一种在线溢油污染监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线溢油污染监测装置，包括信号采集装置、信号传输装置和信号处理装置；所述的信号采集装置通过信号传输装置将信号传给信号处理装置；所述的信号采集测装置由1个或多个光纤氧传感器和疏水吸油材料组成；所述的光纤氧传感器由传感器主体部分和探头部分可拆卸式连接；所述的传感器主体部分由内部中空的壳体及集成在所述壳体内的蓝光光源和红光光源、光源驱动、传导光纤、荧光接收板、红光滤光片、光电传感器件、信号采集卡、信号识别器及控制电路板组成；所述的探头部分由盖体及集成在所述盖体内可激发出荧光的氧敏感层构成。本发明专利技术便于携带，简便实用，监测过程简单，不受场地影响，可现场观测和远程实时观测。

An On-line Oil Spill Pollution Monitoring Device

【技术实现步骤摘要】
一种在线溢油污染监测装置
本专利技术属于水体油类监测领域，具体为一种基于无线信号传输/接收的在线油污实时监测装置。
技术介绍
海洋大型溢油事故具有污染范围广，持续时间长，危害影响大，清理难度大的特点，这会对海洋生态环境造成无法挽回的破坏。如果能快速精确监测海洋溢油污染，并在线监测溢油污染情况，确定污染区域及程度，将对溢油污染治理工作提供极大的帮助，可及时减小溢油污染对海洋环境的影响。海洋溢油遥感监测技术起源于上世纪60年代末70年代初的国外，美国1974年建立了航空海上油膜监测系统(AOSS)。近年来我国科技工作者大都是利用Landsat-TM、NOAA-AVHRR、Terra/Aqua-MODIS等数据来监测海洋溢油。这些数据都是通过以上卫星直接获得。目前海上溢油监测的设备装置有卫星遥感监测装置、航空遥感监测装置、船舶遥感监测装置、CCTV监测装置、定点监测装置和浮标跟踪装置等。这些监测装置都是通过各自的设备及原理对海洋溢油进行监测，具体工作设备及优缺点如表1所示。表1多种监测模式优缺点对比同时，数据的收集和传输在海洋溢油监测中也极其重要。由于海洋监测工作环境的多变性，导致信号传输会受到不同因素的干扰，特别是在远程控制模式下，信号在传输过程中的衰减和干扰问题尤为突出。光纤通信技术的出现，极大地提升了信息的传输效率和传输质量。光纤通信技术作为一种全新的信息传输技术，在各行各业都有使用，能使设备监测到的数据更快地传输。光纤通信技术主要以光纤作为信息载体，以光波的形式进行数据的传输，光纤中光的传播利用的是“光的全反射”原理，借助发光二极管等装置将光脉冲发射到光纤当中，光纤的另一端则依靠光敏原件检测脉冲以结束传输信息。现代光纤传输通信技术有以下特征：(1)通信信息传输容量大；(2)数据信息传输损耗低；(3)传输数据保密性强；(4)线路抗电磁干扰能力强。无线电信息传输也是一种高效率的数据传输方式，该技术不受地域、时间和资源的限制，能够实现灵活组网、高速通信，同时能够防水、防电、防风，具备良好的稳定性和可靠性，无线电装置采取频谱扩散方式(SS方式)，因为其发送的频率频谱宽，故是一种很难受干扰波影响的通信方式。在海洋溢油污染监测方面可以得到广泛应用。目前常用的无线电传输技术包括WiMax技术、Wi-Fi技术、Bluetooth技术、ZigBee技术等，具体工作原理与优点如表2所示。表2无线电传输技术工作原理与优点氧是生物维持生命的基础，氧含量在海洋环境监测中有着极其重要的作用。光纤氧传感器具有检测精度高、不受外界电磁场干扰、使用安全、应用范围广等优点，目前光纤氧传感器大都基于荧光淬灭原理，即荧光染料分子(激发态)与氧分子碰撞产生荧光淬灭，可通过测量荧光指示剂荧光强度或者荧光寿命测出溶解氧浓度。用该传感器监测海洋溢油可满足现代海洋立体监测系统高技术、高效率、全覆盖、数字化和全球化等要求。当海洋产生溢油污染时，海面会有一层油膜，当油膜的厚度只要超过0.0001CM时就会妨碍大气中的氧进入水体中，阻止水与大气之间的氧气交换，导致海水中氧含量的减少。
技术实现思路
针对上述海洋溢油问题，本专利技术的目的在于提供一种在线油污监测装置，通过把监测到的数据转变成无线电信号传输到卫星雷达等接收设备，也可通过光纤进行信号传输，对海洋等水体的溢油情况进行精确快速、实时在线的监测并及时预警。主要方法是将超疏水吸油材料与光纤氧传感相结合去监测超疏水吸油材料中的溢油污染情况，即通过检测超疏水吸油材料中氧含量的变化来监测水体中的溢油情况。在此基础上，提出通过光纤氧传感器来准确、快速、实时在线监测超疏水吸油材料空隙中的氧含量，通过研究氧含量与超疏水吸油材料中的溢油情况，进一步设定海洋溢油情况预警值，及时检测到海洋溢油情况，从而对实际海洋溢油污染起指导作用。本专利技术通过以下实验方案来进行：一种在线油污监测装置，包括信号采集装置、信号传输装置和信号处理装置；所述的信号采集装置通过信号传输装置将信号传给信号处理装置；所述的信号采集测装置由1个或多个光纤氧传感器和疏水吸油材料组成，所述光纤氧传感器的探头部分固定在所述疏水吸油材料中；所述的光纤氧传感器由传感器主体部分和探头部分可拆卸式连接；所述的传感器主体部分由内部中空的壳体及集成在所述壳体内的蓝光光源和红光光源、光源驱动、传导光纤、荧光接收板、红光滤光片、光电传感器件、信号采集卡、信号识别器及控制电路板组成；所述的探头部分由与所述的壳体相匹配的盖体及集成在所述盖体内可激发出荧光的氧敏感层构成；所述的盖体上设有通孔，所述的通孔处安装有可透过氧气的光学隔离层；所述的盖体内光学隔离层上自下而上依次安装有氧敏感层和透明载体片；所述的LED光源与所述的光源驱动连接；所述的壳体靠近盖体端设有开口，所述开口方向与所述的LED光源发射方向相同，构成LED光源发射光或反射光的通道，用于将发射光引导至所述的氧敏感层上；所述的荧光接收板将所述的氧敏感层发出的荧光引导至所述的光电传感器件上，所述的光电传感器件的入光端设有红光滤光片，所述的光电传感器件与所述的传导光纤接收端连接；所述的信号采集卡与所述的传导光纤的传导后端连接，所述的信号采集卡存储于所述的信号识别器中；所述的光源驱动和光电传感器件、信号识别器分别与所述的控制电路板电连接；所述的光纤氧传感器整体呈封闭结构；所述的光纤氧传感器依次与所述的信号传输装置和信号处理装置连接。本专利技术所述的LED光源优选为波长475nm的蓝光和600nm的红光，所述的蓝光可以激发所述的红光反射后通过光电传感器件转化为电信号作为参考信号，以消除环境因素造成的影响。进一步，所述的疏水吸油材料可以是复合吸油棉片、多孔疏水吸油纤维、疏水吸油海绵或疏水吸油毛毡。进一步，所述的传感器主体部分和探头部分可通过螺纹连接或卡扣连接。进一步，所述的光学隔离层优选为聚硅酮，所述的氧敏感层优选为含有氧敏荧光指示剂三(4,7-联苯-1,10-邻菲啰啉)二氯化钌的氧敏荧光膜。本专利技术所述的信号采集卡，用于实时采集各个被监测部位的情况，并存于信号识别器中实时备读。本专利技术所述的信号识别器，用于在固定的时间周期巡检各信号采集卡，并读取信号采集卡内所存数据，经数据传输接口A/D转换，将各被监测部位状况数据传至控制电路板。本专利技术所述的控制电路板用于信号采集以及信号转化，所述控制电路板的型号优选为MSP43f149的单机片，包括：控制单元模块、发射单元模块和数据处理模块，所述的控制单元模块连接发射单元模块和数据处理模块，用于控制发射单元模块和数据处理模块；所述的发射单元模块输入端连接控制单元模块，输出端连接光源驱动工作；所述的数据处理模块接收来自所述光电传感器件传输的反映荧光强度的电信号直接发出，或者将反映荧光强度的电信号通过信号转换器转化成无线数据发射出去。进一步，所述的信号传输设为光纤电缆、USB数据线、无线收发机、微波发射器或卫星。进一步，所述的信号处理装置为服务器计算机、微波接收器或数据处理器。本专利技术所述的带有自动无线信号传输/接收的在线溢油污染监测装置的工作原理为蓝色LED光源和红色LED光源在控制电路板控制下由光源驱动发射蓝光和红光照射到含有氧敏荧光指示剂的氧敏荧光膜上，所述的含有氧敏荧光指示剂的氧敏荧光膜在蓝光的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线油污监测装置，包括信号采集装置、信号传输装置和信号处理装置，所述的信号采集装置通过信号传输装置将信号传给信号处理装置，其特征在于：所述的信号采集测装置由1个或多个光纤氧传感器18和疏水吸油材料19组成，所述光纤氧传感器18的探头部分固定在所述疏水吸油材料19中；所述的光纤氧传感器18由传感器主体部分和探头部分可拆卸式连接；所述的传感器主体部分由内部中空的壳体1及集成在所述壳体1内的光源驱动3、与所述光源驱动3连接的蓝光光源和红光光源、传导光纤4、荧光接收板2、红色滤光片、光电传感器件7、信号采集卡8、信号识别器9及控制电路板10组成；所述的探头部分由与所述的壳体1相匹配的盖体11及集成在所述盖体11内可激发出荧光的氧敏感层14构成；所述的盖体11上设有通孔12，所述的通孔12处安装有可透过氧气的光学隔离层13；所述的盖体11内光学隔离层13上自下而上依次安装有氧敏感层14和透明载体片15；所述的壳体1靠近盖体11端设有开口，所述开口方向与所述的LED光源发射方向相同，构成LED光源发射光或反射光的通道，用于将发射光引导至所述的氧敏感层14上；所述的荧光接收板2位于所述的透明载体片15和光电传感器件7之间，将所述的氧敏感层14发出的荧光引导至所述的光电传感器件7上，所述的光电传感器件7的入光端设有红光滤光片5，所述的光电传感器件7与所述的传导光纤4接收端连接；所述的信号采集卡8与所述的传导光纤4的传导后端连接，所述的信号采集卡8存储于所述的信号识别器9中；所述的光源驱动3和光电传感器件7、信号识别器9分别与所述的控制电路板10电连接；所述的光纤氧传感器18整体呈封闭结构；所述的光纤氧传感器18依次与所述的信号传输装置和信号处理装置连接。...

【技术特征摘要】
1.一种在线油污监测装置，包括信号采集装置、信号传输装置和信号处理装置，所述的信号采集装置通过信号传输装置将信号传给信号处理装置，其特征在于：所述的信号采集测装置由1个或多个光纤氧传感器18和疏水吸油材料19组成，所述光纤氧传感器18的探头部分固定在所述疏水吸油材料19中；所述的光纤氧传感器18由传感器主体部分和探头部分可拆卸式连接；所述的传感器主体部分由内部中空的壳体1及集成在所述壳体1内的光源驱动3、与所述光源驱动3连接的蓝光光源和红光光源、传导光纤4、荧光接收板2、红色滤光片、光电传感器件7、信号采集卡8、信号识别器9及控制电路板10组成；所述的探头部分由与所述的壳体1相匹配的盖体11及集成在所述盖体11内可激发出荧光的氧敏感层14构成；所述的盖体11上设有通孔12，所述的通孔12处安装有可透过氧气的光学隔离层13；所述的盖体11内光学隔离层13上自下而上依次安装有氧敏感层14和透明载体片15；所述的壳体1靠近盖体11端设有开口，所述开口方向与所述的LED光源发射方向相同，构成LED光源发射光或反射光的通道，用于将发射光引导至所述的氧敏感层14上；所述的荧光接收板2位于所述的透明载体片15和光电传感器件7之间，将所述的氧敏感层14发出的荧光引导至所述的光电传感器件7上，所述的光电传感器件7的入光端设有红光滤光片5，所述的光电传感器件7与所述的传导光纤4接收端连接；所述的信号采集卡8与所述的传导光纤4的传导后端连接，所述的信号采集卡8存储于所述的信号识别器9中；所述的光源驱动3和光电传感器件7、信号识别器9分别与所述的控制电路板10电连接；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛立新，孙志娟，施羽昕，高从堦，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33