CN110254636A - 适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法，包括设置在陆上或船上的控制台、电子设备密封壳体，电子设备密封壳体外表面通过连接器与圆盘连接，电子设备密封壳体下表面设有浮力层。通过在电子设备密封壳体外表面通过连接器与圆盘连接，电子设备密封壳体下表面设有浮力层，使浮标能够浮于水面，设置的圆盘能够对溢油进行吸附，从而随溢油漂浮于海面，并通过电子设备密封壳体将海面溢油信息传递至在陆上或船上的控制台，使控制台能够实时显示溢油跟踪监测浮标的位置，漂移方向和速度轨迹，本装置结构简单，操作方便，适合大规模推广。

Description

适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法

技术领域

本发明属于环境技术领域，具体涉及适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法。

背景技术

当海面发生溢油事故时，溢油跟踪浮标的使用可以实现对溢油的廉价、实时、全天候跟踪。其原理是采用溢油跟踪浮标跟踪溢油油膜的漂移运动，溢油跟踪浮标所在位置即溢油油膜漂移的位置，溢油跟踪浮标内定位系统将位置信息传送到监控中心，控制中心即可实时了解溢油油膜所处位置。采用溢油跟踪浮标跟踪溢油油膜的有效性取决与溢油跟踪浮标能否和溢油油膜以相同的航向、航速一起漂移。理论研究表明，溢油油膜在海面上漂移的速度与表层水流速度和海面风速相关，通常情况下溢油油膜在海面上漂移的速度是风速与溢油风系数的乘积与表层水流速度的矢量和，其中溢油油膜的风系数的大小受溢油的品种、事故发生时的地理位置、环境等因素的综合影响；在相同风速和表层水流作用下，溢油跟踪浮标的风系数与溢油油膜的风系数的接近程度决定了溢油跟踪浮标跟踪溢油位置的精度。而复杂的海况使得溢油油膜和溢油跟踪浮标不可能始终处于同一海洋环境，而现有的溢油跟踪浮标的风系数是固定的，随着溢油跟踪浮标所在位置的海况差异增大，跟踪位置误差加速增大。溢油跟踪浮标跟踪溢油油膜时产生的跟踪位置误差如不能得到及时修正，溢油跟踪浮标就难以完成长时间复杂海况下的跟踪任务。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法，具有能够实时显示溢油跟踪监测浮标的位置，漂移方向和速度轨迹、油污跟踪准确性高的优点，且浮标能自动调节风系数，增加了浮标与油污结合紧密度，定位效果强，确定的位置范围为评估该溢油危害程度以及制定处理方案提供更为可靠的依据。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，包括设置在陆上或船上的控制台、电子设备密封壳体，电子设备密封壳体外表面通过连接器与圆盘连接，电子设备密封壳体下表面设有浮力层。通过在电子设备密封壳体外表面通过连接器与圆盘连接，电子设备密封壳体下表面设有浮力层，使浮标能够浮于水面，设置的圆盘能够对溢油进行吸附，从而随溢油漂浮于海面，并通过电子设备密封壳体将海面溢油信息传递至在陆上或船上的控制台，使控制台能够实时显示溢油跟踪监测浮标的位置，漂移方向和速度轨迹，本装置结构简单，操作方便，适合大规模推广。

作为优选，电子设备密封壳体内设置有电源、所述电源分别与一侧设置的溢油传感器、数据采集装置、GPS定位装置、传动装置、数据处理装置和数据传输装置电连，所述数据传输装置与所述的控制台通讯连接。设置的GPS定位装置，用于实时定位浮标当前时间所在位置，并由数据传输装置将获取的当前经纬度信息传输至控制台，控制台提取当前时间点对应的经纬度数值、获得预估计值，从而确定浮标位置，溢油传感器用于对海面的溢油进行感应追踪，并通过数据处理装置进行数据传输前的处理，再由数据传输装置将收集处理后数据信息传输至控制台，并通过获取的现场溢油油膜的风系数情况，传达指令于传动装置，通过传动装置运作，改变浮标风系数。

作为优选，圆盘采用吸油材料制成，吸油材料为低密度大孔径吸油材料或低密度小孔径吸油材料，高粘度原油选择大孔径吸油材料，中低粘度原油选择小孔径吸油材料。利用高性能吸油材料制作的圆盘，圆盘上吸附材料因与油污吸附作用，相互紧密抱合，确保跟踪装置与油块漂移相随性，极大提高了油污跟踪准确性；圆盘采用了抗风浪、洋流等恶劣环境的高强度吸附材料，吸附材料可根据跟踪油污的粘度、油品品种、海域温度来选择，对于高粘度原油泄漏，装置上可选用大孔径吸附材料的吸附和粘附，确保高粘度油污能够快速进入吸附材料内部，保证装置与油块紧密结合。

作为优选，圆盘上设有至少一个反光片与雷达信号反射片，圆盘上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔，波浪透能孔之间设有太阳能电池板。通过浮标表面的雷达信号反射金属薄片对雷达波的反射作用，飞机和船只上的人员易于寻找浮标；通过太阳能电池板的充电作用，可以使浮标电池体积缩小，增加工作时间并有助于浮标的小型化，同时，在圆盘上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔，能够对海浪冲击能起到缓释作用，防止浮标侧翻，使浮标工作更加平稳，同时，设置的反光片，便于人们在夜间寻找浮标。

作为优选，圆盘外表面环布有缓冲装置，缓冲装置包括一端与圆盘表面连接的压缩弹簧，压缩弹簧的另一端与浮球一端连接，浮球另一端设有防撞保护层。在圆盘外表面环布有缓冲装置，当浮标碰到物体时，在防撞保护层与压缩弹簧的作用下，能够起到缓冲作用，减少对圆盘内设置的电子设备密封壳体的损伤，同时，设置的浮球，能够进一步提高装置的整体浮力。

作为优选，电子设备密封壳体上端还设有风速风向标，电子设备密封壳体下端设有水翼与内部设置的传动装置连接。设置的风速风向标用于计算风速与风向，并通过数据采集与数据传输装置，将水面风系数反馈至控制台，通过控制台控制传动装置调整水翼旋转角度，从而改变浮标的风系数，使装置能够根据实际海况，自动调整浮标风系数，使浮标与目标溢油油膜位置始终重合并一起等速漂移，增加了浮标与油污结合的紧密度，定位效果强。

适用于复杂环境的海面溢油跟踪的方法，方法的步骤如下：

A、确定现场风系数变化的上、下限值；

B、选取或调整至少两个不同风系数的浮标，其具有与风系数上、下限值相对应的风系数；

C、将至少两个不同风系数的浮标投放到溢油现场，进行溢油的跟踪作业，不同风系数的浮标的上、下限值可以根据海况变化，通过传动装置自动调整水翼旋转角度，从而改变浮标的风系数，使浮标的风系数始终能够与现场风系数变化的上、下限值相对应。采用具有不同风系数的两个或多个浮标跟踪水面溢油的方法，可以方便确定水面溢油的位置范围，为搜索和处理溢油提供与溢油方位相关的可靠数据，在溢油位置靠近岸边或其他敏感位置时，确定的位置范围为评估该溢油危害程度以及制定处理方案提供更为的可靠依据；

D、根据接收到的浮标位置信号，确定不同风系数的浮标所对应的浮标位置，并将这些位置标记在海图上，并用直线连接相邻两个不同风系数的浮标的位置，获得标记连线；

E、根据标记连线确定溢油油膜的位置范围。控制台收到位置信息后会对油污的漂移轨迹进行描绘，从而达到监测油污扩散的目的。

作为优选，上述步骤B中还可以选取或调整至少两组不同风系数的浮标，同组浮标的风系数相同，步骤D所述的浮标位置为同组浮标位置的平均值。以便更准确的长时间跟踪溢油油膜，进一步减小海面环境随机性的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：利用高性能吸油材料制作的圆盘，圆盘上吸附材料因与油污吸附作用，相互紧密抱合，确保跟踪装置与油块漂移相随性，极大提高了油污跟踪准确性；设置的GPS定位装置，用于实时定位浮标所在位置，溢油传感器用于对海面的溢油进行感应追踪，数据处理装置和数据传输装置，用于将电子设备密封壳体收集的数据信息进行处理后，传输至控制台，传动装置用于改变浮标风系数；设置的圆盘能够对溢油进行吸附，并通过电子设备密封壳体将海面溢油信息传递至在陆上或船上的控制台，控制台能够实时显示溢油跟踪监测浮标的位置，漂移方向和速度轨迹通过浮标表面的雷达信号反射金属薄片对雷达波的反射作用，飞机和船只上的人员易于寻找浮标；通过太阳能电池板的充电作用，可以使浮标电池体积缩小，增加工作时间并有助于浮标的小型化，同时，在圆盘上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔，能够对海浪冲击能起到缓释作用，防止浮标侧翻，使浮标工作更加平稳，同时，设置的反光片，便于人们在夜间寻找浮标。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为缓冲装置的结构示意图；

图4为本发明的电路结构示意图。

附图标记说明：1电子设备密封壳体；101电源；102溢油传感器；103数据采集装置；104数据处理装置；105GPS定位装置；106数据传输装置；107传动装置；2圆盘；3连接器；4压缩弹簧；5浮球；6防撞保护层；7雷达信号反射片；8太阳能电池板；9波浪透能孔；10反光片；11缓冲装置；12浮力层；13水翼；14风速风向标。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参见图1-4所示，适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，包括设置在陆上或船上的控制台、电子设备密封壳体1，电子设备密封壳体1外表面通过连接器3与圆盘2连接，电子设备密封壳体1下表面设有浮力层12。通过在电子设备密封壳体外表面通过连接器与圆盘连接，电子设备密封壳体下表面设有浮力层，使浮标能够浮于水面，设置的圆盘能够对溢油进行吸附，从而随溢油漂浮于海面，并通过电子设备密封壳体将海面溢油信息传递至在陆上或船上的控制台，使控制台能够实时显示溢油跟踪监测浮标的位置，漂移方向和速度轨迹，本装置结构简单，操作方便，适合大规模推广。

电子设备密封壳体1内设置有电源101、所述电源101分别与一侧设置的溢油传感器102、数据采集装置103、GPS定位装置105、传动装置107、数据处理装置104和数据传输装置106电连，所述数据传输装置106与所述的控制台通讯连接。设置的GPS定位装置，用于实时定位浮标当前时间所在位置，并由数据传输装置将获取的当前经纬度信息传输至控制台，控制台提取当前时间点对应的经纬度数值、获得预估计值，从而确定浮标位置，溢油传感器用于对海面的溢油进行感应追踪，并通过数据处理装置进行数据传输前的处理，再由数据传输装置将收集处理后数据信息传输至控制台，并通过获取的现场溢油油膜的风系数情况，传达指令于传动装置，通过传动装置运作，改变浮标风系数。

圆盘2采用吸油材料制成，吸油材料为低密度大孔径吸油材料或低密度小孔径吸油材料，高粘度原油选择大孔径吸油材料，中低粘度原油选择小孔径吸油材料。利用高性能吸油材料制作的圆盘，圆盘上吸附材料因与油污吸附作用，相互紧密抱合，确保跟踪装置与油块漂移相随性，极大提高了油污跟踪准确性；圆盘采用了抗风浪、洋流等恶劣环境的高强度吸附材料，吸附材料可根据跟踪油污的粘度、油品品种、海域温度来选择，对于高粘度原油泄漏，装置上可选用大孔径吸附材料的吸附和粘附，确保高粘度油污能够快速进入吸附材料内部，保证装置与油块紧密结合。

圆盘2上设有至少一个反光片10与雷达信号反射片7，圆盘2上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔9，波浪透能孔9之间设有太阳能电池板8。通过浮标表面的雷达信号反射金属薄片对雷达波的反射作用，飞机和船只上的人员易于寻找浮标；通过太阳能电池板的充电作用，可以使浮标电池体积缩小，增加工作时间并有助于浮标的小型化，同时，在圆盘上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔，能够对海浪冲击能起到缓释作用，防止浮标侧翻，使浮标工作更加平稳，同时，设置的反光片，便于人们在夜间寻找浮标。

圆盘2外表面环布有缓冲装置11，缓冲装置11包括一端与圆盘2表面连接的压缩弹簧4，压缩弹簧4的另一端与浮球5一端连接，浮球5另一端设有防撞保护层6。在圆盘外表面环布有缓冲装置，当浮标碰到物体时，在防撞保护层与压缩弹簧的作用下，能够起到缓冲作用，减少对圆盘内设置的电子设备密封壳体的损伤，同时，设置的浮球，能够进一步提高装置的整体浮力。

电子设备密封壳体1上端还设有风速风向标14，电子设备密封壳体1下端设有水翼13与内部设置的传动装置107连接。设置的风速风向标用于计算风速与风向，并通过数据采集与数据传输装置，将水面风系数反馈至控制台，通过控制台控制传动装置调整水翼旋转角度，从而改变浮标的风系数，使装置能够根据实际海况，自动调整浮标风系数，使浮标与目标溢油油膜位置始终重合并一起等速漂移，增加了浮标与油污结合的紧密度，定位效果强。

适用于复杂环境的海面溢油跟踪的方法，方法的步骤如下：

A、确定现场风系数变化的上、下限值；

B、选取或调整至少两个不同风系数的浮标，其具有与风系数上、下限值相对应的风系数；

C、将至少两个不同风系数的浮标投放到溢油现场，进行溢油的跟踪作业，不同风系数的浮标的上、下限值可以根据海况变化，通过传动装置自动调整水翼旋转角度，从而改变浮标的风系数，使浮标的风系数始终能够与现场风系数变化的上、下限值相对应。采用具有不同风系数的两个或多个浮标跟踪水面溢油的方法，可以方便确定水面溢油的位置范围，为搜索和处理溢油提供与溢油方位相关的可靠数据，在溢油位置靠近岸边或其他敏感位置时，确定的位置范围为评估该溢油危害程度以及制定处理方案提供更为的可靠依据；

D、根据接收到的浮标位置信号，确定不同风系数的浮标所对应的浮标位置，并将这些位置标记在海图上，并用直线连接相邻两个不同风系数的浮标的位置，获得标记连线；

E、根据标记连线确定溢油油膜的位置范围。控制台收到位置信息后会对油污的漂移轨迹进行描绘，从而达到监测油污扩散的目的。

上述步骤B中还可以选取或调整至少两组不同风系数的浮标，同组浮标的风系数相同，步骤D所述的浮标位置为同组浮标位置的平均值。以便更准确的长时间跟踪溢油油膜，进一步减小海面环境随机性的影响。

实施例2：

本发明适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标及方法的工作原理为：将至少两个不同风系数的浮标投放到溢油现场，通过风速风向标14计算风速与风向，并通过数据采集装置103与数据传输装置104，将水面风系数反馈至控制台，通过控制台控制传动装置107调整水翼13旋转角度，从而改变浮标的风系数，使装置能够根据实际海况，自动调整浮标风系数，使浮标与目标溢油油膜位置始终重合并一起等速漂移，增加了浮标与油污结合的紧密度，定位效果强，根据接收到的浮标位置信号，确定不同风系数的浮标所对应的浮标位置，并将这些位置标记在海图上，并用直线连接相邻两个不同风系数的浮标的位置，获得标记连线，根据标记连线确定溢油油膜的位置范围。控制台收到位置信息后会对油污的漂移轨迹进行描绘，从而达到监测油污扩散的目的。

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 (9)

1.适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，包括设置在陆上或船上的控制台、电子设备密封壳体（1），其特征在于：所述电子设备密封壳体（1）外表面通过连接器（3）与圆盘（2）连接，所述电子设备密封壳体（1）下表面设有浮力层（12）。

2.根据权利要求1所述的适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，其特征在于：

所述电子设备密封壳体（1）内设置有电源（101）、所述电源（101）分别与一侧设置的溢油传感器（102）、数据采集装置（103）、GPS定位装置（105）、传动装置（107）、数据处理装置（104）和数据传输装置（106）电连，所述数据传输装置（106）与所述的控制台通讯连接。

3.根据权利要求1所述的适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，其特征在于：所述圆盘（2）采用吸油材料制成，所述吸油材料为低密度大孔径吸油材料或低密度小孔径吸油材料，高粘度原油选择大孔径吸油材料，中低粘度原油选择小孔径吸油材料。

4.根据权利要求1所述的适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，其特征在于：所述圆盘（2）上设有至少一个反光片（10）与雷达信号反射片（7），所述圆盘（2）上还设有至少两个圆弧状的两个波浪透能孔（9），所述波浪透能孔（9）之间设有太阳能电池板（8）。

5.根据权利要求1所述的适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，其特征在于：所述圆盘（2）外表面环布有缓冲装置（11），所述缓冲装置（11）包括一端与圆盘（2）表面连接的压缩弹簧（4），所述压缩弹簧（4）的另一端与浮球（5）一端连接，所述浮球（5）另一端设有防撞保护层（6）。

6.根据权利要求1所述的适用于复杂环境的海面溢油跟踪浮标，其特征在于：所述电子设备密封壳体（1）上端还设有风速风向标（14），所述电子设备密封壳体（1）下端设有水翼（13）与内部设置的传动装置（107）连接。

7.适用于复杂环境的海面溢油跟踪的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、确定现场风系数变化的上、下限值；

B、选取或调整至少两个不同风系数的浮标，其具有与所述风系数上、下限值相对应的风系数；

C、将至少两个不同风系数的浮标投放到溢油现场，进行溢油的跟踪作业；

D、根据接收到的浮标位置信号，确定不同风系数的浮标所对应的浮标位置，并将这些位置标记在海图上，并用直线连接相邻两个不同风系数的浮标的位置，获得标记连线；

E、根据标记连线确定溢油油膜的位置范围。

8.根据权利要求7所述的利用浮标跟踪水面溢油的方法，其特征在于：所述步骤C中的不同风系数的浮标的上、下限值可以根据海况变化，通过传动装置自动调整水翼旋转角度，从而改变浮标的风系数，使浮标的风系数始终能够与现场风系数变化的上、下限值相对应。

9.根据权利要求7所述的利用浮标跟踪水面溢油的方法，其特征在于：所述步骤B还可以为选取或调整至少两组不同风系数的浮标，同组浮标的风系数相同，步骤D所述的浮标位置为同组浮标位置的平均值。