CN106290804A - 一种船舶燃油硫含量检测方法、装置及一种设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶燃油硫含量检测方法、装置及一种设备，该方法包括，获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，该方案测量船舶排放烟气中二氧化硫与二氧化碳含量的比值，是相对值，不受空气稀释的影响，因此对烟气测量点要求不高；测量船舶燃料油硫含量不需要预先了解燃料油的其它理化特性；测量船舶燃料油硫含量不需要船舶发动机工作状态的参数，因此，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，在不接触船舶的情况下快速测量船舶燃料油硫含量是否超标，为进一步上船检测提供初步筛选结果，大大提高执法效率。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种船舶燃油硫含量检测方法、装置及一种设备。
背景技术
船舶排放烟气大气污染，特别是在港口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的区域，已经成为主要污染源。二氧化硫是船舶排放烟气中的重要污染物，主要由船用燃料油中含硫物燃烧产生。国际海事组织为限制船舶二氧化硫排放，对船用燃油硫含量进行了严格的限制。在限排区外，2012年前燃料油含硫量≤4.5％，2012年1月后燃料油含硫量≤3.5％，2020年1月后燃料油含硫量≤0.5％；在限排区内，2010年6月前燃料油含硫量≤1.5％，2010年7月后燃料油含硫量≤1.0％，2015年1月后燃料油含硫量≤0.1％。我国交通运输部在珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域划定了船舶排放控制区，制定了严格的二氧化硫等污染物排放控制方案。方案规定，2016年1月1日起，有条件的港口可以实施船舶靠岸停泊期间使用硫含量≤0.5％的燃油；自2017年1月1日起，核心港口区域的船舶在靠岸停泊期间应使用硫含量≤0.5％的燃油；自2018年1月1日起，船舶在排放控制区内所有港口靠岸停泊期间都要使用硫含量≤0.5％的燃油；自2019年1月1日起，船舶进入排放控制区后，必须使用硫含量≤0.5％的燃油。
针对严格的二氧化硫排放控制方案的执行，需要有严格的监管措施来限制船用燃油硫含量。国际上通用的方法是监管人员携带分析仪器上船对燃油进行检测，只能对10％左右的船只进行检测，这种方法效率较低。如果能通过更加简单快捷的方法对过往船只进行初步筛查，筛查出燃油含硫量超标的可疑船只，监管人员再上船检测，那么检测效率将会大大提高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种船舶燃油硫含量检测方法、装置及一种设备，实现船舶燃料油含量超标的船舶的快速筛选，提高执法人员的检测效率。
根据本发明的一方面，提供一种船舶燃油硫含量检测方法，包括：
获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；
根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
进一步的，所述获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据，包括：
获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
其中，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
进一步的，所述根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，包括：
基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
根据本发明另一方面，还提供一种船舶燃油硫含量检测装置，包括：
获取单元，用于获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；
计算单元，用于根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
进一步的，所述获取单元，包括：
获取子单元，用于获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
其中，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
进一步的，所述计算单元，包括：
计算子单元，用于基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断单元，用于判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
根据本发明另一方面，还提供了一种设备，包括前述任一项所述的一种船舶燃油硫含量检测装置。
进一步的，所述设备包括用于控制搭载传感器的无人机的飞行线路且可对无人机返回的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值进行计算的控制器。
根据本发明提供的一种船舶燃油硫含量检测方法、装置和一种设备，通过获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，该方案测量船舶排放烟气中二氧化硫与二氧化碳含量的比值，是相对值，不受空气稀释的影响，因此对烟气测量点要求不高；测量船舶燃料油硫含量不需要预先了解燃料油的其它理化特性；测量船舶燃料油硫含量不需要船舶发动机工作状态的参数，因此，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，在不接触船舶的情况下快速测量船舶燃料油硫含量是否超标，为进一步上船检测提供初步筛选结果，大大提高执法效率。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例一的一种船舶燃油硫含量检测方法流程图；
图2为二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系示意图；
图3是示出根据本发明实施例二的一种船舶燃油硫含量检测装置的逻辑框图；
图4是示出根据本发明实施例二的获取单元的逻辑框图；
图5是示出根据本发明实施例二的计算单元的逻辑框图；
图6是示出根据本发明实施例三的一种设备的逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明在研究的过程中发现，船用燃油主要为馏分油或残渣油，这两种燃料油中的碳的质量分数均为86％左右,含量相近，并且相对稳定。在燃料油燃烧后其中的碳成分与氧气发生反应主要转换成二氧化碳，燃料油中的硫成分与氧气发生反应主要转化为二氧化硫，对同一种船用燃料油燃烧后产生的二氧化硫浓度与二氧化碳浓度的比例相对稳定，不受空气稀释的影响，并且与燃料油含硫量呈线性关系，因此通过检测船舶烟气中二氧化碳和二氧化硫的浓度，再经过计算二者的比例即可得到燃油的硫含量。
实施例一
图1是示出根据本发明实施例一的一种船舶燃油硫含量检测方法流程图。参照图1，本发明实施例提供的一种船舶燃油硫含量检测方法包括以下步骤：
在步骤S110中，获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
具体的，该步骤包括：获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
其中，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
优选的，所述二氧化碳传感器为NDIR传感器或电化学传感器。所述的二氧化硫传感器为NDIR传感器、NDUV传感器、紫外光谱传感器或电化学传感器。
在步骤S120中，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
具体的，该步骤包括：
基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
其中，A(SO2，ppm)为测得船舶排放烟气中二氧化硫的浓度；B(CO2，％)为二氧化碳的浓度，也可表示为B(CO2，ppm)，SFC[％]为船用燃料油中硫的质量分数。
硫(S)的分子量为32，碳(C)的分子量为12，该公式的推导过程如下：
当船舶燃料油硫含量为0.1％时：SO2/CO2(ppm/％)≈4.37；
当船舶燃料油硫含量为0.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈21.8；
当船舶燃料油硫含量为1.0％时：SO2/CO2(ppm/％)≈43.7；
当船舶燃料油硫含量为1.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈65.5；
当船舶燃料油硫含量为3.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈153；
当船舶燃料油硫含量为4.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈196。
图2为二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系示意图。
基于上述线性关系，可以采用传感器检测船舶排放烟气中的二氧化硫和二氧化碳浓度计算其比值；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于4.37时，认为燃料油含硫量大于0.1％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于21.8时，认为燃料油含硫量大于0.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于43.7时，认为燃料油含硫量大于1.0％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于65.5时，认为燃料油含硫量大于1.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于153时，认为燃料油含硫量大于3.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于196时，认为燃料油含硫量大于4.5％。
优选的，将上述0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、3.5％和4.5％存储为给定阈值，判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；当超过设定阈值时控制器报警，提醒执法人员船用燃料油硫含量可能超标。
根据本发明实施例一提供的一种船舶燃油硫含量检测方法，通过获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，该方案测量船舶排放烟气中二氧化硫与二氧化碳含量的比值，是相对值，不受空气稀释的影响，因此对烟气测量点要求不高；测量船舶燃料油硫含量不需要预先了解燃料油的其它理化特性；测量船舶燃料油硫含量不需要船舶发动机工作状态的参数，因此，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，在不接触船舶的情况下快速测量船舶燃料油硫含量是否超标，为进一步上船检测提供初步筛选结果，大大提高执法效率。
实施例二
图3-5是示出根据本发明实施例二的一种船舶燃油硫含量检测装置的逻辑框图。参照图3-5，本发明实施例提供的一种船舶燃油硫含量检测装置200包括：
获取单元21，用于获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
其中，所述获取单元21，包括：获取子单元211，用于获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
其中，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
优选的，所述二氧化碳传感器为NDIR传感器或电化学传感器。所述的二氧化硫传感器为NDIR传感器、NDUV传感器、紫外光谱传感器或电化学传感器。
计算单元22，用于根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
所述计算单元22，包括：
计算子单元221，用于基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断单元222，用于判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
其中，A(SO2，ppm)为测得船舶排放烟气中二氧化硫的浓度；B(CO2，％)为二氧化碳的浓度，也可表示为B(CO2，ppm)，SFC[％]为船用燃料油中硫的质量分数。
硫(S)的分子量为32，碳(C)的分子量为12，该公式的推导过程如下：
当船舶燃料油硫含量为0.1％时：SO2/CO2(ppm/％)≈4.37；
当船舶燃料油硫含量为0.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈21.8；
当船舶燃料油硫含量为1.0％时：SO2/CO2(ppm/％)≈43.7；
当船舶燃料油硫含量为1.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈65.5；
当船舶燃料油硫含量为3.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈153；
当船舶燃料油硫含量为4.5％时：SO2/CO2(ppm/％)≈196。
图2为二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系示意图。
基于上述线性关系，可以采用传感器检测船舶排放烟气中的二氧化硫和二氧化碳浓度计算其比值；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于4.37时，认为燃料油含硫量大于0.1％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于21.8时，认为燃料油含硫量大于0.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于43.7时，认为燃料油含硫量大于1.0％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于65.5时，认为燃料油含硫量大于1.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于153时，认为燃料油含硫量大于3.5％；
当比值SO2/CO2(ppm/％)大于196时，认为燃料油含硫量大于4.5％。
优选的，将上述0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、3.5％和4.5％存储为给定阈值，判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；当超过设定阈值时控制器报警，提醒执法人员船用燃料油硫含量可能超标。
根据本发明实施例二提供的一种船舶燃油硫含量检测装置，通过获取单元获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；通过计算单元根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。本发明实施例二测量船舶排放烟气中二氧化硫与二氧化碳含量的比值，是相对值，不受空气稀释的影响，因此对烟气测量点要求不高；测量船舶燃料油硫含量不需要预先了解燃料油的其它理化特性；测量船舶燃料油硫含量不需要船舶发动机工作状态的参数，因此，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，在不接触船舶的情况下快速测量船舶燃料油硫含量是否超标，为进一步上船检测提供初步筛选结果，大大提高执法效率。
实施例三
图6是示出根据本发明实施例三的一种设备。参照图6，本发明实施例提供的一种设备300包括前述任一项所述的一种船舶燃油硫含量检测装置200。
进一步的，所述设备包括用于控制搭载传感器的无人机的飞行线路且可对无人机返回的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值进行计算的控制器。
其中，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
优选的，所述二氧化碳传感器为NDIR传感器或电化学传感器。所述的二氧化硫传感器为NDIR传感器、NDUV传感器、紫外光谱传感器或电化学传感器。
根据本发明提供的一种设备，通过获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，该方案测量船舶排放烟气中二氧化硫与二氧化碳含量的比值，是相对值，不受空气稀释的影响，因此对烟气测量点要求不高；测量船舶燃料油硫含量不需要预先了解燃料油的其它理化特性；测量船舶燃料油硫含量不需要船舶发动机工作状态的参数，因此，根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，在不接触船舶的情况下快速测量船舶燃料油硫含量是否超标，为进一步上船检测提供初步筛选结果，大大提高执法效率。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种船舶燃油硫含量检测方法，其特征在于，包括：
获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；
根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据，包括：
获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量，包括：
基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
5.一种船舶燃油硫含量检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据；
计算单元，用于根据所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值确定船舶燃油硫含量。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取单元，包括：
获取子单元，用于获取传感器测量的船舶燃油燃烧后产生的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传感器包括二氧化碳传感器和二氧化硫传感器。
8.如权利要求5-7之一所述的装置，其特征在于，所述计算单元，包括：
计算子单元，用于基于船舶燃油硫含量与所述二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值的线性关系，确定船舶燃油硫含量；
判断单元，用于判断所述船舶燃油硫含量是否超出给定阈值，检测船舶燃油硫含量是否超标；
其中，所述线性关系式为：
9.一种设备，其特征在于，包括如权利要求5至8任一项所述的一种船舶燃油硫含量检测装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于控制搭载传感器的无人机的飞行线路且可对无人机返回的二氧化硫浓度数据与二氧化碳浓度数据的比值进行计算的控制器。
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