CN105425235A - 基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法，所述装置包括：固态雷达；所述固态雷达包括发射机、接收机和天线；所述天线用于将发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给接收机；与所述接收机相连接的信号转换箱，所述信号转换箱用于将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；与所述信号转换箱相连接的固态雷达控制台；与所述信号转换箱相连接的工控机；以及用于装载所述固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机的装载车；本发明具有移动监测能力，能够同时进行海面溢油监测和岸基船舶监控。
Description
技术领域
本发明属于海面溢油监测技术，具体为一种基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法。
背景技术
近岸海域是滨海城市人民利用最为频繁的区域，但是由于海上交通碰撞事故和石油化工企业多发生在近岸海域，所以近岸海域也是海上溢油事故频发的区域，因此近岸海域的海上溢油监测工作十分重要。现有技术中的用于近岸海域的海上溢油监测装置通常采用固定式安装和进行定点监测，存在如下问题：固定式安装的岸基溢油监测装置，不具备移动的灵活性；溢油监测装置的用途和功能单一，仅仅适用于海上溢油监测。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种具有移动监测能力，能够同时进行海面溢油监测和岸基船舶监控的基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法。
本发明的技术手段如下：
一种基于固态雷达的海面溢油监测装置，包括：
固态雷达；所述固态雷达包括发射机、接收机和天线；所述天线用于将所述发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给所述接收机；
与所述接收机相连接的信号转换箱，所述信号转换箱用于将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；
与所述信号转换箱相连接的固态雷达控制台，所述固态雷达控制台用于根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控；
与所述信号转换箱相连接的工控机，所述工控机用于根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出；
以及用于装载所述固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机的装载车；
进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出；
进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上。
一种基于固态雷达的海面溢油监测方法，包括如下步骤：
步骤1：通过装载车将固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机装载，并配置固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机之间的相互连接，其中，固态雷达包括发射机、接收机和天线，信号转换箱与所述接收机相连接，固态雷达控制台和工控机均与所述信号转换箱相连接；
步骤2：固态雷达的天线将发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给接收机；
步骤3：信号转换箱将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；
步骤4：固态雷达控制台根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控，工控机根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出；
进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出；
进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法，所述装置的各组成部分安装于装载车中，整个装置具备近岸海域的移动监测能力，同时也提高了多套装置进行组网监测的可行性；本发明所述装置在不改变对近岸船舶的监控功能的基础上，实现了海上溢油监测，属于固态雷达设备的升级改造，节省了溢油监测设备的购置成本。
附图说明
图1是本发明所述装置的结构框图；
图2是本发明所述方法的流程图；
图3是本发明所述装载车的结构示意图。
图中：1、装载车，2、装载车厢，3、天线。
具体实施方式
如图1和图3所示的一种基于固态雷达的海面溢油监测装置，包括：固态雷达；所述固态雷达包括发射机、接收机和天线3；所述天线3用于将所述发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给所述接收机；与所述接收机相连接的信号转换箱，所述信号转换箱用于将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；与所述信号转换箱相连接的固态雷达控制台，所述固态雷达控制台用于根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控；与所述信号转换箱相连接的工控机，所述工控机用于根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出；以及用于装载所述固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机的装载车1；进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出；进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上；所述工控机安装有溢油监测分析系统软件；固态雷达控制台与固态雷达相连接，操作人员能够通过固态雷达控制台控制所述固态雷达；进一步地，所述装载车1具有装载车厢2，所述天线3置于所述装载车厢2顶部；所述信号转换箱具有信号隔离器；所述装置通过车载电源供电；所述信号转换箱、固态雷达控制台、工控机和车载电源均置于所述装载车厢2内。
如图2所示的一种基于固态雷达的海面溢油监测方法，包括如下步骤：
步骤1：通过装载车1将固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机装载，并配置固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机之间的相互连接，其中，固态雷达包括发射机、接收机和天线3，信号转换箱与所述接收机相连接，固态雷达控制台和工控机均与所述信号转换箱相连接；
步骤2：固态雷达的天线3将发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给接收机；
步骤3：信号转换箱将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；
步骤4：固态雷达控制台根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控，工控机根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出；
进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出；进一步地，在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上。
本发明所述固态雷达控制台利用雷达回波信号进行海面船舶的避碰和监控，所述工控机利用雷达回波信号进行溢油区域图像的提取和海面溢油监测；本发明所述海面回波图像和陆地回波图像的分离，通过海岸电子地图进行分离，并通过将所述装载车1所在的空间位置坐标、雷达回波图像的正北方向、以及海岸电子地图等数据经过空间坐标转换和空间坐标纠正，实现将海岸电子地图融合到雷达回波图像之中；在所述海面回波图像和陆地回波图像分离后，依次对海面回波图像进行图像缩放、图像取整、图像腐蚀、图像重构、图像膨胀、以及图像取反等处理，然后对海面回波图像进行降噪处理，去除同频干扰、斑驳和船舶尾迹等噪声；本发明在建立海面回波图像灰度直方图之后，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，然后根据设定的所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出，这里的灰度阈值基于不同的海面回波图像灰度直方图有相应的不同设定。
本发明提供的基于固态雷达的海面溢油监测装置及其监测方法，所述装置的各组成部分安装于装载车中，整个装置具备近岸海域的移动监测能力，同时也提高了多套装置进行组网监测的可行性；本发明所述装置在不改变对近岸船舶的监控功能的基础上，实现了海上溢油监测，属于固态雷达设备的升级改造，节省了溢油监测设备的购置成本；本发明能够基于岸基车载固态雷达提取出近岸海域的油膜信息，本发明基于固态雷达，与现有的脉冲雷达相比，具有探测距离远、距离分辨率较高、维护成本低、使用寿命长的特点。
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 (6)
1.一种基于固态雷达的海面溢油监测装置，其特征在于所述装置包括：
固态雷达；所述固态雷达包括发射机、接收机和天线；所述天线用于将所述发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给所述接收机；
与所述接收机相连接的信号转换箱，所述信号转换箱用于将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；
与所述信号转换箱相连接的固态雷达控制台，所述固态雷达控制台用于根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控；
与所述信号转换箱相连接的工控机，所述工控机用于根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出；
以及用于装载所述固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机的装载车。
2.根据权利要求1所述的基于固态雷达的海面溢油监测装置，其特征在于在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出。
3.根据权利要求1所述的基于固态雷达的海面溢油监测装置，其特征在于在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上。
4.一种基于固态雷达的海面溢油监测方法，其特征在于所述监测方法包括如下步骤：
步骤1：通过装载车将固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机装载，并配置固态雷达、信号转换箱、固态雷达控制台和工控机之间的相互连接，其中，固态雷达包括发射机、接收机和天线，信号转换箱与所述接收机相连接，固态雷达控制台和工控机均与所述信号转换箱相连接；
步骤2：固态雷达的天线将发射机持续发射的电磁波向近岸海域辐射，并接收所述近岸海域反射的雷达回波信号传送给接收机；
步骤3：信号转换箱将所述接收机接收到的雷达回波信号由单路信号转换为相同的两路信号，并将该两路信号分别发送给所述固态雷达控制台和工控机；
步骤4：固态雷达控制台根据所述雷达回波信号提取出海上船舶目标信息，并将所述海上船舶目标信息显示在固态雷达控制台的显示屏幕上，操作人员能够根据显示的海上船舶目标信息进行船舶监控，工控机根据所述雷达回波信号得到溢油监测结果并输出。
5.根据权利要求4所述的基于固态雷达的海面溢油监测方法，其特征在于在接收到所述雷达回波信号之后，所述工控机首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行图像降噪处理，然后建立海面回波图像灰度直方图，根据建立的海面回波图像灰度直方图，来设定能够划分溢油区域图像和非溢油区域图像的灰度阈值，根据所述灰度阈值利用图像边缘提取技术提取出溢油区域图像，将所述溢油区域图像作为溢油监测结果输出。
6.根据权利要求4所述的基于固态雷达的海面溢油监测方法，其特征在于在接收到所述雷达回波信号之后，所述固态雷达控制台首先对所述雷达回波信号进行模数转换，再根据数字雷达回波信号生成雷达回波图像，然后对所述雷达回波图像进行海面回波图像和陆地回波图像分离，之后对分离后得到的海面回波图像进行滤波处理，去除由海面杂波和海面生物反射的雷达回波图像，提取出由船舶反射的雷达回波图像，然后将由船舶反射的雷达回波图像显示在固态雷达控制台的显示屏幕上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160323 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |