CN204575603U - 海面溢油监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种海面溢油监测系统，包括用于数据处理、判断并输出报警指令的服务器，其中，还包括至少一个监测装置，所述监测装置与所述服务器通信连接；所述监测装置包括：漂浮装置，用于漂浮在海面上；监测终端，包括吸嘴，所述吸嘴设置在所述漂浮装置上，用于采集海面气体；气相色谱仪，与所述监测终端连接，以分析海面气体。本实用新型通过对海面多个样点的监测，通过将监测终端采集到的样品通入气相色谱仪，检测分析导出峰值，通过判定是否产生溢油，一旦发现溢油，立即发出报警，提醒监控人员进行相应操作，提高对海面溢油监测效率。

Description

海面溢油监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境监测，尤其是溢油监测领域，特别涉及一种海面溢油监测系统。

背景技术

随着经济发展，石油的需求量也在逐年递增。例如中国已经成为石油进口大国，其石油进口有58％通过海上运输。在港口装卸作业过程中，一旦发生溢油，将会给企业、沿海地区的生态环境以及周边人民带来不可预计的损失和灾难。

随着海上运输的发展，海上溢油事故也时有发生，海上溢油不仅给人类社会带来巨大的经济损失，还带来不可估量的环境和生态影响，对经济的可持续发展带来极大不利。由于海洋溢油发生具有突发性和不可预计性，尽管操作人员极其谨慎，也做出大量准备，但在溢油发生后，未能及时发现并采取措施，使得损失不可估计，所以如何在第一时间确定溢油的发生仍是重中之重。排除油轮在航行时产生溢油的无法预测性，在港口、海上钻井平台等具有固定位置地点进行实时的溢油监测，可以第一时间发现溢油的产生，采用相关的应急预案，在最大程度上减少溢油对经济和生态环境的影响。

在2012年4月，墨西哥湾钻井平台发生爆炸事故，由于没有有效及时处理，溢油量达到67万吨，形成200公里的油带，海面溢油排除工作实施难度大，这起事故造成的经济损失、环境损失无可估量。2010年7月16日，中国大连新港发生特大输油管线爆炸事故，此次事故溢油量达1500余吨，造成430km²海面污染，其中，12km²为重度海域污染，52km²为一般海域污染。此次溢油对大连海洋渔业、滨海旅游业、海盐业、沿岸食品加工等沿海产业造成大量的直接经济损失。对于海洋生态的污染，对于海洋上空依靠捕鱼为生的鸟类的影响，以及溢油造成的空气污染等等不可估计的损失更是巨大。从历来的溢油事故中，可以看出一旦发生溢油，没有及时采取溢油回收等有效措施，溢油后将带给海洋生态环境净化极大压力，损失将不能估算。

基于这些已发生的溢油事故，可以得出对溢油监测的必要性，所以多个国家都对此进行立法。例如中国《中华人民共和国海洋环境保护法》(2013年修订)中第二章第十四条有明确说明港口和码头应设置监测装置；而且根据中国交通部标准《港口码头溢油应急设备配备要求》(JTT451-2009)中第4.2中“码头同时装卸油品和其他货种时，按要求高的数量配备。同一码头有多个泊位时，除永久布放型围油栏和溢油监视报警装置外，其他设备可按要求高的数量配备”。这就要求油码头均需建立与港口业务规模相适应的港口溢油应急系统。通过建立有效的溢油监测设备以及应急反应计划，以便在溢油发生时能及早采取措施，降低损失，实现可持续发展。但是，目前的溢油监测及报警装置的时效性、准确性和综合性还有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种海面溢油监测系统，以及时、准确、全面的监测港口溢油。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种海面溢油监测系统，包括用于数据处理、判断并输出报警指令的服务器，其中，还包括至少一个监测装置，所述监测装置与所述服务器通信连接；所述监测装置包括：漂浮装置，用于漂浮在海面上；监测终端，包括吸嘴，所述吸嘴设置在所述漂浮装置上，用于采集海面气体；气相色谱仪，与所述监测终端连接，以分析海面气体。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述监测装置还包括：报警器，设置在所述漂浮装置上，用于在接收到所述服务器发出的报警指令后，发出报警信号。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述监测装置还包括水流仪、风速仪和/或潮位仪，以分别监测海面的水流、风速和/或潮位。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述漂浮装置下部呈筒状，上部呈锥台状；并且所述漂浮装置的下端面边缘设有多个用于提供浮力的浮标。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述漂浮装置高达3米以上，所述吸嘴设于所述漂浮装置内部，且距离所述漂浮装置下端面至少1米。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述监测终端还包括：分离过滤器，管道连接于所述吸嘴，用于分离、过滤海面气体中的多余组分；除尘器，管道连接于所述分离过滤器的出口，用于净化海面气体；鼓风机，管道连接于所述除尘器的出口，用于为海面气体流提供动力；消声器，管道连接于所述鼓风机的出口，其出口则与所述气相色谱仪连接。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述气相色谱仪包括进气室、色谱柱、载气进口，所述进气室与所述色谱柱直接连接。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，多个所述监测终端与一个所述气相色谱仪对应，所述气相色谱仪巡回检测所述监测终端获取的海面气体。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，所述进气室中设有用于存储气体的气样室，所述气样室上设有压力传感器。

在上述海面溢油监测系统的一种优选实施方式中，还包括：控制器以及和所述控制器连接并由所述控制器控制动作顺序的第一阀门、第二阀门、第三阀门，所述压力传感器与所述控制器连接以发送压力信号，所述第一阀门连接于所述气样室的进气管道上，所述第二阀门连接于所述气样室的载气输送管道上，所述第三阀门连接于所述气样室的输出管道上。

分析可知，本实用新型公开一种海面溢油监测系统，其通过对海面多个样点的监测，通过将监测终端采集到的样品通入气相色谱仪，检测分析导出峰值，通过判定是否产生溢油，一旦发现溢油，立即发出报警，提醒监控人员进行相应操作，提高对海面溢油监测效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图；

图2为本实用新型实施例的监测终端、气相色谱仪的连接结构示意图；

图3为本实用新型实施例的气相色谱仪中部件的详细连接结构示意图；

图4、图5分别为本实用新型实施例的漂浮装置的主视、仰视结构示意图；

图6为传统气相色谱仪的气化室与其他部件的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

为更实时有效地监测到溢油信息，准确发出报警信息，提高水面溢油监测效率，本实用新型提供一种海面溢油监测系统，其整合了现有技术中的相关技术，对各个功能模块进行了整合、结合，其一台气相色谱仪可以连接多个监测终端，每个监测终端将采集对应布置点的海面信息，间断性或连续性地输给气相色谱仪，通过检测，导出峰值图，最后通过后端服务器的程序控制操作，给出是否报警指示，以及应对情况的一系列措施。

具体结构如图1、图2所示，本实用新型实施例包括服务器100、通信装置200、监测装置300，服务器100借由通信装置200和检测装置300建立通信连接，并且监测装置300的数量和分布位置根据设定，并无局限。具体地，服务器100用于数据处理、判断并输出报警指令，例如基本信息管理、数据管理、应急计划管理、数据分析及显示等。监测装置300则用于获取、上传海面气体数据等，其基本包括：漂浮装置2、监测终端301、气相色谱仪302等。漂浮装置2用于漂浮在海面上，为其他设备提供一个安装点，为了稳定的监测某一处海面气体，本领域技术人员应理解，漂浮装置2还设有定位系统等。监测终端301包括吸嘴1，吸嘴1设置在漂浮装置2上，用于采集海面气体。气相色谱仪302与监测终端301连接，以分析海面气体，并经由通信装置200上传至服务器100。

如图1所示，为了能够提醒人们采取措施，监测装置300还包括报警器303，其设置在漂浮装置2上，用于在接收到服务器100发出的报警指令后，发出报警信号。同时，服务器100的显示界面也会显示报警信息及监测到报警信息的漂浮装置2的位置。在其他实施例中，服务器也可以将报警信息发送至工作人员的手机等设备上。

如图1所示，监测装置300还包括水流仪304、风速仪306和潮位仪305，以分别监测海面的水流、风速和潮位。

本实用新型实施例应用时，气相色谱仪302记录下的峰值导出在服务器100的显示界面后，在有溢油峰值出现的情况下立即报警、发出指令，并同步记下传输的风速、水流流速、潮位以及探测点的数据，便于人们综合考虑、采取防范措施。

如图4、图5所示，漂浮装置2下部呈筒状，上部21为锥台状，且其下端面边缘设有多个用于提供浮力的浮标22，在上部21的顶面中心位置设有通孔210。如图2，连接吸嘴1的管道3从该通孔210中通过。

由图2、图4、图5所示，漂浮装置2放置于海面之上，形成一个以海面为底的圆柱锥形空间，浮标22设有3—5个，并均匀分布在圆周，优选留有一定间隙。漂浮装置2的主体结构可以采用玻璃钢材料等，其支撑起的圆柱锥形空间最好不少于3米，内部设置的吸嘴1距离海面保持在1～2米。

如图2，监测终端302包括分离过滤器4、除尘器5、鼓风机6、消声器7。气相色谱仪则包括进气室8、检测器9、色谱柱12、载气进口10、放空口11、信号线13等。其中，分离过滤器4通过管道3连接于吸嘴1，用于分离、过滤海面气体中的多余组分。除尘器5管道连接于分离过滤器4的出口，用于净化海面气体。鼓风机6管道连接于除尘器5的出口，用于为海面气体在管道中流动提供动力。消声器7管道连接于鼓风机6的出口，其出口则与气相色谱仪302的进气室8连接。

如图6所示，传统的气相色谱仪的气化室的接口A连接色谱柱，接口B为载气入口，接口C、接口D则分别用于样品气体入口、样品气体放空。

本实施例的气相色谱仪302与传统的气相色谱仪存在一定的差异，本申请的气相色谱仪302的进气室8不再有气化室，通过分离过滤器4、除尘器5等加以处理而输送到进气室8的样品气体(即采集且处理过的海面气体)直接与通过载气进口10输入的载气一起进入色谱柱12，进行检测继而导出峰值图。

优选地，分离过滤器4安装有氯化钠过滤网，以过滤海面气体的常见成分，同时，误吸入的水分能在分离过滤器4排出。分离过滤器4、除尘器5等可以提供较纯净不含海面已有物质的气体，保证输送给气相色谱仪302的气体为有效的样品气体。

考虑到整套装置在港口等海面运行，因此，本实施例的所有与海水接触的部件都有相应的防腐措施，例如漂浮装置2的表面涂覆有防腐层。

本实施例的气相色谱仪302接收采样，记录峰值图，并且全天候运行，为实现及时报警做出保证。气相色谱仪302利用各组分在色谱柱12的气相和固定液液相间的分配系数不同，在色谱柱12中运行速度不同，通过一段柱长，顺序经过色谱柱12的检测器9，检测后转换为电信号经信号线13送至服务器100，完成对被测物质的定性定量分析。

进一步优选地，为了使得进气功能达到自动化的效果，本实施例通过设定前端取样阶段的压力差，实现高度重复的自动进样，具体实现结构如图3所示，也即，本实施例的气相色谱仪可以通过改装现有液体进样色谱仪实现：

1、接口808为经过净化油气的油气进口，其后端设有气量调节阀805，接口809则和色谱柱12连接，接口809前端设有与控制器804连接的阀门807。

2、将进气室8中本配备的气化室改装成气样室802，用于收集一定量的气体样本，现有装置中的流通阀将不再设立。气样室802上安装有压力传感器801，并将该压力传感器801与控制器804连接。

3、在气样室802前安装与控制器804连接的气量调节阀805，以用于控制气体流量，当达到一定量的气体后将自动关闭进样口。气量调节阀805的控制是控制器804设定的，控制器804读取压力传感器801的读数，根据一定的压力差实现气体的自动进样。

4、载气瓶803用于输出惰性气体等载气，其与气样室802连接，连接管道上设有阀门806。

实际运行时，油气通过前端的净化阶段，去掉不必要的杂质气体，气量调节阀805打开，使得气体进入气样室802，当气样室802压力达到设定压力时，气量调节阀805关闭，控制与色谱柱12连接管道的阀门807打开，使气样室802压力与之平衡后，阀门806打开，载气进入，将样本气体推入色谱柱12，一定时间后，色谱柱12给出分析，通过放大器输出图像，当检测图像不再出现峰值时，阀门806关闭，气样室802与色谱柱12之间的压力达到平衡，阀门807关闭。这时，压力传感器801数值已回到初始位置，气量调节阀805打开，实现重复进样。

由上分析可知，经过改装后的气相色谱仪，能实现自动化高度重复进样，通过控制器804设定程序，能准确控制气体进量，误差较小且控制系统操作简单方便易懂，整套装置相较与传统气相色谱仪体积有所减小，维护等也较容易。

在本实施例中，由于需要对溢油定性分析，检测器9的选择是可以是：

一、导热检测器，气相色谱仪中常用的检测器，对有机物和无机物都有响应，稳定性好，灵敏度适宜作常量或10^﹣6数量级分析，其线性范围约为10^4。

二、火焰离子化检测器，高灵敏度通用检测器，对有机物有灵敏响应，灵敏度比导热型高10^2～10^4倍，检测限达10^﹣13g/s。

三、电子捕获检测器，对电负性物质有响应，检测灵敏度高，最小监测浓度可达10^﹣14g/ml，线性范围为10^3左右。

以上三种检测器都可以作为本实施例的气相色谱仪302的检测器9，灵敏度要求都能达到要求，不过考虑到成本以及实用新型目的所在，优选导热型检测器。

另外，气相色谱仪302在载气的选择上，以惰性气体为主，可采用氮气、氢气和氦气，建议选择氢气。对于色谱柱12，则可以选择HP-PLOL U色谱柱，该色谱柱是在熔融石英上涂渍并键合二乙烯基苯/乙二醇二甲基丙烯酸脂的色谱柱，也可选择HP PLOT A1203’S’、HP PLOT A1203’M’或HP PLOTA120’KC1’色谱柱。

在本实施例中，服务器100可以与一个监测装置300对应，也可以与多个监测装置300对应。同样地，一个气相色谱仪302可以与一个或多个监测终端对应，若为多个，气相色谱仪302巡回检测监测终端302获取的海面气体。

换言之，本实用新型中有多个海面监测点，监测点合理分布在监测区域内，例如均匀分布在码头边缘、油船装卸区，且每个监测点都配有现场声光报警器，在服务器100上对每个监测点的位置、运行状态都可以清晰显示，为工作人员提供信息支持。例如，气相色谱仪302巡回检测时，气相色谱仪302进行一个完整的检测导出大概是20分钟，监测设定周期时间为20分钟，每个监测点检测一次，通过设定自动控制阀的关闭和开启实现每个监测点的轮流进气。因为只需要海面气体的采集，不需要考虑其他过多因素的影响，可以达到全天候不间断监测的效果，能及时做到发现溢油立马发出报警。

综上，本实用新型的溢油监测终端通过通信装置和相应的服务器连接，将相应的现场数据传输到服务器的数据库，通过相应的合理的计算，做出准确判断后，向报警装置做出相应准确指令，如有溢油，发出报警指示并且现场声光报警立即做出指示，数据将存储到数据库，为今后的查询做资料档案。此外，本实用新型数据传输采用有线或者无线的通讯方式，采集到的信号都将转换成统一的数据格式，保证数据压缩率的最大化，一方面节约通讯费用，也节省通讯带宽，通过这些手段保证通讯的稳定性和数据的完整性。

可见，本实用新型可以实时有效地监测到溢油信息，准确发出报警信息，提高水面溢油监测效率。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种海面溢油监测系统，包括用于数据处理、判断并输出报警指令的服务器，其特征在于，还包括至少一个监测装置，所述监测装置与所述服务器通信连接；所述监测装置包括：

漂浮装置，用于漂浮在海面上；

监测终端，包括吸嘴，所述吸嘴设置在所述漂浮装置上，用于采集海面气体；

气相色谱仪，与所述监测终端连接，以分析海面气体。

2.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述监测装置还包括：

报警器，设置在所述漂浮装置上，用于在接收到所述服务器发出的报警指令后，发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述监测装置还包括水流仪、风速仪和/或潮位仪，以分别监测海面的水流、风速和/或潮位。

4.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述漂浮装置下部呈筒状，上部呈锥台状；并且所述漂浮装置的下端面边缘设有多个用于提供浮力的浮标。

5.根据权利要求4所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述漂浮装置高达3米以上，所述吸嘴设于所述漂浮装置内部，且距离所述漂浮装置下端面至少1米。

6.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述监测终端还包括：

分离过滤器，管道连接于所述吸嘴，用于分离、过滤海面气体中的多余组分；

除尘器，管道连接于所述分离过滤器的出口，用于净化海面气体；

鼓风机，管道连接于所述除尘器的出口，用于为海面气体流提供动力；

消声器，管道连接于所述鼓风机的出口，其出口则与所述气相色谱仪连接。

7.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述气相色谱仪包括进气室、色谱柱、载气进口，所述进气室与所述色谱柱直接连接。

8.根据权利要求1所述的海面溢油监测系统，其特征在于，多个所述监测终端与一个所述气相色谱仪对应，所述气相色谱仪巡回检测所述监测终端获取的海面气体。

9.根据权利要求7所述的海面溢油监测系统，其特征在于，所述进气室中设有用于存储气体的气样室，所述气样室上设有压力传感器。

10.根据权利要求9所述的海面溢油监测系统，其特征在于，还包括：控制器以及和所述控制器连接并由所述控制器控制动作顺序的第一阀门、第二阀门、第三阀门，所述压力传感器与所述控制器连接以发送压力信号，所述第一阀门连接于所述气样室的进气管道上，所述第二阀门连接于所述气样室的载气输送管道上，所述第三阀门连接于所述气样室的输出管道上。