[发明专利]一种现场实时测量海上油膜厚度装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量水面油膜厚度装置及方法，特别是关于一种现场实时测量海上油膜厚度装置及方法。

背景技术

海面上溢油油膜厚度是计算溢油量的必要参数之一，为溢油的处理和分散剂的用量等，提供合理的指标。

目前，用于海上溢油油膜厚度测量的技术主要有油色目测法、卫星遥感法、光学遥感法(红外线遥感法、紫外线遥感法、激光遥感法)和微波遥感法等。

油色目测法是根据《波恩协议》油膜色彩与油膜厚度的对应关系并结合船舶现场的调查情况来确定。油膜目测法评估中受个人经验的主观因素影响较大，需要受特殊训练，有经验的人来完成，同时还受不同光线和色彩背景的影响较大，通常认为当油膜厚度超过2.5mm时，难以从外观上区分油膜厚度。

卫星遥感法是通过卫星监测海面溢油，利用专业的图像处理系统计算出成像时刻的溢油厚度，这种方法具有费用低廉，准确度高的特点，但是这种方法受海洋环境，天气状况等因素的影响严重。

光学遥感法主要是根据油膜在光谱区内的不同反射、散射、吸收特性将油膜厚度和波谱特征相结合来确定油膜厚度。目前来讲用来探测油膜厚度的光学遥感技术主要有红外遥感法、紫外遥感法和激光遥感法三种。

红外线遥感法是根据油膜在一定厚度情况下吸收太阳辐射，并将一部分的辐射能量以热能的形式释放出去，厚油膜表现为热特征，中等厚度油膜表现为冷特征。这种测量方法价格低廉，重量轻，无需对飞机进行加工，但是受天气状况、海况的因素影响，并且检测不到薄油膜的厚度。

紫外线遥感法主要适用于薄油膜的检测尽管其价格不贵，但是紫外线遥感器容易受外界环境的影响而产生虚假信息，难以与其他遥感影像配准。

激光遥感法可以全天候、全气象的进行监测，应用范围广，但是激光传感器的自身重量很高，价格高昂，限制了这种技术的推广。

微波遥感法原理是海洋本身发射微波辐射，而海面油层会发射比水体本身更强的微波信号，信号会随油层的厚度而变化，因此理论上可以用来测量油膜厚度。但是微波遥感器的空间分辨率较低，并且易受周期性影响，一个亮信号往往不止对应一个油膜厚度，其实用化还难以实现。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种远距离现场实时测量海面溢油的油膜厚度装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种现场实时测量海上油膜厚度装置，其特征在于：它包括数据采集单元和数据处理单元；所述数据采集单元用于采集油膜厚度的电信号，并将其传送给所述数据处理单元；所述数据处理单元用于将该电信号放大、滤波，且转化成相应的油膜厚度，并传送给远程的附近陆地或者工作船舶，以实现远距离现场实时测量海面溢油的油膜厚度。

所述数据采集单元包括测量浮子、铂检测电极、锌检测电极和电阻；所述测量浮子采用三角形结构浮子，该三角形结构浮子采用在三脚架的三个角上各自对应设置一球形泡沫浮子；该三角架的中间设置一套筒，并在该套筒内水平间隔相对设置两个凸台，一凸台上连接所述铂检测电极的一端，另一凸台上连接所述锌检测电极的一端；位于所述测量浮子同侧的所述铂检测电极的另一端通过柔性导线连接所述电阻的一端，所述锌检测电极的另一端通过柔性导线连接所述电阻的另一端。

所述数据处理单元包括差分放大器、滤波电路、微处理器、微型信号发射器、处理浮子和密封保护壳；所述差分放大器的输入端连接所述电阻的两端，输出端连接所述滤波电路，所述滤波电路电连接所述微处理器；所述微处理器输出端连接所述微型信号发射器的输入端；所述电阻、所述差分放大器、所述滤波电路、所述微处理器和所述微型信号发射器设置在所述处理浮子同一面的所述密封保护壳内。

一种现场实时测量海上油膜厚度装置的方法，其包括以下步骤：1)将现场实时测量海上油膜厚度装置抛设入存在溢油的海水中，测量浮子和处理浮子会使其漂浮在油膜上表面；测量浮子上穿设的铂检测电极和锌检测电极穿过油膜进入海水中，铂检测电极和锌检测电极两电极之间产生电势差，使电子流动产生电流；2)回路中的电流经电阻后其两端电压信号输入差分放大器中，经差分放大器放大后传送给微处理器；3)微处理器对输入的放大信号进行处理得到油膜厚度数据，并将油膜厚度数据发送个微型信号发射器；4)微型信号发射器将实时测量的油膜厚度数据发射到附近港口或工作船舶上的接收装置，以实现远距离实时测量油膜厚度数据。