[发明专利]一种LED紫外油膜监测设备和溢油监测方法

说明书

本发明公开了一种LED紫外油膜监测设备和溢油监测方法，监测设备包括LED光源模块、监测模块、对比模块、信号处理模块和电源模块，LED光源模块、监测模块、对比模块分别与信号处理模块连接，电源模块分别与LED光源模块和信号处理模块连接；LED光源模块发出紫外光，照射水面，监测模块和对比模块探测所述LED光源模块照射区域的水面信号，监测模块和对比模块具有不同频率的光谱响应通道；监测模块监测紫外反射光和紫外荧光，对比模块监测紫外荧光；采用紫外反射与紫外荧光组合技术，通过相对阈值设定和溢油监测算法，提高监测灵敏度、降低误报率，减少外界环境变化对设备的影响，实现水面油膜的非接触监测，及时发现溢油事件。

技术领域

本发明属于化工安全技术领域，特别涉及一种LED紫外油膜监测设备和溢油监测方法。

背景技术

随着石油生产及运输活动的开展，各类溢油事故日益增多，不但造成巨大的经济损失，还会造成严重水体污染和生态影响。随着全社会对环境保护的重视和行业的快速发展，政府监管部门和生产销售企业环保压力日益增大。先进的溢油监测设备和有效的应急预案，是降低溢油风险的重要手段。由于溢油事故的不可预知性，第一时间发现油品泄漏是防控溢油事故的最有效方法。

在溢油监测技术中，定点溢油监测技术具备低成本、小范围特点，与卫星、雷达等高成本、大范围溢油监测技术形成有效互补，是一类具有广泛应用价值的溢油监测技术。其中，紫外荧光监测是主要定点监测技术，紫外反射监测也有应用实例。

现有紫外荧光溢油监测技术，多采用氙灯作为激发光源，通过信号强度的绝对值变化进行阈值判断，判定是否发生溢油，这使得此类仪器存在四个问题：1、由于荧光信号本身较弱，在开路环境中采集的信号信噪比低，影响了仪器的灵敏度；2、仪器的阈值由绝对变化值确定，外环境发生变化(如水位变化)会导致设定阈值失效，不能准确判断溢油情况；3、荧光发光原理决定了荧光技术对轻质油品不敏感，监测油品种类少；4、光源寿命短、设备成本高。

现有紫外反射溢油监测技术，主要问题是监测特异性低，易受外界杂物和环境条件影响，监测误报率高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种LED紫外油膜监测设备和溢油监测方法，利用LED作为光源，采用紫外反射与紫外荧光组合技术，通过相对阈值设定和溢油监测算法，提高监测灵敏度、降低误报率，减少外界环境变化对设备的影响，实现水面油膜的非接触监测，及时发现溢油事件，并在第一时间发出警报。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种LED紫外油膜监测设备，包括LED光源模块、监测模块、对比模块、信号处理模块和电源模块，所述LED光源模块、监测模块、对比模块分别与信号处理模块连接，电源模块分别与LED光源模块和信号处理模块连接；所述LED光源模块发出紫外光，照射水面，监测模块和对比模块探测所述LED光源模块照射区域的水面信号，监测模块和对比模块具有不同频率的光谱响应通道；监测模块监测紫外反射光和紫外荧光，对比模块监测紫外荧光。

进一步的，所述LED光源模块包括LED灯粒和聚光杯，LED灯粒发射的光利用聚光杯汇聚，光谱范围为200-400nm。

进一步的，所述监测模块包括第一会聚镜、第一滤光片和用于将光信号转换为电信号的第一光电探测器，光谱范围为200-600nm。

进一步的，所述对比模块包括第二会聚镜、第二滤光片和用于将光信号转换为电信号的第二光电探测器，光谱范围为400-600nm。

进一步的，所述信号处理模块包括单片机或DSP，还包括LED光源控制模块、信号运放转换模块、数据运算处理模块和数据接口，电源模块包括电路电源和LED驱动电源，所述LED光源控制模块连接LED驱动电源，控制光源发射频率；信号运放转换模块接收监测模块和对比模块发射的电信号，通过运放和A/D转换，放大信号并输出数字信号；数据运算处理模块通过溢油监测算法，计算出是否有溢油发生，通过数据接口实时传递给上位机。