CN113008831A - 用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统及方法，系统包括：船舶尾气激光遥测单元、船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、数据采集处理控制单元和运动导轨单元，船舶尾气激光遥测单元分别与数据采集处理控制单元、所述运动导轨单元连接，船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、运动导轨单元均与数据采集处理控制单元连接。能够调节船舶尾气遥测设备高度，以保证尾气遥测设备适应水位高度的变化，充分检测船舶尾气污染物浓度，从而有效的完成对于山区高低水位落差较大船闸的船舶尾气的遥测，提高尾气的监测效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及内河船舶尾气监测领域，特别是涉及一种用于高水位差船闸内河船舶尾气激光遥测系统及方法。
背景技术
随着社会经济快速的发展，水运交通行业也得到了繁荣发展，但是同时船舶尾气的污染排放对环境空气质量的影响也越来越严重。截至2013年底，我国拥有水上运输船舶17.26万艘，净载重量2.44亿吨。船舶运输所带来的环境污染问题日益突出。据测算，2013年全国船舶氮氧化物排放量占11.3％。受船舶污染影响最大的是港口城市，其次是江河沿岸城市。船舶的燃烧用油以柴油为主，船舶尾气污染物成分主要包括硫化合物、氮氧化合物以及不透明颗粒物等，这些污染物无疑会污染环境空气的质量。因此，如何有效的监测船舶尾气排放的污染物浓度也变得日益重要。
另外，一些山区船闸高低水位落差较大，并且内河船舶的尾气排放出口位置和高度不一(内河船舶的烟囱位置主要分布在船舶正上方或者船舶正后方)，如果船舶尾气遥测设备固定安装在船闸的某个位置(高度固定)，会导致测量误差较大，影响系统的测量精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高水位差船闸内河船舶尾气激光遥测系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够调节船舶尾气遥测设备高度，以保证尾气遥测设备适应水位高度的变化，充分检测船舶尾气污染物浓度，同时采用TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)技术，从而有效的完成对于山区高低水位落差较大船闸的船舶尾气的遥测，提高尾气的监测效率和精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，包括船舶尾气激光遥测单元、船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、数据采集处理控制单元和运动导轨单元，
船舶尾气激光遥测单元，用于检测船舶尾气烟羽中的气体组分浓度；
船舶智能抓拍单元，用于获取船舶的图像信息；
激光测距传感单元，用于监测船闸内水位高度；
数据采集处理控制单元，用于检测所述船舶尾气烟羽中的气体组分浓度是否超标；
运动导轨单元，用于调节所述船舶尾气激光遥测单元距离水面的高度。
船舶尾气激光遥测单元分别与数据采集处理控制单元、运动导轨单元连接，船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、运动导轨单元均与数据采集处理控制单元连接。
优选的，所述船舶尾气激光遥测单元包括遥测主机和遥测副机，所述遥测主机和所述遥测副机分别与所述运动导轨单元固定连接，所述遥测主机与所述数据采集处理控制单元连接，所述遥测主机和所述遥测副机相对应设置在内河船闸左右侧壁并且垂直于船舶航运的方向。
优选的，所述遥测主机包括光源发射器、光谱探测器、算法处理和数据传输模块，所述算法处理和数据传输模块与所述数据采集处理控制单元连接，所述光源发射器用于发射特定波长的激光，所述光谱探测器用于接收所述遥测副机反射的激光信号，所述算法处理和数据传输模块用于处理所述副机反射回来的光谱信号；所述遥测副机包括后向反射端。
优选的，所述船舶智能抓拍单元包括若干摄像头，所述摄像头与所述数据采集处理控制单元连接。
优选的，所述激光测距传感单元包括防水箱和激光测距传感器，所述激光测距传感器固定于所述防水箱内部，所述激光测距传感器与所述数据采集处理控制单元相连接，所述防水箱分别与所述遥测主机底部和所述遥测副机底部固定连接，所述激光测距传感器的激光发射口垂直于水面。
优选的，所述激光测距传感器的测量量程为0.05-60米，测量精度为±1.5mm，单次测量响应时间为0.2s。
优选的，所述运动导轨单元包括电机、运动导轨、运动控制装置，所述电机与所述运动控制装置连接，所述运动导轨分别与所述遥测主机、所述遥测副机连接，所述电机与所述运动导轨连接，所述运动控制装置与所述数据采集处理控制单元连接。
优选的，所述船舶尾气激光遥测单元利用可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS进行尾气组分测量。
一种用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测方法，遥测方法包括以下步骤：
S1、获得船闸内水位的变化信息，并将所述船闸内水位的变化信息发送至所述数据采集处理控制单元；
S2、基于所述船闸内水位的变化信息调整所述船舶尾气激光遥测单元的高度；
S3、采集航行船舶中的尾气组分浓度信息，并将所述航行船舶中的尾气组分浓度信息发送至所述数据采集处理控制单元；
S4、基于所述航行船舶中的尾气组分浓度信息判断所述航行船舶中的尾气组分浓度是否超标，是，则进行船舶拍摄并存储图像信息，将所述航行船舶中的尾气组分浓度信息和所述图像信息发送给监管部门。
优选的，所述S3中采集航行船舶中的尾气组分浓度信息包括以下步骤：
S31、获取船舶通过前船闸各通道的环境空气的气体参数，测量所述环境空气的气体组分二次谐波吸收峰幅值；
S32、获取船舶尾气不同气体组分的二次谐波吸收峰幅值和颗粒物不透光度；
S33、根据S1中所述环境空气的气体组分二次谐波吸收峰幅值和S2中所述船舶尾气不同气体组分的二次谐波吸收峰幅值和颗粒物不透光度，获取船舶经过前后的尾气中气体组分浓度数据的变化趋势。
本发明公开了以下技术效果：本发明提供的一种用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测系统及方法，通过激光测距传感单元实时监测船闸内水位的变化，通过数据采集处理控制单元分析处理之后控制运动导轨单元自动调节激光遥测设备的高度以适应水位的变化，船舶尾气激光遥测单元实时监测进出船闸的过往船舶，并计算出光路上的尾气烟羽中各个气体组分的浓度值，数据采集处理控制单元综合处理分析船舶尾气组分浓度数据和拍摄的涉嫌超标船舶图片信息，从而有效的完成对于山区高低水位落差较大船闸的船舶尾气监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测系统的结构示意图；
图2为本发明的用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测系统的各个单元在船闸上的实际安装位置示意图；
图3为本发明实施方式中船舶尾气激光遥测单元、运动导轨、电机与PLC控制箱在船闸上的安装位置示意图；
图4为本发明实施方式中NO、NO2、CO2的监测曲线；
图5为本发明用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测方法的流程图。
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。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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测系统，参照图1，该系统包括船舶尾气激光遥测单元、船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、数据采集处理控制单元和运动导轨单元；船舶尾气激光遥测单元、船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、运动导轨单元均与数据采集处理控制单元通过有线或者无线的方式连接，船舶尾气激光遥测单元还分别与所述运动导轨单元连接。
其中，船舶尾气激光遥测单元利用TDLAS技术并结合收发一体式光路，包含遥测主机和遥测副机，遥测主机采用收发一体式，包括光源发射器、进气室、光谱探测器和算法处理和数据传输模块，光源发射器用于发射特定波长的激光，光谱探测器用于接收遥测副机反射的激光信号，遥测副机包括后向反射端，后向反射端采用角反射镜，本实施方式中，光源发射器和光谱探测器实现三路分光发射和信号的探测接收，遥测副机包括三路后向反射端，三路后向反射端采用三个角反射镜，角反射镜用于实现三路光束的原路反射，即三个角反射镜将穿过船舶尾气的激光检测光束反射至遥测主机，算法处理和数据传输模块用于处理副机反射回来的光谱信号，计算反演得到尾气浓度数据进而发送到所述数据采集与处理单元；参照图2，遥测主机与遥测副机分别安装在船闸两侧壁，使遥测主机与遥测副机在船闸两侧对应设置，并且高度相适应，激光遥测单元的遥测主机和副机垂直于船舶航运的方向。
船舶智能抓拍单元采用监控摄像头，本实施方式中采用4个高清枪机监控摄像头，如图2所示，分别安装在船闸进出口处，船舶智能抓拍单元根据数据采集处理控制单元判断得到尾气浓度涉嫌超标的船舶的结果对船舶进行拍摄，拍摄的照片包括清晰的船名和ID信息，此外所述船舶智能抓拍单元将所拍摄的照片传输到数据采集处理控制单元进行存储，保留照片信息。
激光测距传感单元包括防水箱、激光测距传感器，防水箱主要用于保护激光测距传感器，激光测距传感器固定安装在防水箱内部，用于实时测量船舶尾气遥测单元中遥测主机和遥测副机与水面之间的距离，激光测距传感器与所述数据采集处理控制单元之间通过数据传输线连接，完成激光测距传感器与所述数据采集处理控制单元之间的数据传输。激光测距单元安装在船舶尾气遥测单元所述遥测主机和副机的正下方，且激光测距传感器的激光发射口向下垂直于水面，在本实施方式中，激光测距传感器采用波长为635nm的红色激光，激光测距传感器的测量量程为0.05-60米，测量精度为±1.5mm，单次测量响应时间为0.2s。
数据采集处理控制单元用于接收所述船舶尾气激光遥测单元传输的船舶尾气组分浓度数据、激光测距单元测量的遥测主机和遥测副机与水面之间的距离数据以及船舶智能抓拍单元采集的船舶图片信息，数据采集处理控制单元还用于存储尾气涉嫌超标船舶的尾气组分浓度数据和所述船舶智能抓拍单元拍摄的图片，并将涉嫌超标的尾气浓度数据和船舶照片发送给当地海事监管部门。另外，数据采集处理控制单元在分析激光测距单元测量的遥测主机和遥测副机与水面之间的距离数据后，根据船闸内水位的变化控制所述运动导轨单元智能调节船舶尾气遥测单元的高度。
运动导轨单元主要包括电机、运动导轨、运动控制装置，所述电机用于驱动所述船舶尾气激光遥测单元，调节船舶尾气激光遥测单元与水面之间的高度，所述运动导轨用于所述船舶尾气激光遥测单元上下调节的轨道，电机与运动导轨通过有线的方式连接，参考图3所示，运动导轨固定安装在船闸两侧侧壁上，遥测主机和遥测副机放置在金属板上与运动导轨固定连接，本实施方式中，运动导轨采用循环的金属链式结构，电机通过正转或者反转以驱动链式运动导轨循环转动，进而实时调节船舶尾气激光遥测单元的高度，实现了船舶尾气激光遥测单元测量位置的调整。本实施方式中，运动控制装置采用PLC控制箱，PLC控制箱与数据采集处理控制单元和电机连接，用于接收所述数据采集处理控制单元发送的控制指令，进而对所述电机进行开关控制。PLC控制箱、电机集成在船闸岸基的机箱内部。
参照图5，本发明还提供了一种适用于高水位差船闸的内河船舶尾气激光遥测方法，具体包括：
S1、激光测距传感单元实时监测船闸内水位的变化，由于山区船闸上下游之间水位落差较大，为了使所述船舶尾气激光遥测单元与水面之间保持固定的高度，以此保证系统的测量精度；因此，在船闸开闸后，需要一定的时间来使得上下游水位保持水平，以保证船舶的顺利航行；
S2、激光测距传感单元实时监测水位高度的变化，激光测距传感单元将采集的水位高度信息发送给数据采集处理控制单元，数据采集处理控制单元经过PID控制算法分析之后经过算法处理分析后将水位高度信息转换成一个控制信号，并将控制信号发送给运动导轨单元，即向PLC控制箱发送一个控制指令，PLC控制箱根据接收到的指令信息控制电机按照需要的方向和角度旋转，进而自动调节所述船舶尾气激光遥测单元的高度，；
S3、船闸开闸之后，所述船舶尾气激光遥测单元经过一定时间段的调节之后，与水面保持相对稳定的高度，船舶按照顺序依次经过，在船舶通过过程中，船舶尾气激光遥测单元对航行船舶中的尾气烟羽进行检测生成尾气组分浓度信息，并将尾气组分浓度信息发送至所述数据采集处理控制单元，本实施方式中，船舶尾气激光遥测单元的测量采用高频二次谐波检测信号进行测量，通过光能量的变化实现对船舶尾气烟羽非接触式的测量。
船舶尾气激光遥测单元的检测过程为：1)根据测量环境空气的气体浓度参数信息校准设备，获取CO、CO2、CH、NO、NO2通道的标定参数；2)测量船舶通过前背景环境中的气体组分二次谐波吸收峰幅值；3)通过控制各激光器的温度和电流使其波长扫描通过光路上的尾气，获取船舶尾气在光路中不同气体组分的二次谐波吸收峰幅值和颗粒物不透光度；4)经过内置算法分析处理之后，计算出船舶经过前后的尾气中气体组分浓度数据的变化趋势；5)经过数据发送模块将检测计算出的尾气组分浓度数据发送至所述数据采集处理控制单元。
本实施方式中，所述船舶尾气激光遥测单元检测距离为30-50m(单程)，对船舶尾气中的CO、CO2、CH、NO、NO2和不透光烟度进行检测，所述CO、CO2、CH、NO、NO2和不透光烟度的检测精度和误差分别为：CO量程0-8％，绝对误差±0.25％，相对误差10％；CO2量程0-16％，绝对误差±0.25％，相对误差10％；CH量程0-10000ppm，绝对误差100ppm，相对误差10％；NO量程0-10000ppm，绝对误差100ppm，相对误差10％；NO2量程0-10000ppm，绝对误差100ppm，相对误差10％；不透光烟度绝对误差±3％，相对误差5％。
S4、所述数据采集处理控制单元接收船舶尾气组分浓度数据，通过数据采集处理控制单元内置船舶尾气组分浓度超标识别算法对接收的尾气组分浓度数据进行处理分析，筛选出尾气涉嫌超标船舶的尾气组分浓度数据，以时间为横坐标、不同组分的气体浓度变化量为纵坐标分别绘制监测曲线，如图4所示。根据图4中的2个波峰，每个波峰对应一艘船舶，根据船舶尾气遥测方法按照下述式(1)和(2)估算尾气烟羽中的不同气体成分的浓度；
(NO2、NO、CH)％＝(Δ浓度Xi[ppm*cm]/L1[cm])％ (1)
(CO、CO2)％＝(Δ浓度Yj[ppm*m]/L2[m])％ (2)
其中，Δ浓度Xi(i＝1,2,3)为相同监测时间下的NO2、NO、CH浓度值分别与NO2、NO、CH背景浓度值的差值，Δ浓度Yj(j＝1,2)为相同监测时间下的CO、CO2浓度值分别与CO、CO2背景浓度值的差值，单位为ppm*m；L1和L2为相同监测时间下的光路烟羽的长度，单位别为cm和m。
同时，当判断出尾气浓度数据超标时，数据采集处理控制单元内置智能抓拍算法经过分析处理向船舶智能抓拍单元发送一个控制信号，所述船舶智能抓拍单元接收到一个触发信号控制摄像头对当前经过的船舶进行拍照留证，最终数据采集处理控制单元将涉嫌超标的尾气浓度数据和船舶照片发送给当地海事监管部门，由当地海事局根据该监测数据定点对嫌疑船舶进行检查。当判断出尾气浓度数据未超标时，检测下一船舶。
在本发明中，船舶尾气激光遥测单元采用高频二次谐波检测信号进行测量，而非直接吸收光谱技术，抗干扰能力强，通过光能量的变化实现对光路中尾气烟羽的监测；船舶尾气激光遥测单元设备选用CO、CO2、CH、NO、NO2相对较强且无他气体干扰的吸收谱线，通过对各激光器的温度和电流的控制，驱使其波长扫描光路中的尾气烟团，从而反演出CO、CO2、CH、NO、NO2气体的浓度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：包括船舶尾气激光遥测单元、船舶智能抓拍单元、激光测距传感单元、数据采集处理控制单元和运动导轨单元，
所述船舶尾气激光遥测单元，用于检测船舶尾气烟羽中的气体组分浓度；
所述船舶智能抓拍单元，用于获取船舶的图像信息；
所述激光测距传感单元，用于监测船闸内水位高度；
所述数据采集处理控制单元，用于检测所述船舶尾气烟羽中的气体组分浓度是否超标；
所述运动导轨单元，用于调节所述船舶尾气激光遥测单元距离水面的高度；
所述船舶尾气激光遥测单元分别与所述数据采集处理控制单元、所述运动导轨单元连接，所述船舶智能抓拍单元、所述激光测距传感单元、所述运动导轨单元均与所述数据采集处理控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述船舶尾气激光遥测单元包括遥测主机和遥测副机，所述遥测主机和所述遥测副机分别与所述运动导轨单元固定连接，所述遥测主机与所述数据采集处理控制单元连接，所述遥测主机和所述遥测副机相对应设置在内河船闸左右侧壁并且垂直于船舶航运的方向。
3.根据权利要求2所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述遥测主机包括光源发射器、光谱探测器、算法处理和数据传输模块，所述算法处理和数据传输模块与所述数据采集处理控制单元连接，所述光源发射器用于发射特定波长的激光，所述光谱探测器用于接收所述遥测副机反射的激光信号，所述算法处理和数据传输模块用于处理所述副机反射回来的光谱信号；所述遥测副机包括后向反射端。
4.根据权利要求1所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述船舶智能抓拍单元包括若干摄像头，所述摄像头与所述数据采集处理控制单元连接。
5.根据权利要求2所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述激光测距传感单元包括防水箱和激光测距传感器，所述激光测距传感器固定于所述防水箱内部，所述激光测距传感器与所述数据采集处理控制单元相连接，所述防水箱分别与所述遥测主机底部和所述遥测副机底部固定连接，所述激光测距传感器的激光发射口垂直于水面。
6.根据权利要求5所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述激光测距传感器的测量量程为0.05-60米，测量精度为±1.5mm，单次测量响应时间为0.2s。
7.根据权利要求2所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述运动导轨单元包括电机、运动导轨、运动控制装置，所述电机与所述运动控制装置连接，所述运动导轨分别与所述遥测主机、所述遥测副机连接，所述电机与所述运动导轨连接，所述运动控制装置与所述数据采集处理控制单元连接。
8.根据权利要求1或2所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，其特征在于：所述船舶尾气激光遥测单元利用可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS进行尾气组分测量。
9.一种用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测系统，遥测方法包括以下步骤：
S1、获得船闸内水位的变化信息，并将所述船闸内水位的变化信息发送至所述数据采集处理控制单元；
S2、基于所述船闸内水位的变化信息调整所述船舶尾气激光遥测单元的高度；
S3、采集航行船舶中的尾气组分浓度信息，并将所述航行船舶中的尾气组分浓度信息发送至所述数据采集处理控制单元；
S4、基于所述航行船舶中的尾气组分浓度信息判断所述航行船舶中的尾气组分浓度是否超标，若超标，则进行船舶拍摄并存储图像信息，将所述航行船舶中的尾气组分浓度信息和所述图像信息发送给监管部门。
10.根据权利要求9所述的用于内河船闸高低水位的船舶尾气激光遥测方法，其特征在于：所述S3中采集航行船舶中的尾气组分浓度信息包括以下步骤：
S31、获取船舶通过前船闸各通道的环境空气的气体参数，测量所述环境空气的气体组分二次谐波吸收峰幅值；
S32、获取船舶尾气不同气体组分的二次谐波吸收峰幅值和颗粒物不透光度；
S33、根据S1中所述环境空气的气体组分二次谐波吸收峰幅值和S2中所述船舶尾气不同气体组分的二次谐波吸收峰幅值和颗粒物不透光度，获取船舶经过前后的尾气中气体组分浓度数据的变化趋势。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113945688A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 深圳智人环保科技有限公司 | 基于桥梁或船闸搭载的自动筛查船舶排放的系统及方法 |
| CN113959964A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-21 | 天津同阳科技发展有限公司 | 基于机动车尾气遥感检测二氧化碳吸收增量的计算方法 |
| CN113970523A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-25 | 安徽中科华仪科技有限公司 | 一种岸基全激光船舶尾气遥感检测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106383097A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-02-08 | 浙江多普勒环保科技有限公司 | 基于可调谐激光器的机动车尾气遥感检测系统及方法 |
| CN107192703A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-22 | 安徽科创中光科技有限公司 | 一种船舶污染排放遥感检测系统 |
| CN108548785A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-18 | 陈梦 | 船舶尾气在线监测系统 |
| CN109187359A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-11 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 船舶排放污染气体差量吸收滤光成像遥感监测装置及方法 |
| CN109493643A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-19 | 中铁科学技术开发公司 | 基于激光扫描的桥梁防撞监测装置 |
| CN211121499U (zh) * | 2019-12-26 | 2020-07-28 | 南京瑞控信息技术有限公司 | 一种水电站状态监测装置 |
-
2021
- 2021-02-26 CN CN202110216041.4A patent/CN113008831A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106383097A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-02-08 | 浙江多普勒环保科技有限公司 | 基于可调谐激光器的机动车尾气遥感检测系统及方法 |
| CN107192703A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-22 | 安徽科创中光科技有限公司 | 一种船舶污染排放遥感检测系统 |
| CN108548785A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-18 | 陈梦 | 船舶尾气在线监测系统 |
| CN109187359A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-11 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 船舶排放污染气体差量吸收滤光成像遥感监测装置及方法 |
| CN109493643A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-19 | 中铁科学技术开发公司 | 基于激光扫描的桥梁防撞监测装置 |
| CN211121499U (zh) * | 2019-12-26 | 2020-07-28 | 南京瑞控信息技术有限公司 | 一种水电站状态监测装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113970523A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-25 | 安徽中科华仪科技有限公司 | 一种岸基全激光船舶尾气遥感检测方法 |
| CN113959964A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-21 | 天津同阳科技发展有限公司 | 基于机动车尾气遥感检测二氧化碳吸收增量的计算方法 |
| CN113945688A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 深圳智人环保科技有限公司 | 基于桥梁或船闸搭载的自动筛查船舶排放的系统及方法 |
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