CN109374531A - 基于遥感的海域溢油监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于遥感的海域溢油监测装置，包括装有遥感器的无人机，与无人机无线连接的移动终端，遥感器安装在固定器内并与无人机可拆卸式连接，固定器包括中空的箱体，箱体两侧壁上设有散热孔，箱体前后侧壁上设有高度位置高于散热孔的气孔，箱体内壁两侧对应设有弹力支撑体，弹力支撑体端部连接有夹紧块，夹紧块之间配合设置遥感器。本发明的装置可在溢油事故第一时间获取海域溢油情况，同时提高遥感监测图像质量，避免遥感器记录数据误差，稳定性高、安全系数高。

Description

基于遥感的海域溢油监测装置

技术领域

本发明属于海洋环境监测技术领域，具体涉及一种基于遥感的海域溢油监测装置。

背景技术

海上溢油就是石油在海上运输或开采过程中的流失。随着陆地资源的日趋匾乏和人类对能源需求的迅速增长，海洋石油工业和海上石油运输业正蓬勃发展。目前，进入生产性海上石油钻探的国家已达100多个，全世界每年油轮运输量已超过20亿吨，随之造成的石油污染也日趋严重。

遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。石油及其产品大量进入海洋将对生态和经济产生严重危害，利用现代遥感技术将显著提高对海洋溢油事件的检测及时性，降低溢油损失。

现有技术如“便携式机载海上溢油遥感监测系统”，申请号：200810228827.2，该发明可实现对溢油海域上的溢油情况进行跟踪处理，估算溢油量及污染面积并对溢油清除效果评估，但其使用成本较高，在第一时间获取溢油海水情况方面还有待完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于遥感的海域溢油监测装置，在溢油事故第一时间获取海域溢油情况，同时提高遥感监测图像质量，避免遥感器记录数据误差，稳定性高、安全系数高。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：基于遥感的海域溢油监测装置，包括装有遥感器的无人机，与无人机无线连接的移动终端，遥感器安装在固定器内并与无人机可拆卸式连接，固定器包括中空的箱体，箱体两侧壁上设有散热孔，箱体前后侧壁上设有高度位置高于散热孔的气孔，箱体内壁两侧对应设有弹力支撑体，弹力支撑体端部连接有夹紧块，夹紧块之间配合设置遥感器。本发明利用无人机技术将遥感器安装在无人机上，通过无人机在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过无线技术直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故发生后第一时间直接获取发生溢油海域情况，将遥感器设置在固定器中保证在无人机飞行过程中遥感器的稳定性和遥感数据，具体的，通过将遥感器夹在两夹紧块之间对遥感器进行限位，弹力支撑体对无人机本身震动或飞行过程中产生的低频震动起到消除作用，避免遥感器数据误差的扩大，提高遥感监测图像质量，而将气孔的高度位置设置高于散热孔，可在气孔对固定器内起到空气流通过程中的冷气流对用于遥感器散热的散热孔的热气流起到吸聚作用，起到类似虹吸的效果加速遥感器附近的空气流动避免遥感器过热。

优选的，箱体上扣接有盖板，夹紧块与遥感器接触面设有带凸点的橡胶板。盖板可方便取放遥感器同时也是通过盖板以连接柱或连接绳的方式与无人机连接，将遥感器夹在两夹紧块之间对遥感器进行限位，橡胶板的设计进一步提高遥感器与夹紧块的紧固度，相应的降低夹紧力对遥感器的机械损伤。

优选的，弹力支撑体由连接柄、连接柄一端设有的短柱、附接在短柱上的弹簧、一端与短柱连接另一端与夹紧块连接且贯穿于弹簧的柔性钢丝组成。在无人机本身震动或飞行过程中产生的低频震动时，震动传递到弹力支撑体上的弹簧和柔性钢丝上，其对起到除震作用，避免了遥感器的震动，弹簧和柔性钢丝除震是通过形变来实现对震动的消除，在除震过程中弹簧先产生形变再带动柔性钢丝形变，这一形变时其附近遥感器产生的热气流在受吸聚作用向上流动经过弹簧和柔性钢丝造成较小的空气湍流形成频率在1~20Hz之间的次声波，可实现对无人机周围的鸟类驱赶，保证无人机飞行稳定性高和安全系数，间接提高遥感监测图像质量。

优选的，弹簧由用于紧固连接短柱的微变区H和用于弹性支撑的形变区M组成，弹簧上的微变区H的长度小于或等于短柱长度，将弹簧通过上述方式设置首先对弹簧形变区M和微变区H进行划分并将微变区H与短柱对应设置可提高微变区H对形变区M产生形变时的负载承受力，同时限定形变区H的弹簧的瞬时风流动量范围。

优选的，弹簧由如下工艺制成：卷制、退火、力学性能测定、表面防腐处理。退火工艺具体为将卷制完成的弹簧亚温长时间加热到680°~720°，保温4h-4.5h，升温至580°~590°，恒温3h后缓慢冷却，可使弹簧内的碳化物扩散、聚集并形成球化，表面也不易出现脱碳现象，对形成的弹簧的综合力学性能强特别是负载承受能力有很大提升，采用上述退火方式制成的弹簧的金相组织的横截面的晶粒显著细化无方向性，纵截面上的晶粒程纤维状这实现弹簧的负载承受能力提升。

优选的，遥感器连接有信号发射器，移动终端连接有信号接收器。通过无人机在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过信号发射器和信号接收器的来实现直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故第一时间直接获取发生溢油海域情况。

优选的，海域溢油监测装置还包括水面监测器，水面监测器包括浮块，浮块下方吊接有水质监测器，浮块上表面设有与水质监测器连接的无线信号收发器。可随机将水面监测器放置在海面上让其随波漂流，浮块内置有可供水面监测器正常工作2年的蓄电池，这可实现随时直接获取相关海域上的水质情况来判断该海域是否发生溢油事故或者海域水质的变化情况，扩大了海洋溢油监测的范围，提供了多样化的监测方式。

优选的，浮块上表面还分别设有GPS定位器和信号灯，浮块底面均设有垂直设置的柱体，柱体上设有缓冲碟，缓冲碟为碟装，内部设有中空的内腔，碟面上环绕开设通孔，水面监测器在海面上漂浮过程中随时可通过GPS定位器来获取其位置信息直接判断其反馈的数据是来自于哪个位置的海域水质情况，在水面监测器的浮块底面设置柱体和缓冲碟用于实现对海流相对于水面监测器1的冲击作用削减，防止水面监测器发生倾覆，海流在缓冲碟的外形作用下流向向浮块外侧流动降低其对浮块的作用，且水体从内腔通过通孔流出其可降低水流流速。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用无人机技术将遥感器安装在无人机上，通过无人机在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过无线技术直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故第一时间直接获取发生溢油海域情况，将遥感器设置在固定器中保证在无人机飞行过程中遥感器的稳定性和遥感数据，水面监测器的设置实现随时直接获取相关海域上的水质情况来判断该海域是否发生溢油事故或者海域水质的变化情况，扩大了海洋溢油监测的范围，提供了多样化的监测方式。

本发明采用了上述技术方案提供的一种基于遥感的海域溢油监测装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明基于遥感的海域溢油监测装置对海域监测方式示意图；

图2为本发明基于遥感的海域溢油监测装置另一种对海域监测方式示意图；

图3为本发明的固定器内部示意图；

图4为本发明的弹力支撑体示意图；

图5为本发明的水面监测器示意图；

图6为本发明的缓冲碟剖视图。

附图标记说明：1.水面监测器；101.浮块；102.柱体；103.水质监测器；104.信号灯；105.无线信号收发器；106.GPS定位器；2.无人机；3.固定器；301.气孔；302.盖板；303.散热孔；4.移动终端；5.信号接收器；6.弹力支撑体；601.连接柄；602.短柱；603.弹簧；604.柔性钢丝；7.夹紧块；701.橡胶板；8.缓冲碟；801.内腔；802.通孔。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1~6所示，基于遥感的海域溢油监测装置，包括装有遥感器的无人机2，与无人机2无线连接的移动终端4，遥感器安装在固定器3内并与无人机2可拆卸式连接，固定器3包括中空的箱体，箱体两侧壁上设有散热孔304，箱体前后侧壁上设有高度位置高于散热孔304的气孔301，箱体内壁两侧对应设有弹力支撑体6，弹力支撑体6端部连接有夹紧块7，夹紧块7之间配合设置遥感器。本发明利用无人机技术将遥感器安装在无人机2上，通过无人机2在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过无线技术直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故发生后第一时间直接获取发生溢油海域情况，将遥感器设置在固定器3中保证在无人机飞行过程中遥感器的稳定性和遥感数据，具体的，通过将遥感器夹在两夹紧块7之间对遥感器进行限位，弹力支撑体6对无人机2本身震动或飞行过程中产生的低频震动起到消除作用，避免遥感器数据误差的扩大，提高遥感监测图像质量，而将气孔301的高度位置设置高于散热孔304，可在气孔对固定器3内起到空气流通过程中的冷气流对用于遥感器散热的散热孔304的热气流起到吸聚作用，起到类似虹吸的效果加速遥感器附近的空气流动避免遥感器过热。

箱体上扣接有盖板302，夹紧块7与遥感器接触面设有带凸点的橡胶板701。盖板302可方便取放遥感器同时也是通过盖板302以连接柱或连接绳的方式与无人机2连接，将遥感器夹在两夹紧块7之间对遥感器进行限位，橡胶板701的设计进一步提高遥感器与夹紧块7的紧固度，相应的降低夹紧力对遥感器的机械损伤。

弹力支撑体6由连接柄601、连接柄601一端设有的短柱602、附接在短柱602上的弹簧603、一端与短柱602连接另一端与夹紧块7连接且贯穿于弹簧603的柔性钢丝604组成。在无人机2本身震动或飞行过程中产生的低频震动时，震动传递到弹力支撑体6上的弹簧603和柔性钢丝604上，其对起到除震作用，避免了遥感器的震动，弹簧603和柔性钢丝604除震是通过形变来实现对震动的消除，在除震过程中弹簧603先产生形变再带动柔性钢丝604形变，这一形变时其附近遥感器产生的热气流在受吸聚作用向上流动经过弹簧603和柔性钢丝604造成较小的空气湍流形成频率在1~20Hz之间的次声波，可实现对无人机周围的鸟类驱赶，保证无人机飞行稳定性高和安全系数，间接提高遥感监测图像质量。

弹簧604由用于紧固连接短柱602的微变区H和用于弹性支撑的形变区M组成，弹簧604上的微变区H的长度小于或等于短柱602长度，将弹簧604通过上述方式设置首先对弹簧形变区M和微变区H进行划分并将微变区H与短柱602对应设置可提高微变区H对形变区M产生形变时的负载承受力，同时限定形变区H的弹簧604的瞬时风流动量范围。

弹簧603由如下工艺制成：卷制、退火、力学性能测定、表面防腐处理。退火工艺具体为将卷制完成的弹簧亚温长时间加热到680°~720°，保温4h-4.5h，升温至580°~590°，恒温3h后缓慢冷却，可使弹簧内的碳化物扩散、聚集并形成球化，表面也不易出现脱碳现象，对形成的弹簧604的综合力学性能强特别是负载承受能力有很大提升，采用上述退火方式制成的弹簧的金相组织的横截面的晶粒显著细化无方向性，纵截面上的晶粒程纤维状这实现弹簧的负载承受能力提升。卷制、力学性能测定、表面防腐蚀处理采用现有公知技术也应为本领域技术人员知晓，不再详细赘述。

遥感器连接有信号发射器（图中未示出），移动终端4连接有信号接收器5。通过无人机2在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过信号发射器和信号接收器5的来实现直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故第一时间直接获取发生溢油海域情况。

海域溢油监测装置还包括水面监测器1，水面监测器1包括浮块101，浮块101下方吊接有水质监测器103，浮块101上表面设有与水质监测器103连接的无线信号收发器105。可随机将水面监测器1放置在海面上让其随波漂流，浮块101内置有可供水面监测器1正常工作2年的蓄电池，这可实现随时直接获取相关海域上的水质情况来判断该海域是否发生溢油事故或者海域水质的变化情况，扩大了海洋溢油监测的范围，提供了多样化的监测方式。

浮块101上表面还分别设有GPS定位器106和信号灯104，浮块101底面均设有垂直设置的柱体102，柱体102上设有缓冲碟8，缓冲碟8为碟装，内部设有中空的内腔801，碟面上环绕开设通孔802，水面监测器1在海面上漂浮过程中随时可通过GPS定位器106来获取其位置信息直接判断其反馈的数据是来自于哪个位置的海域水质情况，在水面监测器1的浮块101底面设置柱体102和缓冲碟8用于实现对海流相对于水面监测器1的冲击作用削减，防止水面监测器1发生倾覆，海流在缓冲碟8的外形作用下流向向浮块101外侧流动降低其对浮块101的作用，且水体从内腔801通过通孔802流出其可降低水流流速。

实施例2：

本发明实际使用时：

方式一：主动监测：将水面监测器1放置在海面上让其随波漂流，水面监测器1定时将其所在位置信息、水质信息通过无线信号收发器105发送至移动终端4上，移动终端4判断该海域是否发生溢油事故或者海域水质的变化情况。

方式二：被动监测：利用无人机技术将遥感器安装在无人机2上，通过无人机2在海域上空飞行，遥感器对海面的地物目标电磁辐射特征进行记录，并通过无线技术直接远程获取遥感数据，可实现在溢油事故发生后第一时间直接获取发生溢油海域情况。

根据实际情况可选择使用上述两者方式，也可同时使用上述两种方式。

本发明所使用的无人机为现有技术不应限制其外形，市场可购买，例如品牌为：大疆（DJI）的大疆Mavic 2 Pro，采用的水质监测器为纳丽雅便携式余氯总氯pH检测仪，信号灯104、无线信号收发器105等应为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再一一赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.基于遥感的海域溢油监测装置，包括装有遥感器的无人机（2），与无人机（2）无线连接的移动终端（4），其特征在于：所述遥感器安装在固定器（3）内并与无人机（2）可拆卸式连接，所述固定器（3）包括中空的箱体，所述箱体两侧壁上设有散热孔（304），所述箱体前后侧壁上设有高度位置高于散热孔（304）的气孔（301），所述箱体内壁两侧对应设有弹力支撑体（6），所述弹力支撑体（6）端部连接有夹紧块（7），所述夹紧块（7）之间配合设置遥感器。

2.根据权利要求1所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述箱体上扣接有盖板（302），所述夹紧块（7）与遥感器接触面设有带凸点的橡胶板（701）。

3.根据权利要求1所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述弹力支撑体（6）由连接柄（601）、连接柄（601）一端设有的短柱（602）、附接在短柱（602）上的弹簧（603）、一端与短柱（602）连接另一端与夹紧块（7）连接且贯穿于弹簧（603）的柔性钢丝（604）组成。

4.根据权利要求3所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述弹簧（604）由用于紧固连接短柱（602）的微变区（H）和用于弹性支撑的形变区（M）组成，所述弹簧（603）上的微变区（H）的长度小于或等于短柱（602）长度。

5.根据权利要求3所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述弹簧（603）由如下工艺制成：卷制、退火、力学性能测定、表面防腐处理。

6.根据权利要求1所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述遥感器连接有信号发射器，所述移动终端（4）连接有信号接收器（5）。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述海域溢油监测装置还包括水面监测器（1），所述水面监测器（1）包括浮块（101），所述浮块（101）下方吊接有水质监测器（103），所述浮块（101）上表面设有与水质监测器（103）连接的无线信号收发器（105）。

8.根据权利要求7所述的基于遥感的海域溢油监测装置，其特征在于：所述浮块（101）上表面还分别设有GPS定位器（106）和信号灯（104），浮块（101）底面均设有垂直设置的柱体（102），所述柱体（102）上设有缓冲碟（8）。