[发明专利]小型化实时在线海上溢油检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种角度调制型的小型化表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术的实时在线海上溢油的检测系统，涉及到海上溢油检测领域中对会产生小面积溢油区域，如海底油井溢油、海底油气藏的微泄露以及输油管道泄漏等有着高效的检测精度，为判断泄漏地点提供了重要信息。

技术背景

我国海上石油工业的发展和对原油需求的持续增长，促使着海上石油运输的发展和海上钻井平台、输油管道运输网的建设。但是由于技术、自然灾害等原因造成的石油污染也相当严重。因此，海上溢油问题的预防、应急处置成为大家日益关注的焦点，我国虽然在不断完善应急体系和技术，但同时也存在着风险因素。

2011年6月4日，我国最大的海上油气田—蓬莱19-3油田发生了泄油事故，事发近两个月导致5500平方公里海域水质被污染，870平方公里海水从一类水质下降到了劣四类，近3个月后康菲宣布油田全部停产。到2011年12月止，海洋污染面积达到6200公里，这也是近年来中国内地第一起大规模海底油井溢油事件。同时，责任方出资10亿元人民币，用来赔偿和补偿养殖生物遭受的损失以及渤海天然渔业资源受到的损害，出资1亿元进行渔业资源的修复和环境测评、科研等方面工作。尽管如此，彻底清除海上油污往往需要几年甚至十几年的时间，花费的人力、精力和财力都无法估量。据报道，近50年来因油污染已有1000多种海生生物灭绝，海洋生物已减少了40％。另外，石油挥发的有机蒸汽扩散到大气中同样污染环境。引发光化学烟雾，刺激人类视觉，损害环境中的有机物，引起植物坏死等。若能在漏油早期及时发现漏油现象，则可采取有效措施避免如此巨大的灾难发生。但目前海上早期漏油检测非常困难，缺乏有效的检测方法与设备。

表面等离子体共振传感技术因其对外界介质折射率的微小变化极其敏感、可实现实时过程检测、无需标记、耗样最少等特点而广泛应用于物质浓度、含量、温度以及能够引起折射率变化的相关参数等物理量的测量与检测，在生物医学、环境污染、食品安全以及石油化工等方面应用前景广阔。这些特点使其具备了海上早期小面积溢油检测的条件，但采用SPR传感报警海上溢油的技术和设备，目前我国还是空白，这是由于目前SPR体积大，不适于海上溢油检测，国内小型化SPR仪尚不成熟，且没有针对小面积、高精度的溢油检测仪器装置，如国内研制的海洋浮标检测装置，只适用于溢油跟踪，不具备溢油检测的功能。与此同时，国内所进口的溢油报警装置在其检测范围和检测准确度等方面受到一定的限制。因此研制小型化SPR实时在线海上溢油检测系统，检测小面积溢油达到提早预防、预警、应急处理，目前在国内尚属空白，具有很好的市场前景。

发明内容

本发明所述目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于角度调制型的小型化表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术的实时在线海上溢油的检测系统装置；其溢油检测系统装置示意图如图1所示。

基于角度调制型小型化SPR技术的海上溢油实时在线的检测系统的组件包括光学模块、传感模块、检测模块、再生模块、供电模块及控制模块六个部分组成，系统框图如图2所示；其中，所述的光学模块采用具有较大发散角的半导体激光模组来满足对角度范围需求的控制，传感模块采用高折射率重火石玻璃材料的棱镜及相应材料的制作的50nm厚的金膜传感玻片，其中棱镜与传感金膜玻片通过匹配液或匹配胶粘合，检测模块包括自检装置和线阵CCD探测器，其中自检装置通过对系统工作环境进行自检，判定该系统是否处于正常工作状态；而线阵CCD检测器采用具有灵敏度高、噪声低以及动态范围宽的内置采样保持电路的无线传输模式线阵CCD器件及驱动，高效的采集有效的光斑。将其采集的数据图像传输给控制模块中的数据采集部分计算机进行数据图像处理，判别是否有溢油出现，并确定溢油区域。在海上检测时有供电模块来提供系统保持正常工作状态下所需的电能，其中供电模块采用海上漂浮行太阳能光伏电池装置供电。