海面油污監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于海上環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于航標(biāo)燈的海面油污監(jiān)測(cè)裝置及 監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋貿(mào)易以及石油運(yùn)輸量大幅增加，船只私自排放油污現(xiàn) 象嚴(yán)重加劇了海洋污染。例如我國(guó)進(jìn)口的石油90%是通過海上船舶運(yùn)輸來(lái)完成的，2006年 我國(guó)沿海石油運(yùn)輸量達(dá)到4. 31億噸，其中運(yùn)輸原油1. 87億噸。2006年航行于我國(guó)沿海水域 的船舶己達(dá)到464萬(wàn)艘次，平均每天12700艘次，其中各類油輪達(dá)到162949艘次，平均每天 446艘次。油輪特別是超大型油輪在我國(guó)水域頻繁出現(xiàn)，使得原已十分繁忙的通航環(huán)境更加 復(fù)雜，導(dǎo)致船舶溢油污染時(shí)有發(fā)生。海面石油污染給地球和人類帶來(lái)了巨大危害：1.海面 覆蓋著大面積的粘稠油膜，影響海洋植物的光合作用，使海洋產(chǎn)氧量減少，海洋生物窒息而 死；2.對(duì)周邊海洋漁業(yè)，特別是貝類和養(yǎng)殖業(yè)的危害是毀滅性的；3.影響了海洋對(duì)大氣中 二氧化碳等溫室氣體的吸收，進(jìn)一步使全球變暖；4.使海水的溫度、pH、含鹽量、透明度、生 物種類和數(shù)量等性狀發(fā)生改變，對(duì)海洋的生態(tài)平衡構(gòu)成危害。海面石油污染影響范圍廣、危 害時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞大，因此石油污染監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為監(jiān)測(cè)水面污染中最重要的監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目之一。
[0003] 目前所采用的監(jiān)控方式大概有三種，詳見表1。
[0004] 表1三種監(jiān)測(cè)方式對(duì)比
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種海面油污監(jiān)測(cè)裝置，它包括信息采集模塊、與信號(hào)采集模塊連接的DSP處理模 塊，其特征在于：所述DSP處理模塊與航標(biāo)燈模塊連接； 所述信息采集模塊采用雙CCD紅外攝像機(jī)； 所述DSP處理模塊包括DSP處理器、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路、JTAG仿真接口電 路、LCD接口電路I/O接口電路，所述復(fù)位電路、晶振電路、電源電路、JTAG仿真接口電路、 IXD接口電路I/O接口電路分別與DSP處理器連接； 所述航標(biāo)燈模塊包括航標(biāo)燈、航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、報(bào)警器、通信單元、供電裝置，所述供 電裝置為航標(biāo)燈、航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、報(bào)警器供電，所述航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過通信單元與 監(jiān)控平臺(tái)通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的海面油污監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述供電裝置包括鋰電池、太 陽(yáng)能電池板和波浪發(fā)電裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的海面油污監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述波浪發(fā)電裝置包括傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)組，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒條和2個(gè)對(duì)稱設(shè)置的傳動(dòng)單元； 所述傳動(dòng)單元包括主動(dòng)輪、超越離合器和帶動(dòng)輪，所述超越離合器的棘輪嵌入主動(dòng)輪 內(nèi)，所述超越離合器的棘爪通過主動(dòng)輪軸與帶動(dòng)輪連接；所述主動(dòng)輪和帶動(dòng)輪通過肋板與 航標(biāo)燈底座連接； 所述齒條與錨鏈相連；2個(gè)傳動(dòng)單元分別置于齒條的兩側(cè)，且齒條與2個(gè)傳動(dòng)單元的主 動(dòng)輪相嚙合，齒條帶動(dòng)2個(gè)傳動(dòng)單元的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 2個(gè)傳動(dòng)單元的帶動(dòng)輪與發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)齒輪相嚙合，帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
4. 如權(quán)利要求3所述的海面油污監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：2個(gè)傳動(dòng)單元的帶動(dòng)輪分別置 于發(fā)電機(jī)齒輪兩側(cè)。
5. -種采用上述1-4中任一所述海面油污監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行海面油污監(jiān)測(cè)的方法，其特征 在于：雙CCD紅外攝像機(jī)每間隔一段時(shí)間采集一次海面圖像信息，然后將圖像信息傳送到 DSP處理器中，DSP處理器將圖像信息通過圖形處理算法進(jìn)行處理后在航標(biāo)燈模塊的航道 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上進(jìn)行顯示，航標(biāo)燈模塊的航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)將圖像信息傳遞給監(jiān)控平臺(tái)； 具體步驟為： 第一步、采用雙CCD紅外攝像機(jī)每間隔一段時(shí)間采集一次海面圖像信息，將相鄰兩次 采集的海面圖像信息設(shè)為前幀圖和后幀圖； 第二步、將步驟一中采集的前幀圖和后幀圖經(jīng)中值濾波法進(jìn)行處理，得到含較少噪聲 的前幀原圖和后幀原圖； 第三步、將經(jīng)過中值濾波法處理后的圖像進(jìn)行直方圖均衡化處理，得到局部增強(qiáng)的前 幀局部增強(qiáng)圖和后幀局部增強(qiáng)圖； 第四步、將局部增強(qiáng)的前幀局部增強(qiáng)圖和后幀局部增強(qiáng)圖經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理，得到前 幀二值化圖和后幀二值化圖； 第五步、將經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理后的前幀二值化圖和后幀二值化圖經(jīng)自適應(yīng)法得出適當(dāng) 油污檢測(cè)閾值； 第六步、將經(jīng)形態(tài)學(xué)濾波處理后的前幀二值化圖和后幀二值化圖進(jìn)行圖像二值化處 理，得到濾波之后的前幀二值化圖形和后幀二值化圖形； 第七步、利用遍歷算法求前幀二值化圖形和后幀二值化圖形的像素點(diǎn)，得到其面積，并 利用sobel算子算出前幀二值化圖形和后幀二值化圖形的邊緣點(diǎn)坐標(biāo)； 第八步、將步驟七中的兩個(gè)面積和坐標(biāo)結(jié)合進(jìn)行比較，當(dāng)面積與坐標(biāo)同時(shí)變化，則證明 海面有油污，算出油污面積；當(dāng)面積或坐標(biāo)無(wú)變化，則證明沒有油污； 第九步、將步驟八的結(jié)果傳遞給航標(biāo)燈模塊的航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，在航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平 臺(tái)上顯不； 第十步、航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)將收到的數(shù)據(jù)信息通過通信單元傳遞給監(jiān)控平臺(tái)。
6. 如權(quán)利要求5所述的海面油污監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟八中，當(dāng)監(jiān)測(cè)到海面有油 污時(shí)，航標(biāo)燈模塊的報(bào)警器報(bào)警。
7. 如權(quán)利要求5所述的海面油污監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟一中，雙CCD紅外攝像機(jī) 每間隔3s采集一次海面圖像信息。
8. 如權(quán)利要求5所述的海面油污監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述雙CCD紅外攝像機(jī)白天 通過可見光采集的彩色圖像經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成灰度圖像后再經(jīng)過中值濾波法處理；所述雙CCD 紅外攝像機(jī)夜晚通過紅外線采集的灰度圖像直接進(jìn)行中值濾波法處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海面油污監(jiān)測(cè)裝置，它包括依次相連的信息采集模塊、DSP處理模塊，航標(biāo)燈模塊；信息采集模塊采用雙CCD紅外攝像機(jī)；DSP處理模塊包括DSP處理器、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路、JTAG仿真接口電路、LCD接口電路I/O接口電路；航標(biāo)燈模塊包括航標(biāo)燈、航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、報(bào)警器、通信單元、供電裝置，供電裝置為航標(biāo)燈、航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)、報(bào)警器供電，航道動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過通信單元與監(jiān)控平臺(tái)通信。本發(fā)明還公開了一種海面油污監(jiān)測(cè)方法。海面油污監(jiān)測(cè)裝置和方法使油污監(jiān)測(cè)成本低、不受外界環(huán)境影響，油污監(jiān)控準(zhǔn)確。
【IPC分類】G01B11-00, G01B11-28
【公開號(hào)】CN104697449
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510126010
【發(fā)明人】周鵬, 張 林, 孫千國(guó), 李華翠, 馮嘉誠(chéng), 蔡睿, 侯亞榮, 羅鵬程, 周簫, 林功恒
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日