溢油检测终端，所述溢油探测器包括：

光源电路，受控制电路控制产生激发光源，将所述激发光源经汇聚、滤光处理后发射至受检区域；

光探测电路，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光经滤光、汇聚处理后转换成电信号，放大处理后传输至所述控制电路；

所述控制电路将所述放大处理后的电信号转换为数字荧光信号后输出。

本发明所述的溢油检测终端，所述光源电路包括：

脉冲疝灯，受所述控制电路控制发出激发光源，且所述激发光源为脉冲紫外光；

冷却套管，与所述脉冲疝灯相接触，用于降低所述脉冲疝灯的温度；

第一汇聚镜，用于汇聚从所述脉冲疝灯发出的激发光源；

第一滤光片，用于对经汇聚处理后的激发光源进行滤光处理。

本发明所述的溢油检测终端，所述光探测电路包括：

第二滤光片，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光进行滤光处理；

第二汇聚镜，用于对经所述第二滤光片滤光处理后的荧光进行汇聚处理；

光电倍增管，用于将经所述第二滤光片、所述第二汇聚镜滤光、汇聚处理后的荧光转换成电信号；

前置放大电路，用于将所述电信号进行放大处理。

本发明所述的溢油检测终端，所述控制电路包括单片机，所述单片机通过内置的PWM功能驱动所述脉冲疝灯发出脉冲紫外光，并通过内置的AD转换通道将所述经放大处理的电信号转换为数字荧光信号后输出。

本发明所述的溢油检测终端，所述分析器包括：

检测值获取单元，用于将所述数字荧光信号处理成检测值；

动态阈值计算单元，用于根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；

处理单元，用于将实时采集到的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之则判断未发生溢油；

溢油检测结果输出单元，用于将所述处理单元的判断结果作为溢油检测结果输出。

本发明所述的溢油检测终端，还包括报警器，所述分析器在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送报警信息并启动所述报警器报警。

本发明所述的溢油检测终端，还包括图像采集器，用于拍摄所述受检区域的照片或视频，所述分析器在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送所述受检区域的照片或视频。

本发明还提供了一种溢油检测系统，包括：

上述溢油检测终端，用于对受检区域进行溢油检测，并输出溢油检测结果；

北斗通信模块,用于通过北斗系统对所述受检区域进行定位，并将定位信息和所述溢油检测结果发送至服务器端；

所述服务器端包括海洋GIS污染管理系统，用于根据所述定位信息和所述溢油检测结果将发生溢油的受检区域通过地图显示出来。

本发明还提供了一种溢油检测方法，包括：

向受检区域发射激发光源；

接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光；

将所述荧光转换为数字荧光信号；

将所述数字荧光信号处理成检测值；

根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；

将实时采集的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之判断未发生溢油；

溢油发生后报警并发送包含溢油发生位置和溢油检测结果的打包信息。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种溢油检测终端、系统及方法，其中溢油检测终端包括溢油探测器，用于向受检区域发射激发光源，并接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光转换为数字荧光信号后输出；分析器，通过分析所述数字荧光信号获取溢油检测结果。利用受检区域反射回的荧光光谱进行溢油检测，无需预先对检测样品做任何预处理，能够实时、快速的进行溢油检测，具有较高的油膜探测灵敏度，适用性广。

附图说明

图1是本发明所述溢油检测终端的结构框图；

图2是本发明所述溢油检测系统的结构框图；

图3是本发明所述溢油检测方法的流程图。

图中附图标记表示为：1-溢油探测器，2-分析器，3-报警器，4-图像采集器，11-光源电路，12-控制电路，13-光探测电路，21-检测值获取单元，22-动态阈值计算单元，23-处理单元，24-溢油检测结果输出单元，111-脉冲疝灯，112-冷却套管，113-第一汇聚镜，114-第一滤光片，131-第二滤光片，132-第二汇聚镜，133-光电倍增管，134-前置放大电路。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种溢油检测终端，如图1所示，包括：

溢油探测器1，用于向受检区域发射激发光源，并接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光转换为数字荧光信号后输出；

分析器2，通过分析所述数字荧光信号获取溢油检测结果。

具体地，激发光源可以为紫外光源，所述受检区域可以为海面、蓄水池、排水渠、污水池以及任何可能发生石油产品泄露的低点，是水环境监测的一种有效装置。因为紫外区域是石油类污染物的激发率较高的区域，在紫外光源的激发下，相较于其它物质，石油污染物会激发出强度更高的荧光，为通过荧光检测溢油提供了理论依据。

溢油探测器1和分析器2可以安装在密闭防水的外壳内，能够适应恶劣的外部环境，防暴性能好。溢油探测器1和分析器2间可以通过串口进行数据传输，稳定性高。

优选地，所述溢油探测器1可以包括：

光源电路11，受控制电路12控制产生激发光源，将所述激发光源经汇聚、滤光处理后发射至受检区域；

光探测电路13，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光经滤光、汇聚处理后转换成电信号，放大处理后传输至所述控制电路12；

所述控制电路12将所述放大处理后的电信号转换为数字荧光信号后输出。

具体地，通过光源电路11将激发光源经汇聚、滤光处理再发射至受检区域，即使光源离受检区域较远时，也能使激发光源准确照射在受检区域的待测目标上；另，因为油品只有在合适的谱宽的激发光源的照射下才能激发出荧光，滤光可以将范围外的光过滤掉，确保产生好的荧光激发效果。又因为反馈回的荧光一般较为微弱，通过光探测电路13将荧光进行滤光、汇聚处理，可以去除杂光，再转换成电信号并放大处理处理后，就可以获取到能够准确反映油品受激后产生的荧光光谱特征的数字荧光信号了，为准确进行溢油判断奠定了基础。

优选地，所述光源电路11可以包括：

脉冲疝灯111，受所述控制电路12控制发出激发光源，且所述激发光源为脉冲紫外光；选用脉冲疝灯可以产生高频率的、连续波长的、高纯度的紫外光源，激发荧光的效果好。

冷却套管112，与所述脉冲疝灯111相接触，用于降低所述脉冲疝灯111的温度；通过冷却套管112对脉冲疝灯111(光源)进行散热处理，有利于设备的稳定运行，并延长了其使用寿命。

第一汇聚镜113，用于汇聚从所述脉冲疝灯111发出的激发光源；确保了激发光源即使经长距离传输也能保持较好的汇聚性，能够准确的发射至待测目标。

第一滤光片114，用于对经汇聚处理后的激发光源进行滤光处理。只通过一定谱宽的光线，对其它谱宽的光进行隔离。

优选地，所述光探测电路13可以包括：

第二滤光片131，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光进行滤光处理；可以滤除噪声，有助于获取到准确的溢油检测结果。

第二汇聚镜132，用于对经所述第二滤光片131滤光处理后的荧光进行汇聚处理；增强了接收荧光的亮度。

光电倍增管133，用于将经所述第二滤光片131、所述第二汇聚镜132滤光、汇聚处理后的荧光转换成电信号；因为光电倍增管具有光敏面大、暗电流小、增益高、动态范围宽、在近紫外和可见光部分具有较高的光响应率等优点，能够将反射回的荧光快速准确的转换为电信号，有利于快速获取到准确的检测结果。

前置放大电路134，用于将所述电信号进行放大处理。增强了电信号的强度，能够使控制电路12获取到强度高的电信号。

优选地，所述控制电路12可以包括单片机，所述单片机通过内置的PWM功能驱动所述脉冲疝灯111发出脉冲紫外光，并通过内置的AD转换通道将所述经放大处理的电信号转换为数字荧光信号后输出。通过单片机内置的PWM功能和AD转换功能，即可实现激发光源的发射数字荧光信号的输出，非常便捷，能够获取到稳定的反馈信号。

优选地，所述分析器2可以包括：

检测值获取单元21，用于将所述数字荧光信号处理成检测值；有助于后期对检测结果的分析。

动态阈值计算单元22，用于根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；检测值不同，计算出的动态阈值也不同，能够适应不同的检测环境。

处理单元23，用于将实时采集到的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之则判断未发生溢油；判断方法简便，准确率高。

溢油检测结果输出单元24，用于将所述处理单元23的判断结果作为溢油检测结果输出；溢油检测结果可以包括是否发生溢油，输出方式可以为有线或者无线的方式，可以根据具体情况选择。

检测值获取单元21、动态阈值计算单元22、处理单元23、溢油检测结果输出单元24可以设置于ARM微处理器内，响应快，准确率高。

优选地，本实施例所述的溢油检测终端，还可以包括报警器3，所述分析器2在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送报警信息并启动所述报警器报警。报警器可以选用声光报警器，在发生溢油事故时便于监测人员及时发现溢油事故。

优选地，本实施例所述的溢油检测终端，还可以包括图像采集器4，用于拍摄所述受检区域的照片或视频，所述分析器2在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送所述受检区域的照片或视频。具体应用中，图像采集器4可以包括摄像头和LED补光灯，在光线不理想的情况下，可以通过LED补光灯提高周围环境的亮度，确保照片或者视频的清晰。

本实施例所述溢油检测终端，无需预先对检测样品做任何预处理，能够实时、快速的进行溢油检测，具有较高的油膜探测灵敏度，适用性广。

实施例2

本实施例提供了一种溢油检测系统，如图2所示，包括：

实施例1所述的溢油检测终端1a，用于对受检区域进行溢油检测，并输出溢油检测结果；

北斗通信模块2a,用于通过北斗系统对所述受检区域进行定位，并将定位信息和所述溢油检测结果发送至服务器端3a；

所述服务器端3a包括海洋GIS污染管理系统，用于根据所述定位信息和所述溢油检测结果将发生溢油的受检区域通过地图显示出来。

具体地，通过北斗通信模块2a进行定位和数据传输，即使在地面信息发生中断的恶劣环境下，也能将信息实时传输出去，确保监察人员能够及时获取到溢油事故并尽快采取应急处理措施，将污染的影响降至最低；通过服务器端3a的海洋GIS污染管理系统，能够通过电子地图将发生溢油的受检区域形象直观的呈现出来，便于监测人员及时获知并赶到溢油事故发生区域。

实施例3

本实施例提供了一种溢油检测方法，如图3所示，包括：

S1.向受检区域发射激发光源；

S2.接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光；

S3.将所述荧光转换为数字荧光信号；

S4.将所述数字荧光信号处理成检测值；

S5.根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；

S6.将实时采集的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之判断未发生溢油；

S7.溢油发生后报警并发送包含溢油发生位置和溢油检测结果的打包信息。

本实施例所述溢油检测方法，无需预先对检测样品做任何预处理，能够实时、快速的进行溢油检测，具有较高的油膜探测灵敏度，适用性广。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种溢油检测终端，其特征在于，包括：

溢油探测器(1)，用于向受检区域发射激发光源，并接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光转换为数字荧光信号后输出；

分析器(2)，通过分析所述数字荧光信号获取溢油检测结果。

2.根据权利要求1所述的溢油检测终端，其特征在于，所述溢油探测器(1)包括：

光源电路(11)，受控制电路(12)控制产生激发光源，将所述激发光源经汇聚、滤光处理后发射至受检区域；

光探测电路(13)，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光经滤光、汇聚处理后转换成电信号，放大处理后传输至所述控制电路(12)；

所述控制电路(12)将所述放大处理后的电信号转换为数字荧光信号后输出。

3.根据权利要求2所述的溢油检测终端，其特征在于，所述光源电路(11)包括：

脉冲疝灯(111)，受所述控制电路(12)控制发出激发光源，且所述激发光源为脉冲紫外光；

冷却套管(112)，与所述脉冲疝灯(111)相接触，用于降低所述脉冲疝灯(111)的温度；

第一汇聚镜(113)，用于汇聚从所述脉冲疝灯(111)发出的激发光源；

第一滤光片(114)，用于对经汇聚处理后的激发光源进行滤光处理。

4.根据权利要求3所述的溢油检测终端，其特征在于，所述光探测电路(13)包括：

第二滤光片(131)，接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光，将所述荧光进行滤光处理；

第二汇聚镜(132)，用于对经所述第二滤光片(131)滤光处理后的荧光进行汇聚处理；

光电倍增管(133)，用于将经所述第二滤光片(131)、所述第二汇聚镜(132)滤光、汇聚处理后的荧光转换成电信号；

前置放大电路(134)，用于将所述电信号进行放大处理。

5.根据权利要求4所述的溢油检测终端，其特征在于，所述控制电路(12)包括单片机，所述单片机通过内置的PWM功能驱动所述脉冲疝灯(111)发出脉冲紫外光，并通过内置的AD转换通道将所述经放大处理的电信号转换为数字荧光信号后输出。

6.根据权利要求1-5任一所述的溢油检测终端，其特征在于，所述分析器(2)包括：

检测值获取单元(21)，用于将所述数字荧光信号处理成检测值；

动态阈值计算单元(22)，用于根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；

处理单元(23)，用于将实时采集到的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之则判断未发生溢油；

溢油检测结果输出单元(24)，用于将所述处理单元(23)的判断结果作为溢油检测结果输出。

7.根据权利要求1所述的溢油检测终端，其特征在于，还包括报警器(3)，所述分析器(2)在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送报警信息并启动所述报警器报警。

8.根据权利要求1所述的溢油检测终端，其特征在于，还包括图像采集器(4)，用于拍摄所述受检区域的照片或视频，所述分析器(2)在所述溢油检测结果为发生溢油时向服务器端传送所述受检区域的照片或视频。

9.一种溢油检测系统，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一所述的溢油检测终端(1a)，用于对受检区域进行溢油检测，并输出溢油检测结果；

北斗通信模块(2a),用于通过北斗系统对所述受检区域进行定位，并将定位信息和所述溢油检测结果发送至服务器端(3a)；

所述服务器端(3a)包括海洋GIS污染管理系统，用于根据所述定位信息和所述溢油检测结果将发生溢油的受检区域通过地图显示出来。

10.一种溢油检测方法，其特征在于，包括：

向受检区域发射激发光源；

接收所述受检区域受到激发光源诱导后产生的荧光；

将所述荧光转换为数字荧光信号；

将所述数字荧光信号处理成检测值；

根据一个时间段内的所述检测值计算出动态阈值；

将实时采集的所述检测值与所述动态阈值作比较，当所述检测值大于所述动态阈值时，则判断发生溢油，反之判断未发生溢油；

溢油发生后报警并发送包含溢油发生位置和溢油检测结果的打包信息。