[发明专利]一种船舶供油作业溢油监测方法及监测装置

权利要求书

1.一种船舶供油作业溢油监测方法，其特征在于，步骤如下：

S1、利用照度传感器判断监测环境的光线是否充足；

S2、当监测环境的光线判断为充足时，则通过图像采集装置连续采集监测区域水面的多帧图像；当监测环境的光线判断为不充足时，则通过紫外荧光油污监测传感器采集监测区域水面在f波段下的荧光强度；

S3、对步骤S2采集的数据进行处理和分析：

S301、针对水面图像：根据下式计算每帧图像中全部像素的色度值h：

其中，r为像素在红色通道的亮度值，g为像素在绿色通道的亮度值，b为像素在蓝色通道的亮度值，max为同一像素的r、g、b中的最大值，min为同一像素的r、g、b中的最大值，色度h的计算结果取整数，其取值范围为0～360°；

当单帧图像中全部像素的色度值计算结果覆盖了360种结果中的240种或240种以上，则判定该帧图像“色彩丰富”，水面存在油花；当单帧图像中全部像素的色度值未覆盖到360种结果中的240种或240种以上，则判定该图像“色彩单一”，水面不存在油花；

S302、针对水面在f波段下的荧光强度：将所测荧光强度I代入下式计算水面上的油膜厚度d：

d＝A×(I_f(d)-I_f(0))中，

式中，f为荧光的波长，A为荧光与油膜厚度之间的转换系数，If(d)为油膜厚度为d时在f波段的荧光强度，If(0)为无油的水体在f波段的荧光强度，即背景荧光强度；

当计算所得油膜厚度d＜10μm，则判定水面不存在油花；当计算所得油膜厚度d≥10μm，则判定水面存在油花；

S4、当在步骤S301中，任一单帧图像判定为“色彩丰富”，水面存在油花时，则进行报警；或，当在步骤S302中，任一时刻测得的油膜厚度d≥10μm，则进行报警。

2.根据权利要求1所述的船舶供油作业溢油监测方法，其特征在于，在步骤S1中：当照度传感器所测的照度值≤15勒克斯，则判断监测环境为夜间，光线不充足；当照度传感器所测的照度值＞15勒克斯，则判断监测环境为日间，光线充足。

3.根据权利要求1所述的船舶供油作业溢油监测方法，其特征在于，在步骤S3中，f＝450nm。

4.根据权利要求1所述的船舶供油作业溢油监测方法，其特征在于，在步骤S3中，荧光与油膜厚度之间的转换系数A的测定方法为：i)在特定面积的水桶中滴入油滴，并通过几何测量法计算出水面油膜厚度；ii)测得油滴滴入前、后水面的荧光强度的差值；iii)改变滴入油滴的体积，并重复步骤i)和步骤ii)，对不同的油膜厚度进行多次测定，iv)以油膜厚度为横坐标、荧光强度为纵坐标绘制荧光强度随油膜厚度变化的几何曲线；v)对步骤iv)绘制的几何曲线进行线性回归处理，所得直线的斜率即为转换系数A。

5.一种船舶供油作业溢油监测装置，其特征在于，包括设置在一外壳内的小型工控机(1)、照度传感器(2)、紫外荧光油污监测传感器(3)，以及设置在外壳外部的摄像头(4)和无线数据传输设备(5)；其中，照度传感器(2)固定在外壳上部，且其感光机构自外壳的顶部开孔露出并朝向上方设置；紫外荧光油污监测传感器(3)由紫外激光器和光谱分析仪构成，二者固定在外壳下部，并使紫外激光器的激光发射端和光谱分析仪的荧光探测端朝向外壳底部开孔设置，并使紫外荧光油污监测传感器(3)的束光管自外壳底部开孔竖直向下伸出至外壳外侧；摄像头(4)以其采集视窗竖直向下的方式固定在外壳的底面上；无线数据传输设备(5)固定在外壳的顶面上；照度传感器(2)、紫外荧光油污监测传感器(3)、摄像头(4)和无线数据传输设备(5)分别与小型工控机(1)通过数据传输线连接。

6.根据权利要求5所述的船舶供油作业溢油监测装置，其特征在于，无线数据传输设备(5)为4G路由器。

7.根据权利要求5所述的船舶供油作业溢油监测装置，其特征在于，紫外激光器采用波长405nm的半导体激光器。

8.根据权利要求5所述的船舶供油作业溢油监测装置，其特征在于，还包括报警器，其与小型工控机(1)连接。