CN110470823A - 一种应用于识别污染船舶的嗅探器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于识别污染船舶的嗅探器，包括用于采集过往船舶排放的污染物的浓度信息的采集模块；接收所述采集模块传送的污染物的浓度信息计算燃料含硫量信息的测量计算模块；对多个船舶的位置、航速、航向和船舶自身信息进行监控的船舶监控模块；接收测量计算模块传送的燃料含硫量数据和船舶监控模块传送的船舶状态的船舶识别模块，接收所述船舶识别模块传送的污染物排放超标的船舶信息和燃料含硫量数值的5G无线传输模块，所述5G无线传输模块将接收到的数据信息实时传送至监管中心。
Description
技术领域
本发明涉及污染船舶识别技术领域，尤其涉及一种应用于识别污染船舶的嗅探器。
背景技术
船舶运输带来的污染问题日益突出，每年全球二氧化硫、氮氧化物排放量有很大一部分来自于船舶，船舶污染已成为许多港口城市和内河区域大气质量的主要污染源。2015年12月交通运输部印发了《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》，通过设立船舶大气污染物排放控制区，控制污染物排放。规定自2019年1月1日起，排放控制区内航行的所有船舶必须使用小于0.5％含硫量燃料。该政策有望显著提升空气质量和健康效益，但若无有效的监管来确保船舶切实转用更清洁、更昂贵的低硫油，这一切将会落空。
目前我国船舶大气污染的监管手段有1、登船对燃油进行取样，然后用燃油硫含量检测设备进行分析。2、登船将尾气检测设备放入船舶尾气排放口中，通过检测船舶尾气中的硫含量判断船舶燃油硫含量。3、检查航海日志中的换油记录。这些方法都存在登船困难、检查效率低；并且无法确认船舶进入排放控制区但尚未入港期间是否违规。利用遥测技术能够快速的从数海里以外的众多船舶中找出排放严重的船舶。但是相比在更加受控的环境下开展的燃油样本含硫量实验室检测，遥测结果具有更高的不确定性，所以还不能作为违规处罚的证据。但是其检测结果可为船上燃油样本取样提供有力依据。随着燃油样本取样越来越广泛的被用于检验船舶在排放控制区的合规性，如果缺乏可靠的需进行燃油样品取样的依据，船舶将因为燃料检查而承受不公平的负担。遥测结果能够为是否需要进行船上燃油样品取样提供有力的依据，其中差分吸收光谱(DOAS)技术是目前检测船舶废气排放主要的光学遥测技术。但该技术检测精度较差，且被动DOAS系统只能在白天运行。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种应用于识别污染船舶的嗅探器，具体方案包括：
用于采集过往船舶排放的污染物的浓度信息的采集模块；
接收所述采集模块传送的污染物的浓度信息计算燃料含硫量信息的测量计算模块；
对多个船舶的位置、航速、航向和船舶自身信息进行监控的船舶监控模块；
接收测量计算模块传送的的燃料含硫量数据和船舶监控模块传送的船舶状态的船舶识别模块，所述船舶识别模块读取每个船舶的状态信息和燃料含硫量数据并将燃料含硫量数据与对应的船舶进行匹配获得污染物排放超标的船舶、并记录该船舶信息和燃料含硫量数值；
接收所述船舶识别模块传送的污染物排放超标的船舶信息和燃料含硫量数值的5G无线传输模块，所述5G无线传输模块将接收到的数据信息实时传送至监管中心。
所述船舶监控模块至少包括AIS接收器、GPS传感器和风速传感器。
所述采集模块至少包括NOx分析仪、SO2分析仪和CO2分析仪。
所述测量计算模块计算燃料含硫量采用如下方式：
其中，FSC为燃料含硫量，下标bkg表示烟羽附近的环境背景浓度，SO2和CO2单位分别为ppb和ppm。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种应用于识别污染船舶的嗅探器，该嗅探器针对现有船舶尾气监测方法和低硫油监管的不足问题，有效解决登船检测效率低、没有针对性的缺陷，提高船舶尾气监测效率，大大方便海事执法部门对船舶污染排放控制区内船舶尾气排放进行监管工作，并且该嗅探器应用遥测技术可以在不登船的情况下识别污染船舶，提高监管效率，由于具有自动在线监控，将相应船舶的监测数据和燃油含硫量情况自动实时的传送给海事监管部门。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的嗅探器的结构示意图；
图2为本发明的嗅探器的工作状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
如图1所示的一种应用于识别污染船舶的嗅探器，具体包括采集模块、测量计算模块、船舶监控模块、船舶识别模块、5G无线传输模块和监管中心。
其中采集模块用于采集过往船舶排放的污染物的浓度信息，采集模块至少包括NOx分析仪、SO2分析仪和CO2分析仪。实际过程中利用紫外荧光法测定SO2，化学发光法测定NO和NO2以及非分散红外吸收法或光腔衰荡光谱技术测定CO2浓度。
其中测量计算模块接收所述采集模块传送的污染物的浓度信息计算燃料含硫量信息。其中船舶监控模块对多个船舶的位置、航速、航向和船舶自身信息进行实时监控。
其中船舶识别模块接收测量计算模块传送的的燃料含硫量数据和船舶监控模块传送的船舶状态信息，所述船舶识别模块在实际工作过程中接收测量计算模块的燃料含硫量数据，利用风传感器的风速和风向数据、GPS传感器的嗅探器位置数据和AIS接收器提供的船舶船位、航速、航向、船名等实时船舶数据进行分析，得出某个污染物排放峰值和其计算的燃料含硫量数值所对应的船舶。
其中5G无线传输模块通过5G信号传输数据信息到监管中心，其中监管中心还接收到识别出的船舶名称，监测得出的污染物浓度，估算的燃料含硫量和监测时间等信息。
进一步的，如图2所示，所述测量计算模块计算燃料含硫量数据采用如下方式：当过往船舶的烟羽经过嗅探器时，检测出烟羽中的污染物NOx、SO2、CO2浓度高于背景浓度。尾气烟羽中的CO2含量能够计算某一时间燃料中的含碳量，而烟羽中的SO2的含量与含硫量成正比。因此，一艘船舶的燃料含硫量可以通过船舶烟羽中的SO2和CO2浓度比值确定。公式如下：
式中，FSC为燃料含硫量；SO2和CO2单位分别为ppb和ppm；下标bkg表示烟羽附近的环境背景浓度；常数0.232为硫碳原子重量比乘以87％(船舶燃油碳含量)。NO对SO2分析仪的响应有交叉干扰，在SO2分析仪中，200ppb的NO将导致3ppb的响应。将使FSC升高0.1％m/m。为了消除NO对SO2测量的影响，使用NOx分析仪平行的测量。研究表明在离船舶大约1公里的下风距离处，NO/NOx比值的中值为71％，公式如下：
由于风对污染物的稀释作用，CO2来源的多样性和燃油含碳量的波动等不确定性因素影响，含硫量估算结果误差范围在20％左右。
实施例
固定式嗅探器部署在船舶来往密集的主航道盛行风下风向岸边和桥梁上，远离其他干扰排放源。与船舶排气口距离几百米左右最佳，进气管路进行集成，采样的总流量大概12L/min。
如图1所示的嗅探器系统内置于一个防水的箱体中，其中NOx分析仪采用Thermo42i-TL，响应时间(t90)为1s，精度1ppb，；SO2分析仪采用Thermo 43i-TLE(无kicker)，t90＝2s，精度5ppb；CO2分析仪采用LI-COR 7200,t90＝0.1s，精度0.3ppm。
NOx分析仪、SO2分析仪、CO2分析仪连续测量得出的数据通过测量计算机生成时间-浓度图并针对每一个波峰计算得出FSC。
通过实时软件综合传感器检测的风速和风向数据来判断烟羽的方向，烟羽方向结合AIS数据确定某个排放峰值是哪艘船舶排放的并锁定相应的船舶，如图2所示。
通过5G信号传输船名，监测得出的污染物浓度，估算的含硫量和监测时间等数据信息到海事监管的监管中心。
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 (4)
1.一种应用于识别污染船舶的嗅探器，其特征在于包括：
用于采集过往船舶排放的污染物的浓度信息的采集模块；
接收所述采集模块传送的污染物的浓度信息计算燃料含硫量信息的测量计算模块；
对多个船舶的位置、航速、航向和船舶自身信息进行监控的船舶监控模块；
接收测量计算模块传送的燃料含硫量数据和船舶监控模块传送的船舶状态的船舶识别模块，所述船舶识别模块读取每个船舶的状态信息和燃料含硫量数据并将燃料含硫量数据与对应的船舶进行匹配获得污染物排放超标的船舶、并记录该船舶信息和燃料含硫量数值；
接收所述船舶识别模块传送的污染物排放超标的船舶信息和燃料含硫量数值的5G无线传输模块，所述5G无线传输模块将接收到的数据信息实时传送至监管中心。
2.根据权利要求1所述的嗅探器，其特征还在于：所述船舶监控模块至少包括AIS接收器、GPS传感器和风速传感器。
3.根据权利要求1所述的嗅探器，其特征还在于：所述采集模块至少包括NOx分析仪、SO2分析仪和CO2分析仪。
4.根据权利要求1所述的嗅探器，其特征还在于：所述测量计算模块计算燃料含硫量采用如下方式：
其中，FSC为燃料含硫量，下标bkg表示烟羽附近的环境背景浓度，SO2和CO2单位分别为ppb和ppm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191119 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |