CN106224977A - 船用焚烧炉的船岸一体化监控系统及运行状况鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了船用焚烧炉的船岸一体化监控系统及运行状况鉴定方法，所述船岸一体化监控系统包括船端监控系统、北斗卫星导航系统和岸端应用系统，船端监控系统通过北斗卫星导航系统与岸端应用系统相连；船端监控系统，用于采集并显示船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；北斗卫星导航系统，用于将船端监控系统采集的数据传送给岸端应用系统；岸端应用系统安装在海事管理部门和船舶管理公司，用于供海事管理部门或船舶管理公司的相关人员对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。本发明利用北斗卫星导航系统的报文功能，对船用焚烧炉进行精准实时监控，将有效杜绝船员污染海洋环境违规行为的产生。

Description

船用焚烧炉的船岸一体化监控系统及运行状况鉴定方法

技术领域

本发明涉及一种船岸一体化监控系统，尤其是一种船用焚烧炉的船岸一体化监控系统及运行状况鉴定方法，属于船用焚烧炉的监测技术领域。

背景技术

世界贸易总量的85％均通过船舶运输完成，随着全球经济的发展，担任航运任务的船舶数量越来越多，由船舶造成的海洋环境污染日益严重，已占海洋环境污染的35％，船舶垃圾污染海洋的问题引起了各国政府的高度关注。按照国际海事组织规定，远洋船舶必须配备船用焚烧炉，但根据广泛调查有不少船员图方便或节省燃油没有对垃圾和污油用船用焚烧炉进行焚烧处理，而是违规把垃圾和污油倒入海，从而严重地污染海洋，造成海洋生态破坏和渔业损失，目前船用焚烧炉的控制系统对这一现象不能有效监控。

2000年以来，国际海事组织对船舶安全监控和管理进一步加强，诸多大型航运企业，如丹麦MEASK、瑞士MSC、美国APL等公司投入大量人力、物力、财力对船舶监控技术进行研究，船舶远程监控利用的传输通道主要有船舶自动识别系统AIS(AutomaticIdentification System)、移动通讯网络、海事卫星系统，利用北斗的研究还不多，特别是利用北斗短报文信道传输文本、语音、图片和数据的技术还不成熟。

目前，国内外船岸一体化所采集的数据主要包括航行数据、货物数据、机舱数据，而机舱数据主要包括主机、辅机主要数据，对船用焚烧炉的数据采集没有先例；同时，现有船用焚烧炉运行情况鉴定主要通过查阅焚烧炉燃烧记录簿等人为主观能做修改的记录情况进行判定，缺乏科学、智能、精准的工况鉴定方法。最后，国内外尚无船用焚烧炉船岸一体化监控系统，对船用焚烧炉运行情况的远程监控尚无可行方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，该系统利用北斗卫星导航系统的报文功能，实现对船用焚烧炉运行情况监控，突破了时间和空间的限制，对船用焚烧炉进行精准实时监控，将有效杜绝船员污染海洋环境违规行为的产生，同时，将监控数据利用北斗卫星导航系统的报文功能进行船岸双向数据传输，实现船用焚烧炉的船岸一体化监控，满足海事管理部门和船舶管理公司对船用焚烧炉监控的需求。

本发明的另一目的在于提供一种船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，该方法能够根据上述船岸一体化监控系统所采集的数据，判断船员是否正常使用船用焚烧炉而没有违规向大海倒垃圾和污油。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，包括船端监控系统、北斗卫星导航系统和岸端应用系统，所述船端监控系统通过北斗卫星导航系统与岸端应用系统相连；

所述船端监控系统，用于采集并显示船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；

所述北斗卫星导航系统，用于将船端监控系统采集的数据传送给岸端应用系统；

所述岸端应用系统安装在海事管理部门和船舶管理公司，具备船舶信息显示、船岸信息处理、船用焚烧炉实时监控、报警控制处理、船上工作人员违规行为识别功能，用于供海事管理部门或船舶管理公司的相关人员对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

作为一种实施方案，所述船端监控系统包括PLC控制器、人机交互模块、视频采集模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器，所述人机交互模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器分别与PLC控制器相连，所述人机交互模块还与视频采集模块相连；

所述火焰探测器安装在船用焚烧炉炉膛，用于探测船用焚烧炉炉膛是否有火焰，进而控制PLC控制器内船用焚烧炉工作时间计时器的计时开始或中断；

所述流量传感器安装在船用焚烧炉炉膛前的管路上，用于检测送入船用焚烧炉处理的污油流量；

所述重量传感器安装在船用焚烧炉炉膛的投料处，用于检测投入船用焚烧炉炉膛的固体垃圾重量；

所述视频采集模块安装在船用焚烧炉的旁边，用于采集船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，并传送给人机交互模块；

所述人机交互模块，用于存储并显示视频采集模块传送的船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，以及调取并显示PLC控制器的中间存储器中的数据。

作为一种实施方案，所述视频采集模块采用摄像头，所述人机交互模块采用触摸屏，所述人机交互模块的主菜单界面有六个子菜单，分别是工作参数设定子菜单、报警控制子菜单、实时监控子菜单、运行控制子菜单、船岸信息处理子菜单和检查服务中心子菜单；

所述工作参数设定子菜单，用于对船用焚烧炉一些工作参数进行设定和修改；

所述报警控制子菜单，用于对一些报警量进行控制；

所述实时监控子菜单，用于实时显示船用焚烧炉的部分设备的动态和一些重要参数；

所述运行控制子菜单，用于对船用焚烧炉的燃烧模式、工作模式进行选择控制，并对相关设备进行手动启停控制；

所述船岸信息处理子菜单，用于对海事管理部门和船舶管理公司发送来的信息进行显示、保存和查询；

所述检查服务中心子菜单，用于进入检查服务中心界面，该检查服务中心界面有四个子菜单，分别为运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单和实时监控视频核查子菜单。

作为一种实施方案，所述北斗卫星导航系统包括北斗船载终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心，所述北斗船载终端与船端监控系统相连，所述北斗卫星分别与北斗船载终端、北斗卫星地面站相连，所述北斗卫星地面站通过北斗运营服务中心与岸端应用系统相连；

船端监控系统采集的数据通过北斗船载终端进行加密和压缩打包，通过北斗卫星发送到北斗卫星地面站，再传送到北斗运营服务中心，北斗运营服务中心定时扫描，发现新的数据后，经过解析，存储到数据库中，并将数据传送到岸端应用系统。

作为一种实施方案，所述岸端应用系统的主界面有八个子菜单，分别为船舶信息查看子菜单、实时监控子菜单、运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单、实时监控视频核查子菜单、报警控制子菜单和船岸信息处理子菜单；

所述船舶信息查看子菜单，用于查看所监控船舶的船名、船公司、船龄及以往检查中的违规记录情况；

所述实时监控子菜单，用于显示船用焚烧炉炉膛温度、炉膛气压、排气温度的实时画面和实时数据；

所述运行时间核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日使用情况列表和历史数据曲线；

所述污油处理量核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日污油处理量列表和历史数据曲线；

所述固体垃圾处理量核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日固体垃圾处理量列表及历史曲线；

所述实时监控视频核查子菜单，用于显示船用焚烧炉的实时监控视频；

所述报警控制子菜单，用于查询历史报警情况及确认报警处理；

所述船岸信息处理子菜单，用于向船端监控系统发送信息。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，所述方法基于上述船用焚烧炉的船岸一体化监控系统实现，包括：

S1、船端监控系统采集船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；

S2、船端监控系统采集的数据通过北斗卫星导航系统传送给岸端应用系统；

S3、海事管理部门或船舶管理公司的相关人员通过岸端应用系统，对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

作为一种实施方案，步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用船端现场鉴定法，所述船端现场鉴定法具体为：

船舶所产生的垃圾包括固体垃圾和污油，固体垃圾包括固体生产垃圾和固体生活垃圾，如下式：

Q₁＝Q₂+Q₃ (1)

Q₂＝Q₄+Q₅ (2)

式(1)和(2)中：Q₁为船舶垃圾总量；Q₂为船舶固体垃圾量；Q₃为船舶污油量；Q₄和Q₅分别为固体生产垃圾量和固体生活垃圾量；

船舶污油量由式(3)确定：

Q₃＝K₁*C*D (3)

式(3)中：当主机使用需净化的重油时，K₁＝0.01；当主机使用柴油时K₁＝0.005；C为主机每日耗油量；D为主机运行天数；

依照上面的理论依据，推算出船舶航行期间产生的垃圾总量：

Q₆＝Q₇+Q₈ (4)

式(4)中：Q₆为垃圾总量；Q₇为已处理垃圾量；Q₈为剩余垃圾量；

如果式(4)不成立，则表明船员有违规行为产生。

作为一种实施方案，步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用现场视频鉴定法，所述现场视频鉴定法具体为：

根据船端监控系统采集的工作过程实时监控视频，监督船上工作人员是否按规定操作，核查船上工作人员是否向炉中投放垃圾，以及判断投放垃圾量。

作为一种实施方案，步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用处理能力鉴定法，所述处理能力鉴定法具体为：

船用焚烧炉处理垃圾量和运行时间成正比，如下式：

Q＝T*A (5)

式(5)中：T为船用焚烧炉运行时间；A为船用焚烧炉处理能力；Q为船用焚烧炉垃圾处理量；

如果式(5)不成立，则表明船员有违规行为产生。

作为一种实施方案，步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用工作时间鉴定法，所述工作时间鉴定法具体为：

依统计规律，船用焚烧炉的工作时间是在一定范围内波动，如下式：

式(6)中：为航行中船用焚烧炉平均每天运行时间；T_max为航行时，一天中船用焚烧炉运行时间最长的时间；T_min为航行时，船用焚烧炉一天中运行时间最短的时间；

根据式(6)，调取相关数据判断船员是否有违规行为产生。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明利用北斗卫星导航系统的报文功能，实现对船用焚烧炉运行情况监控，突破了时间和空间的限制，对船用焚烧炉进行精准实时监控，将有效杜绝船员污染海洋环境违规行为的产生，创造了海洋环境保护的新模式；同时，利用北斗卫星导航系统对船用焚烧炉进行监控，将监控数据利用北斗卫星导航系统的报文功能进行船岸双向数据传输，实现船用焚烧炉的船岸一体化监控，满足海事管理部门和船舶管理公司对船用焚烧炉监控的需求。

2、本发明设计的船用焚烧炉运行状况鉴定方法有四种鉴定方式，便于检查人员从岸端和船端监控界面上调取的船用焚烧炉运行时间、污油处理量、固体垃圾处理量、船用焚烧炉工作过程实时监控视频等数据和资料来判定焚烧炉工作情况；同时，海事管理部门或船舶管理公司的相关工作人员能够根据船岸一体化监控系统所采集的数据，判断船员是否正常使用船用焚烧炉而没有违规向大海倒垃圾和污油。

3、本发明利用北斗卫星导航系统通信能力，将船用焚烧炉运行参数传输至岸端，实现船用系统的远程监控，设计相应的软件，通过北斗卫星导航系统的双向通信能力实现船岸通信，达到船岸一体化监控，对船用焚烧炉的工况采用新的鉴定方式，实现船用焚烧炉工作情况的智能识别，填补了国内船用焚烧炉监控的空白。

附图说明

图1为本发明的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统的结构框图。

图2为本发明的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统的实现原理框图。

图3为本发明的船端监控系统中人机交互模块的主菜单界面图。

图4为本发明的船端监控系统中人机交互模块的检查服务中心界面图。

图5为本发明的岸端应用系统的主菜单界面图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统可以实现如下功能：

1)监控与显示船用焚烧炉的实时运行状态：监控系统能够实时采集系统各种设备的运行参数并进行显示。

2)控制系统设备的运行：监控系统能对系统所有运行设备能进行启动和停止的控制。

3)设置与修改系统的运行参数：监控系统能根据实际工作情况对工作参数进行修改，使船用焚烧炉处于最佳工作状态。

4)监测与处理系统的故障：当监控的参数达到报警状态时，监控系统发出声音和图像报警，以保障船用焚烧炉系统安全稳定运行。

5)处理船岸信息：监控系统能处理船岸之间的信息交换，能对海事管理部门和船舶管理公司发送来的信息进行显示、保存和查询。

如图1和图2所示，所述船用焚烧炉的船岸一体化监控系统包括船端监控系统、北斗卫星导航系统和岸端应用系统，所述船端监控系统通过北斗卫星导航系统与岸端应用系统相连。

一、船端监控系统

所述船端监控系统用于采集并显示船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频，包括PLC(Programmable Logic Controller，可编辑逻辑控制器)控制器、人机交互模块、视频采集模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器，所述人机交互模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器分别与PLC控制器相连，所述人机交互模块还与视频采集模块相连。

所述火焰探测器安装在船用焚烧炉炉膛，可以探测船用焚烧炉炉膛是否有火焰，进而控制PLC控制器内船用焚烧炉工作时间计时器的计时开始或中断，计时结果送到PLC控制器的中间存储器中。

所述流量传感器安装在船用焚烧炉炉膛前的管路上，可以检测送入船用焚烧炉处理的污油流量，将该污油流量变成模拟电信号送入PLC控制器中，PLC控制器将模拟信号线性化并累计，放入中间存储器中。

所述重量传感器安装在船用焚烧炉炉膛的投料处，可以检测投入炉膛的固体垃圾重量，将该固体垃圾重量变成模拟电信号送入PLC控制器中，PLC控制器将模拟信号线性化并累计，放入中间存储器中。

所述视频采集模块采用摄像头，安装在船用焚烧炉的旁边，可以采集将船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，并传送给人机交互模块，便于核验焚烧炉工作情况。

所述PLC控制器的工作流程设计分为三种情况：污油焚烧模式、固体垃圾与污油混合焚烧模式和固体垃圾焚烧模式，MCGS(Monitor and Control Generated System)嵌入版组态软件是昆仑通态公司开发专门针对触摸屏的组态软件，可实现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制功能。

所述人机交互模块采用触摸屏，可以存储视频采集模块传送的船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，以及调取PLC控制器的中间存储器中的数据，船员可通过人机交互模块查阅焚烧炉运行参数，利用MCGS嵌入版组态软件设计出的主菜单界面如图3所示，共有六个子菜单，分别是工作参数设定子菜单、报警控制子菜单、实时监控子菜单、运行控制子菜单、船岸信息处理子菜单和检查服务中心子菜单。

点击工作参数设定子菜单可对船用焚烧炉一些工作参数进行设定和修改；点击报警控制子菜单可对一些报警量进行控制；点击实时监控子菜单可实时显示船用焚烧炉的部分设备的动态和一些重要参数(温度、压力、液位等)；点击运行控制子菜单可对船用焚烧炉的燃烧模式、工作模式进行选择控制，并对相关设备(风机、泵等)进行手动启停控制；点击船岸信息处理子菜单可对海事管理部门和船舶管理公司发送来的信息进行显示、保存和查询；点击检查服务中心子菜单可进入检查服务中心界面，如图4所示，该检查服务中心界面有四个子菜单，分别为运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单和实时监控视频核查子菜单，检查人员上船检查时主要在此界面查阅相关资料从而判断船员是否向海中倾倒垃圾和污油。

上述船用焚烧炉运行时间、污油处理量、固体垃圾处理量、船用焚烧炉工作过程实时监控视频等数据通过PLC控制器进行密码锁定，船员只能调阅显示但不能修改，防止人为作假，相关检查人员从从检查服务中心界面或随时从岸端应用系统查阅相关数据和资料对船用焚烧炉进行精准实时监控，并且经过相关计算和分析，可判断船员是否向海中倾倒垃圾和污油，从而提高监管效果。

二、北斗卫星导航系统

目前船岸通信主要有以下几种：船舶自动识别系统、陆地移动通信网络，海事卫星系统，北斗卫星导航系统。各系统的比较情况如下表1所示。

表1船岸通信几种方式比较情况

综合各方面情况，北斗卫星导航系统适用于全球的航区的船舶且通信费用较低，故传输方案选择北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统，与美国GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统，统称全球四大卫星导航系统。2007年，我国启动北斗卫星导航系统建设，2020年左右将全面建成。北斗卫星导航系统主要有快速定位、短报文通信和精密授时三大功能。利用北斗信道传输信息需要解决传输数据长度受限问题和数据传输出错问题，前者可用数字图像压缩编码的技术解决，后者可用创建可靠传输协议解决。

所述北斗卫星导航系统，用于将船端监控系统采集的数据传送给岸端应用系统，包括北斗船载终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心，所述北斗船载终端与船端监控系统相连，所述北斗卫星分别与北斗船载终端、北斗卫星地面站相连，所述北斗卫星地面站通过北斗运营服务中心与岸端应用系统相连。

船端监控系统采集的数据通过北斗卫星导航系统传送给岸端应用系统，并通过数字图像压缩编码的技术解决传输数据长度受限问题，并创建可靠传输协议解决数据传输丢包率问题，具体为：船端监控系统采集的数据通过北斗船载终端进行加密和压缩打包，通过北斗卫星发送到北斗卫星地面站，再传送到北斗运营服务中心，北斗运营服务中心定时扫描，发现新的数据后，经过解析，存储到数据库中，并将数据传送到岸端应用系统，供海事管理部门或船舶管理公司的相关工作人员进行监控使用，实现了对船用焚烧炉船岸一体化监控，有效杜绝了船员污染海洋行为的产生，创造了海洋环境保护的新模式。

三、岸端应用系统

岸基应用系统是以海事管理部门和船舶管理公司为服务对象，以提高船用焚烧炉监管效率和信息化水平为目标、以Visual Studio2008为开发平台的远程信息管理系统，其安装在海事管理部门和船舶管理公司，具备船舶信息显示、船岸信息处理、船用焚烧炉实时监控、报警控制处理、船上工作人员违规行为识别等功能，用于供海事管理部门或船舶管理公司的相关人员对船端监控系统采集的数据(如如船用焚烧炉运行时间、污油处理量、固体垃圾处理量、实时监控视频等)进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

岸基应用系统的主界面如图5所示，共有八个子菜单，分别为船舶信息查看子菜单、实时监控子菜单、运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单、实时监控视频核查子菜单、报警控制子菜单和船岸信息处理子菜单。

先选择所需监控的船舶，点击船舶信息查看子菜单可查看所监控船舶的船名、船公司、船龄及以往检查中的违规记录情况；点击实时监控子菜单可显示船用焚烧炉炉膛温度、炉膛气压、排气温度的实时画面和实时数据；点击运行时间核查子菜单可显示船用焚烧炉每日使用情况列表和历史数据曲线；点击污油处理量核查子菜单可显示船用焚烧炉每日污油处理量列表和历史数据曲线；点击固体垃圾处理量核查子菜单可显示船用焚烧炉每日固体垃圾处理量列表及历史曲线；点击实时监控视频核查子菜单可显示显示船用焚烧炉的实时监控视频；点击报警控制子菜单可查询历史报警情况及确认报警处理；点击船岸信息处理子菜单可向船端监控系统发送信息。

四、船用焚烧炉的运行状况鉴定方法

基于上述船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，实现了船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，该方法包括以下步骤：

S1、船端监控系统采集船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；

S2、船端监控系统采集的数据通过北斗卫星导航系统传送给岸端应用系统；

S3、海事管理部门或船舶管理公司的相关人员通过岸端应用系统，对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，可以采用以下四种方式：

1)船端现场鉴定法

船舶所产生的垃圾包括固体垃圾和污油，固体垃圾包括固体生产垃圾和固体生活垃圾，如下式：

Q₁＝Q₂+Q₃ (1)

Q₂＝Q₄+Q₅ (2)

式(1)和(2)中：Q₁为船舶垃圾总量；Q₂为船舶固体垃圾量；Q₃为船舶污油量；Q₄和Q₅分别为固体生产垃圾量和固体生活垃圾量；固体生产垃圾包括船舶生产运输产生的包装材料，据统计，运输大宗货物时，每100t-150t平均产生1t垃圾；运输散装货物时，每100t货物产生70kg垃圾。配有20-30名船员的货船，每小时固体生活垃圾高达10kg。

船舶污油量由式(3)确定：

Q₃＝K₁*C*D (3)

式(3)中：当主机使用需净化的重油时，K₁＝0.01；当主机使用柴油时K₁＝0.005；C为主机每日耗油量；D为主机运行天数；

依照上面的理论依据，推算出船舶航行期间产生的垃圾总量：

Q₆＝Q₇+Q₈ (4)

式(4)中：Q₆为垃圾总量；Q₇为已处理垃圾量；Q₈为剩余垃圾量；

其中，Q7由流量传感器和重量传感器测量，可从人机交互模块上调取，Q₈结合现场情况，人为估算出；如果式(4)不成立，则表明船员有违规行为产生。

2)现场视频鉴定法

根据船端监控系统采集的工作过程实时监控视频，监督船上工作人员是否按规定操作，核查船上工作人员是否向炉中投放垃圾，以及判断投放垃圾量(大概量)。

3)处理能力鉴定法

船用焚烧炉处理垃圾量和运行时间成正比，如下式：

Q＝T*A (5)

式(5)中：T为船用焚烧炉运行时间；A为船用焚烧炉处理能力；Q为船用焚烧炉垃圾处理量；

其中，船用焚烧炉处理能力在船用焚烧炉的说明书有说明，运行时间由PLC控制器内计时器计算，垃圾处理量由流量传感器和重量传感器测量；如果式(5)不成立，则表明船员有违规行为产生。

4)工作时间鉴定法

依统计规律，船用焚烧炉的工作时间是在一定范围内波动，如下式：

式(6)中：为航行中船用焚烧炉平均每天运行时间；T_max为航行时，一天中船用焚烧炉运行时间最长的时间；T_min为航行时，船用焚烧炉一天中运行时间最短的时间；

根据式(6)，检查人员调取相关数据便可判断船员是否有违规行为产生。

以上四种方式各有特点，比较情况如表2所示，检查人员可选用其中一种或多种综合进行鉴定，以提高鉴定的客观性。

表2几种鉴定方式比较情况

综上所述，本发明将北斗卫星导航系统应用到海洋环境保护中，突破了时间和空间的限制，对船用焚烧炉进行精准实时监控，为船岸信息化建设开辟了一条新途径，将有效控制船员违规污染海洋行为的产生，为建设智慧海洋、环保海洋奠定了基础。同时北斗卫星导航系统的通信可靠性与带宽有限等问题期待着科学工作者的解决，这样船岸一体化监控的建设有了可靠的通讯保障。随着北斗卫星导航系统建设日益成熟，它更将推动我国“海洋强国”目标的快速实现。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利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专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，其特征在于：包括船端监控系统、北斗卫星导航系统和岸端应用系统，所述船端监控系统通过北斗卫星导航系统与岸端应用系统相连；

所述船端监控系统，用于采集并显示船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；

所述北斗卫星导航系统，用于将船端监控系统采集的数据传送给岸端应用系统；

所述岸端应用系统安装在海事管理部门和船舶管理公司，具备船舶信息显示、船岸信息处理、船用焚烧炉实时监控、报警控制处理、船上工作人员违规行为识别功能，用于供海事管理部门或船舶管理公司的相关人员对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

2.根据权利要求1所述的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，其特征在于：所述船端监控系统包括PLC控制器、人机交互模块、视频采集模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器，所述人机交互模块、火焰探测器、流量传感器和重量传感器分别与PLC控制器相连，所述人机交互模块还与视频采集模块相连；

所述火焰探测器安装在船用焚烧炉炉膛，用于探测船用焚烧炉炉膛是否有火焰，进而控制PLC控制器内船用焚烧炉工作时间计时器的计时开始或中断；

所述流量传感器安装在船用焚烧炉炉膛前的管路上，用于检测送入船用焚烧炉处理的污油流量；

所述重量传感器安装在船用焚烧炉炉膛的投料处，用于检测投入船用焚烧炉炉膛的固体垃圾重量；

所述视频采集模块安装在船用焚烧炉的旁边，用于采集船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，并传送给人机交互模块；

所述人机交互模块，用于存储并显示视频采集模块传送的船用焚烧炉的工作过程实时监控视频，以及调取并显示PLC控制器的中间存储器中的数据。

3.根据权利要求2所述的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，其特征在于：所述视频采集模块采用摄像头，所述人机交互模块采用触摸屏，所述人机交互模块的主菜单界面有六个子菜单，分别是工作参数设定子菜单、报警控制子菜单、实时监控子菜单、运行控制子菜单、船岸信息处理子菜单和检查服务中心子菜单；

所述工作参数设定子菜单，用于对船用焚烧炉一些工作参数进行设定和修改；

所述报警控制子菜单，用于对一些报警量进行控制；

所述实时监控子菜单，用于实时显示船用焚烧炉的部分设备的动态和一些重要参数；

所述运行控制子菜单，用于对船用焚烧炉的燃烧模式、工作模式进行选择控制，并对相关设备进行手动启停控制；

所述船岸信息处理子菜单，用于对海事管理部门和船舶管理公司发送来的信息进行显示、保存和查询；

所述检查服务中心子菜单，用于进入检查服务中心界面，该检查服务中心界面有四个子菜单，分别为运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单和实时监控视频核查子菜单。

4.根据权利要求1所述的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，其特征在于：所述北斗卫星导航系统包括北斗船载终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心，所述北斗船载终端与船端监控系统相连，所述北斗卫星分别与北斗船载终端、北斗卫星地面站相连，所述北斗卫星地面站通过北斗运营服务中心与岸端应用系统相连；

船端监控系统采集的数据通过北斗船载终端进行加密和压缩打包，通过北斗卫星发送到北斗卫星地面站，再传送到北斗运营服务中心，北斗运营服务中心定时扫描，发现新的数据后，经过解析，存储到数据库中，并将数据传送到岸端应用系统。

5.根据权利要求1所述的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统，其特征在于：所述岸端应用系统的主界面有八个子菜单，分别为船舶信息查看子菜单、实时监控子菜单、运行时间核查子菜单、污油处理量核查子菜单、固体垃圾处理量核查子菜单、实时监控视频核查子菜单、报警控制子菜单和船岸信息处理子菜单；

所述船舶信息查看子菜单，用于查看所监控船舶的船名、船公司、船龄及以往检查中的违规记录情况；

所述实时监控子菜单，用于显示船用焚烧炉炉膛温度、炉膛气压、排气温度的实时画面和实时数据；

所述运行时间核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日使用情况列表和历史数据曲线；

所述污油处理量核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日污油处理量列表和历史数据曲线；

所述固体垃圾处理量核查子菜单，用于显示船用焚烧炉每日固体垃圾处理量列表及历史曲线；

所述实时监控视频核查子菜单，用于显示船用焚烧炉的实时监控视频；

所述报警控制子菜单，用于查询历史报警情况及确认报警处理；

所述船岸信息处理子菜单，用于向船端监控系统发送信息。

6.船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，其特征在于：所述方法基于权利要求1-5任一项所述的船用焚烧炉的船岸一体化监控系统实现，包括：

S1、船端监控系统采集船用焚烧炉的运行参数和工作过程实时监控视频；

S2、船端监控系统采集的数据通过北斗卫星导航系统传送给岸端应用系统；

S3、海事管理部门或船舶管理公司的相关人员通过岸端应用系统，对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生。

7.根据权利要求6所述的船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，其特征在于：步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用船端现场鉴定法，所述船端现场鉴定法具体为：

船舶所产生的垃圾包括固体垃圾和污油，固体垃圾包括固体生产垃圾和固体生活垃圾，如下式：

Q₁＝Q₂+Q₃ (1)

Q₂＝Q₄+Q₅ (2)

式(1)和(2)中：Q₁为船舶垃圾总量；Q₂为船舶固体垃圾量；Q₃为船舶污油量；Q₄和Q₅分别为固体生产垃圾量和固体生活垃圾量；

船舶污油量由式(3)确定：

Q₃＝K₁*C*D (3)

式(3)中：当主机使用需净化的重油时，K₁＝0.01；当主机使用柴油时K₁＝0.005；C为主机每日耗油量；D为主机运行天数；

依照上面的理论依据，推算出船舶航行期间产生的垃圾总量：

Q₆＝Q₇+Q₈ (4)

式(4)中：Q₆为垃圾总量；Q₇为已处理垃圾量；Q₈为剩余垃圾量；

如果式(4)不成立，则表明船员有违规行为产生。

8.根据权利要求6所述的船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，其特征在于：步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用现场视频鉴定法，所述现场视频鉴定法具体为：

根据船端监控系统采集的工作过程实时监控视频，监督船上工作人员是否按规定操作，核查船上工作人员是否向炉中投放垃圾，以及判断投放垃圾量。

9.根据权利要求6所述的船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，其特征在于：步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用处理能力鉴定法，所述处理能力鉴定法具体为：

船用焚烧炉处理垃圾量和运行时间成正比，如下式：

Q＝T*A (5)

式(5)中：T为船用焚烧炉运行时间；A为船用焚烧炉处理能力；Q为船用焚烧炉垃圾处理量；

如果式(5)不成立，则表明船员有违规行为产生。

10.根据权利要求6所述的船用焚烧炉的运行状况鉴定方法，其特征在于：步骤S3中，所述对船端监控系统采集的数据进行监控、分析和判断，从而鉴别船员是否有违规行为产生，采用工作时间鉴定法，所述工作时间鉴定法具体为：

依统计规律，船用焚烧炉的工作时间是在一定范围内波动，如下式：

式(6)中：为航行中船用焚烧炉平均每天运行时间；T_max为航行时，一天中船用焚烧炉运行时间最长的时间；T_min为航行时，船用焚烧炉一天中运行时间最短的时间；

根据式(6)，调取相关数据判断船员是否有违规行为产生。