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试谈油膜内河水面溢油在线监测策略

收藏本文 2024-02-08 点赞:21166 浏览:94398 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:船舶溢油污染是内河的主要污染之一。随着内河航运业的快速进展,内河船舶的数量不断增加,溢油污染的潜在风险越来越大。一旦发生大型溢油事故,内河沿线的居民生活、生态、水上生物、旅游景区等将受到严重危害,而且这种危害在短时间内很难消除。溢油事故的发生是很难预测的,当溢油事故发生时,如果能及时监测到溢油发生的地点以及当地的水文和气象信息,并迅速采取有效的防扩散措施,将可以减少溢油污染的不良影响。由此,内河溢油的实时监测对于减少内河油污染的危害具有很重要的作用。本论文根据内河河道和内河溢油的特点,对内河溢油监测策略进行了探讨,并将溢油监测技术、气象监测技术、水文监测技术、无线通信技术以及溢油应急技术相结合,构建了一套全天候实时在线的内河溢油监测系统。论文主要探讨工作如下:(1)进行了可见光传感器和红外传感器的溢油监测实验探讨。通过可见光和红外传感器采集了水面油膜图像,并运用图像处理软件对采集的图像进行了处理,实验结果表明:当水面有水草、泡沫等物质干扰时,可见光传感器和红外传感器均无法清楚区地分水和油。此外,当传感器晃动时,也很难区分水和油。(2)进行了能量吸收传感器ID-227的溢油监测实验探讨。建立了ID-227传感器溢油数据采集实验平台,通过该实验平台进行了ID-227传感器在空气、净水静止、净水波动、水面漂浮0#柴油、重柴油、原油、航空煤油、滑油、食用油、水草、树叶、泡沫以及不同环境温度下的实验数据采集,并运用快速傅里叶滤波、中位值平均滤波、小波变换等多种滤波策略对实验采集的数据进行了处理,最后根据数据处理结果对传感器在空气、净水静止、净水波动、水面油膜和油膜波动等5种状态进行了特点提取和分类,实现了水面油膜的识别。(3)进行了激光反射传感器OFD-1的溢油监测实验探讨。建立了OFD-1传感器溢油数据采集实验平台,并通过该平台进行了OFD-1传感器在净水静止、净水波动、水面漂浮0#柴油、原油、航空煤油、滑油、食用油、水草、树叶、泡沫、油面波动等多种环境下的输出信号数据采集,同时对不同环境温度、以及降雨条件下传感器的输出也进行了采集,然后运用快速傅里叶滤波、中位值平均滤波、小波变换等滤波策略对采集数据进行了处理,根据数据处理结果对传感器在净水静止、净水波动、水面油膜和油膜波动等状态进行了特点提取和分类。实现了水面油膜的识别。(4)根据内河溢油特点,通过对可见光、红外、ID-223、ID-227、油份浓度仪等不同水面油膜监测传感器的实验探讨和浅析比较,最终选定ID-227作为基于内河航标的溢油监测设备,OFD-1作为基于内河桥梁的溢油监测设备。(5)浅析了内河溢油、内河水文以及内河航标的特点,根据这些特点和当前内河溢油监测近况设计了基于多功能航标和桥梁的内河水面油膜监测系统。(6)根据航标特点开展了与内河溢油应急相关的温度、水流速度、风速、降雨量以及能见度等传感器的选型探讨并进行了整个传感系统的电路和电源设计。(7)构建了内河溢油远程监测信息的传输系统,并分别在实验室和内河进行了测试,测试结果表明该信息传输系统数据掉包率低,运转良好。(8)运用层次浅析法对溢油监测传感网络的布设与优化进行了探讨,根据溢油监测系统监测的数据建立了溢油量估算模型,并结合OILMAP软件对溢油的动态归宿进行了模拟,探讨了溢油拦截点的确定策略和围油栏的选择策略。关键词:内河论文水面油膜论文监测策略论文溢油应急论文

    摘要4-6

    Abstract6-8

    目录8-12

    第1章 绪论12-26

    1.1 探讨背景及作用12-14

    1.1.1 探讨背景12-13

    1.1.2 课题支撑13-14

    1.2 国内外探讨进展14-23

    1.2.1 溢油监测方式14-17

    1.2.2 无线传感网络17-18

    1.2.3 溢油监测系统设计与实现18-19

    1.2.4 溢油信息管理19-21

    1.2.5 溢油扩散浅析21-22

    1.2.6 当前探讨不足浅析22-23

    1.3 论文内容及结构23-26

    1.3.1 论文的主要探讨内容23-25

    1.3.2 论文的结构25-26

    第2章 内河水面油膜监测关键技术和论述26-41

    2.1 溢油监测传感器26-29

    2.2 信号处理策略29-33

    2.2.1 中位值平均滤波法29-30

    2.2.2 傅里叶变换浅析30-32

    2.2.3 小波变换浅析32-33

    2.3 无线传感网络技术33-36

    2.3.1 AIS传输网络33-35

    2.3.2 GPRS传输网络35-36

    2.4 溢油扩散论述36-39

    2.4.1 溢油扩延模型36-37

    2.4.2 溢油漂移模型37-38

    2.4.3 溢油风化模型38-39

    2.4.4 溢油吸附模型39

    2.5 本章小结39-41

    第3章 内河水面油膜监测传感器的实验数据采集41-77

    3.1 可见光传感器的水面油膜监测实验数据采集41-42

    3.2 红外传感器的水面油膜监测实验数据采集42-43

    3.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据采集43-59

    3.3.1 实验平台43-45

    3.3.2 水面油膜厚度的测定策略45-46

    3.3.3 数据采集46-59

    3.4 OFD-1传感器水面油膜监测实验数据采集59-74

    3.4.1 实验台架59-60

    3.4.2 数据采集60-74

    3.5 本章小结74-77

    第4章 内河水面油膜监测传感器的实验数据处理77-96

    4.1 可见光传感器的油膜监测实验数据处理77-78

    4.2 红外传感器的油膜监测实验数据处理78-80

    4.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据处理80-89

    4.3.1 数据处理80-84

    4.3.2 特点提取84-85

    4.3.3 数据分类85-89

    4.4 OFD-1传感器的水面油膜监测实验数据处理89-94

    4.4.1 数据处理89-92

    4.4.2 特点提取92

    4.4.3 数据分类92-94

    4.5 本章小结94-96

    第5章 内河溢油在线监测系统的设计96-110

    5.1 系统浅析96-98

    5.1.1 内河航道特点96-97

    5.1.2 内河溢油特点97

    5.1.3 内河在线溢油监测和应急系统的需求97-98

    5.2 系统整体设计案例98-100

    5.2.1 溢油传感器选择98

    5.2.2 系统整体设计案例98-100

    5.3 溢油应急相关传感器的选择100-103

    5.4 电路设计103-106

    5.4.1 系统总电路设计103

    5.4.2 溢油在线监测系统终端总体设计103-106

    5.5 传感器电路设计106-109

    5.6 本章小结109-110

    第6章 内河溢油远程监测信息的传输系统110-122

    6.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类和构架原则110-111

    6.1.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类110

    6.1.2 溢油信息传输系统构建原则110-111

    6.2 溢油信息传输系统整体架构111-113

    6.3 内河溢油在线监测的信息处理系统探讨113-115

    6.3.1 信息处理系统的软件构架113-114

    6.3.2 信息处理系统的软件实现114-115

    6.4 系统性能测试115-117

    6.4.1 系统测试概要115-116

    6.4.2 测试流程和策略概述116-117

    6.5 测试结果117-121

    6.5.1 实验室测试结果117-119

    6.5.2 三峡现场测试119-121

    6.6 本章小结121-122

    第7章 基于溢油监测系统的溢油量估计与走势预测122-139

    7.1 基于层次浅析法的溢油监测传感网络的布设与优化122-127

    7.1.1 建立原则122-123

    7.1.2 建立步骤123

    7.1.3 指标系统的构建123-127

    7.2 基于溢油监测系统的溢油量的估算127-128

    7.2.1 油膜厚度的计算127-128

    7.2.2 溢油量估算128

    7.3 基于溢油监测系统的溢油轨迹的预测128-133

    7.4 基于溢油轨迹预测的溢油围控优化133-138

    7.4.1 拦截点的选择优化133-136

    7.4.2 围油栏的选择和配备136-138

    7.5 本章小结138-139

    第8章 结论和展望139-142

    8.1 主要探讨工作总结139-140

    8.2 主要革新点140-141

    8.3 展望141-142

    致谢142-143

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