溢油监测装置及监测方法发明专利

专利名称：溢油监测装置及监测方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010465875.4

专利申请（专利权）人：中国石油化工股份有限公司,中石化安全工程研究院有限公司
权利人地址：北京市朝阳区朝阳门大街22号

专利发明（设计）人：张福良,谢谚,牟桂琴,周志国,王昕喆,杨洋洋,闫茜,曲聪

专利摘要：本发明公开一种溢油监测装置及监测方法，溢油监测装置包括摄像机构和连接在摄像机构上的LED灯组件、报警输出机构，摄像机构抓拍LED灯组件照射后的监控区域的画面，分辨抓拍画面上的液面溢油情况，并通过报警输出机构进行信号的传输。摄像机构包括至少一个摄像机，所述摄像机为枪机或者球机，摄像机包括机体、连接在机体下端的机体转动座和设置在机体内的摄像头。该装置可对监控区域进行更准确的溢油监控，并且监控判断更准确，预警更高效。该监测方法采用上述溢油监测装置，可对监控区域进行更安全高效的溢油监控计算，该监测方法的监控预警更高效准确。

主权利要求：
1.一种基于溢油监测装置的溢油监测方法，其特征在于，所述溢油监测装置，包括摄像机构和连接在摄像机构上的LED灯组件、报警输出机构，摄像机构抓拍LED灯组件照射后的监控区域的画面，分辨抓拍画面上的液面溢油情况，并通过报警输出机构进行信号的传输；
所述摄像机构包括至少一个摄像机，所述摄像机为枪机或者球机；
摄像机包括机体、连接在机体下端的机体转动座和设置在机体内的摄像头，机体转动座上开设有机体定位孔，机体内设置有LED驱动控制电路；
所述LED灯组件包括红外线LED灯条和紫外线LED灯条，红外线LED灯条和紫外线LED灯条均呈弧形状；红外线LED灯条和紫外线LED灯条设置在机体内，并且红外线LED灯条和紫外线LED灯条位于摄像头的两侧；
所述摄像头两侧的机体内设置有两个第一灯条基板，红外线LED灯条和紫外线LED灯条分别设置在摄像头两侧第一灯条基板上；第一灯条基板采用铝基板或者玻纤板；所述红外线LED灯条或紫外线LED灯条的灯粒固定在第一灯条基板上后，灯粒的发光角度小于15°；
所述摄像机上连接有光过滤机构，光过滤机构包括光敏电阻和滤光镜，光敏电阻连接在摄像头上方的机体内，滤光镜连接在摄像头上；
所述摄像头可进行抓拍或者录像，机体内设置有摄像机主板，摄像机主板内设置有的图片筛选模块，图片筛选模块对抓拍的图片或录像后的视频筛选；
所述图片筛选模块可筛选出受到紫外光照射后会发出近紫外波段和可见波段的荧光的图片；所述图片筛选模块可将筛选出的图片传输给摄像机主板，摄像机主板通过内置的无线信号发射模块将筛选后的图片传输的网络数据平台，网络数据平台包括电脑存储系统和用于查看数据的手机APP；
所述光敏电阻上连接有灯控制模块，光敏电阻感受外界光线判断光线强弱，并通过灯控制模块控制红外线LED灯条的通断电；
所述报警输出机构连接在摄像机内或者摄像机外；所述报警输出机构包括报警控制模块和无线信号传输模块，无线信号传输模块可以通过4G网络传送报警图片或者视频至预设后台服务器；
包括如下步骤：
A、将多个摄像机安装到需要监测的区域或该区域附近，摄像机可对监测区域的拍照或摄像；
B、对每个摄像机通电，摄像机通电后，摄像头和紫外线LED灯条工作，紫外LED光线作为激发光源，紫外线LED灯条发出的紫外线照射到监控区域的液面上，摄像头对目标区域进行拍摄；
C、当装置中设置有滤光镜的时候，滤光镜只允许红外和紫外部分光线通过，排除了其他光线的干扰，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光；
D、当装置中未设置有滤光镜的时候，装置运行过程中，光敏电阻感知外界光线，自身阻值变化，摄像机控制系统根据这个变化，运行红外LED，当光照足够强的时候，红外LED不工作，只有紫外LED照射；当光线强度不满足摄像机分辨图像的时候，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，照射监控区域；
E、当摄像机判断溢油存在时，一方面通过报警输出机构，进行输出处理；
步骤B中的紫外线LED灯条发出的紫外线照射到监控区域的液面时，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光，水面无荧光效应，图像会有很大的区分，软件算法相对简单，传统算法即可满足要求；
步骤E中的输出处理的处理方式为报警处理；在报警处理时进行抓拍图片，通过4G网络传送至预设后台服务器；可以通过多种方式访问查看，另外也可以通过手机APP接收查看。 说明书 : 溢油监测装置及监测方法技术领域[0001] 本发明涉及安全监测领域，具体涉及溢油监测装置及监测方法。背景技术[0002] 《石化企业水体环境风险防控技术要求》(Q/SH0729‑2018)：企业宜在雨水排口、油品码头等可能发生溢油风险的区域设置溢油实时监测报警设施。《港口码头水上污染事故应急防备能力要求》(JT/T451‑2017)：码头、装卸站应按照JTS149要求设置水上油品及其他散装液体污染危害性货物泄漏监视监测报警装置。根据国家规范，石化企业及油品码头需要安装溢油监测装置。[0003] 目前溢油测试方法包含：从监测机理上主要分为气体监测法，可见光法、红外光度法、紫外光度法、微波辐射计法、电磁能量吸收法和荧光光谱法等。目前监测装置监测结果均由传感器采集到的各种信号转化为电信号，在上位机显现出来。由于这些方法均为传感器探测，无法转化为图片，导致设备一方面监测到的结果不够直观，另外一方面很难还原历史场景。[0004] 中国专利CN104616303B介绍了一种基于紫外图像的水面溢油检测方法，该溢油检测方法通过多帧积累，降低检测虚警率，将多帧积累的结果与阈值比较，依据比较结果判断是否发生溢油。该专利为基于紫外图像的检测，但是检测方法较为复杂，白天和黑夜的溢油检测效果一般，并且未设置特定的检测设备。发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种溢油监测装置，该装置可对监控区域进行更准确的溢油监控，并且监控判断更准确，预警更高效。[0006] 本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：[0007] 溢油监测装置，包括摄像机构和连接在摄像机构上的LED灯组件、报警输出机构，摄像机构抓拍LED灯组件照射后的监控区域的画面，分辨抓拍画面上的液面溢油情况，并通过报警输出机构进行信号的传输。[0008] 优选的，所述摄像机构包括至少一个摄像机，所述摄像机为枪机或者球机，摄像机包括机体、连接在机体下端的机体转动座和设置在机体内的摄像头，机体转动座上开设有机体定位孔，机体内设置有LED驱动控制电路。[0009] 优选的，所述LED灯组件包括红外线LED灯条和紫外线LED灯条，红外线LED灯条和紫外线LED灯条均呈弧形状；红外线LED灯条和紫外线LED灯条设置在机体内，并且红外线LED灯条和紫外线LED灯条位于摄像头的两侧。[0010] 优选的，所述摄像头两侧的机体内设置有两个第一灯条基板，红外线LED灯条和紫外线LED灯条分别设置在摄像头两侧第一灯条基板上；第一灯条基板采用铝基板或者玻纤板；所述红外线LED灯条或紫外线LED灯条的灯粒固定在第一灯条基板上后，灯粒的发光角度小于15°。[0011] 优选的，所述摄像机上连接有光过滤机构，光过滤机构包括光敏电阻和滤光镜，光敏电阻连接在摄像头上方的机体内，滤光镜连接在摄像头上。[0012] 优选的，所述摄像头可进行抓拍或者录像，机体内设置有摄像机主板，摄像机主板内设置有的图片筛选模块，图片筛选模块对抓拍的图片或录像后的视频筛选。[0013] 优选的，所述图片筛选模块可筛选出受到紫外光照射后会发出近紫外波段和可见波段的荧光的图片；所述图片筛选模块可将筛选出的图片传输给摄像机主板，摄像机主板通过内置的无线信号发射模块将筛选后的图片传输的网络数据平台，网络数据平台包括电脑存储系统和用于查看数据的手机APP。[0014] 优选的，所述光敏电阻上连接有灯控制模块，光敏电阻感受外界光线判断光线强弱，并通过灯控制模块控制红外线LED灯条的通断电。[0015] 优选的，所述报警输出机构连接在摄像机内或者摄像机外；所述报警输出机构包括报警控制模块和无线信号传输模块，无线信号传输模块可以通过4G网络传送报警图片或者视频至预设后台服务器。[0016] 本发明的另一目的在于提供一种溢油监测方法，该监测方法的监控预警更高效准确。[0017] 一种基于上述溢油监测装置的溢油监测方法，包括如下步骤：[0018] A、将多个摄像机安装到需要监测的区域或该区域附近，摄像机可对监测区域的拍照或摄像；[0019] B、对每个摄像机通电，摄像机通电后，摄像头和紫外线LED灯条工作，紫外LED光线作为激发光源，紫外线LED灯条发出的紫外线照射到监控区域的液面上，摄像头对目标区域进行拍摄；[0020] C、当装置中设置有滤光镜的时候，滤光镜只允许红外和紫外部分光线通过，排除了其他光线的干扰，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光；[0021] D、当装置中未设置有滤光镜的时候，装置运行过程中，光敏电阻感知外界光线，自身阻值变化，摄像机控制系统根据这个变化，运行红外LED，当光照足够强的时候，红外LED不工作，只有紫外LED照射；当光线强度不满足摄像机分辨图像的时候，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，照射监控区域；[0022] E、当摄像机判断溢油存在时，一方面通过报警输出机构，进行输出处理。[0023] 优选的，所述步骤B中的紫外线LED灯条发出的紫外线照射到监控区域的液面时，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光，水面无荧光效应，图像会有很大的区分，软件算法相对简单，传统算法即可满足要求。[0024] 优选的，所述步骤E中的输出处理的处理方式为报警处理；在报警处理时进行抓拍图片，通过4G网络传送至预设后台服务器；可以通过多种方式访问查看，另外也可以通过手机APP接收查看。[0025] 本发明的有益效果是：[0026] 上述监测装置及监测方法，利用石油及衍生品中具备较高共轭效应的芳香烃等物质，受到紫外光照射后，会发出近紫外波段和可见波段的荧光的原理，制作一种探测油类物质的摄像装置。本装置中，红外线LED和紫外线LED作为补光和夜视光源，配合摄像机抓拍及录像使用。利用紫外线激发油类产生荧光，有摄像机抓拍或者录像，通过摄像机内部特定算法，筛选图片，使图片中油类在液面上的存在更加明显直观。在特定的软件中可以非常直观的查看现场液面溢油情况。本发明专利中的监测装置，可直观查看溢油情况，并可以还原某一时间段的场景，并且不存在误报率的情况。附图说明[0027] 为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0028] 图1是监测支架和摄像机构连接示意图。[0029] 图2是摄像机整体结构正视示意图。[0030] 图3是摄像机整体结构侧视示意图。[0031] 图4是溢油监测方法的程序框图。具体实施方式[0032] 本发明提供了溢油监测装置及监测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0033] 下面结合附图对本发明进行详细说明：[0034] 实施例1[0035] 结合图1至图4，溢油监测装置，包括摄像机构1和连接在摄像机构1上的LED灯组件2、报警输出机构3，摄像机构1抓拍LED灯组件2照射后的监控区域的画面，分辨抓拍画面上的液面溢油情况，并通过报警输出机构3进行信号的传输。[0036] 摄像机构1包括至少一个摄像机11，所述摄像机11为枪机或者球机，摄像机11包括机体12、连接在机体12下端的机体转动座13和设置在机体12内的摄像头14，机体转动座13上开设有机体定位孔，杆体固定孔内设置有螺栓，机体转动座13通过螺栓固定，可增设与机体转动座13配套使用的机体固定架15，机体固定架可固定在墙体上，也可固定在支架上，机体转动座13与机体固定架螺栓15连接。机体12内设置有LED驱动控制电路，LED驱动控制电路与LED灯组件2连接并为LED灯组件2供电。[0037] LED灯组件2包括红外线LED灯条21和紫外线LED灯条22，红外线LED灯条21和紫外线LED灯条22均呈弧形状；红外线LED灯条21和紫外线LED灯条22设置在机体12内，并且红外线LED灯条21和紫外线LED灯条22位于摄像头14的两侧。[0038] 摄像头14两侧的机体内设置有两个第一灯条基板，红外线LED灯条21和紫外线LED灯条22分别设置在摄像头14两侧第一灯条基板上；第一灯条基板采用铝基板或者玻纤板；所述红外线LED灯条21或紫外线LED灯条22的灯粒固定在第一灯条基板上后，灯粒的发光角度小于15°。[0039] 摄像机11上连接有光过滤机构，光过滤机构包括光敏电阻4和滤光镜5，光敏电阻4连接在摄像头14上方的机体12内，滤光镜5连接在摄像头14上。滤光镜5可选装，滤光镜可过滤掉红外线和紫外线以外的光线。[0040] 摄像头可进行抓拍或者录像，机体12内设置有摄像机主板，摄像机主板内设置有的图片筛选模块，图片筛选模块对抓拍的图片或录像后的视频筛选。[0041] 图片筛选模块可筛选出受到紫外光照射后会发出近紫外波段和可见波段的荧光的图片；所述图片筛选模块可将筛选出的图片传输给摄像机主板，摄像机主板通过连接在摄像机主板的无线信号发射模块将筛选后的图片传输的网络数据平台，网络数据平台包括电脑存储系统和用于查看数据的手机APP。[0042] 光敏电阻4上连接有灯控制模块，光敏电阻4感受外界光线判断光线强弱，并通过灯控制模块控制红外线LED灯条的通断电。[0043] 报警输出机构3连接在摄像机内或者摄像机外；所述报警输出机构3包括报警控制模块和无线信号传输模块，无线信号传输模块可以通过4G网络传送报警图片或者视频至预设后台服务器。[0044] 实施例2[0045] 一种溢油监测方法，基于上述溢油监测装置，监测方法包括如下步骤：[0046] A、将多个摄像机安装到需要监测的区域或该区域附近，摄像机可对监测区域的拍照或摄像；[0047] B、对每个摄像机通电，摄像机通电后，摄像头和紫外线LED灯条工作，紫外LED光线作为激发光源，紫外线LED灯条发出的紫外线照射到监控区域的液面上，摄像头对目标区域进行拍摄；当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光，水面无荧光效应，图像会有很大的区分，软件算法相对简单，传统算法即可满足要求；[0048] C、当装置中设置有滤光镜的时候，滤光镜只允许红外和紫外部分光线通过，排除了其他光线的干扰，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光，水面无荧光效应，图像会有很大的区分，软件算法相对简单，传统算法即可满足要求；[0049] D、当装置中未设置有滤光镜的时候，装置运行过程中，光敏电阻感知外界光线，自身阻值变化，摄像机控制系统根据这个变化，运行红外LED，当光照足够强的时候，红外LED不工作，只有紫外LED照射；当光线强度不满足摄像机分辨图像的时候，红外LED及紫外LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，照射监控区域；[0050] E、当摄像机判断溢油存在时，一方面通过报警输出机构，进行报警处理；同时另外一方面抓拍图片，通过4G网络传送至预设后台服务器；可以通过多种方式访问查看，另外也可以通过手机APP接收查看。[0051] 实施例3[0052] 溢油监测装置，包括摄像机构和连接在摄像机构上的LED灯组件、报警输出机构，摄像机构抓拍LED灯组件照射后的监控区域的画面，分辨抓拍画面上的液面溢油情况，并通过报警输出机构进行信号的传输。摄像机构包括至少一个摄像机，所述摄像机为枪机或者球机，摄像机包括机体、连接在机体下端的机体转动座和设置在机体内的摄像头，机体转动座上开设有机体定位孔，杆体固定孔内设置有螺栓，机体转动座通过螺栓固定，可增设与机体转动座配套使用的机体固定架，机体固定架可固定在墙体上，也可固定在支架上，机体转动座与机体固定架螺栓连接。机体内设置有LED驱动控制电路，LED驱动控制电路与LED灯组件连接并为LED灯组件供电。[0053] 本发明中，设置有基于荧光激发的溢油监测装置，该装置在使用时，摄像机、报警输出机构及滤光镜配合使用。摄像机，包含枪机、球机等，摄像机可通过普通的枪机、球机等摄像设备改装而来，摄像机内包含用于驱动LED灯组件2的LED驱动控制电路，可以包含滤光镜，该滤光镜只能通过紫外线以及红外线部分频段光线。其中紫外线LED发射紫外线的波长为230‑420nm。灯粒透过滤光镜的发光角度小于15°，具体发光角度根据监控距来确定。该装置中的光敏电阻，感受外界光线，判断光线强弱，开启关闭滤光镜及红外LED。[0054] 报警输出机构中，可以由三极管等电子器件电路组成，也可以由中间继电器或者其他电气器件组成，报警输出机构可以外接输出，触发外界报警装置，或者控制外界设备的开启和关闭。[0055] 实施例4[0056] 上述基于荧光激发的溢油监测装置在使用滤光镜时，滤光镜只允许红外和紫外部分光线通过，排除了其他光线的干扰。红外线LED及紫外线LED均工作，其中红外线LED的光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，当液面有油出现的时候，上面会呈现大量荧光，水面无荧光效应，图像会有很大的区分，软件算法相对简单，传统算法即可满足要求。[0057] 当无滤光镜的时候，装置运行过程中，光敏电阻感知外界光线，自身阻值变化，摄像机控制系统根据这个变化，运行红外LED。当光照足够强的时候，红外线LED不工作，只有紫外线LED照射。当光线强度不满足摄像机分辨图像的时候，红外LED线及紫外线LED均工作，其中红外LED光线作为环境灯光照射出现，紫外LED光线作为激发光源出现，照射监控区域。摄像机直接通过图像中的荧光色度来判断，算法相对复杂。[0058] 实施例5[0059] 关于配套分析软件的使用：根据摄像机上滤光镜是否使用，配套分析使用的软件可以分为两类。[0060] 当无滤光镜，软件部分通过DSP采集图像，与数据库内容对比，分辨油水交界处荧光，由此得出油类存在液面上的轮廓，并成像。[0061] 当装置有滤光镜的，设备开启红外线LED和紫外线LED，进入摄像机的光线比较单一，形成的图像相对简单，通过DSP采集图片运算形成图片，很容易分辨出荧光的存在，由此来判断油类的存在。[0062] 当摄像机判断溢油存在时，一方面通过报警输出机构，控制本地联动装置。同时另外一方面抓拍图片，通过4G网络传送至预设后台服务器，可以通过多种方式访问查看，另外也可以通过微信等APP手段接收查看，实时随地了解溢油情况。[0063] 实施例6[0064] 上述监测装置使用在港口码头，特别是输油管道所在的码头区域时。监测装置设置有多个，每个监测装置通过一个监测支架6连接在码头处，每隔5‑10米放置一个监测装置。监测装置通过线路与控制监控装置的总控制器连接。关于监测装置的电量供应，可通过设置电线连接交流电源为监测装置供电。也可设置太阳发电机构7为监测装置供电，太阳能发电机构包括太阳能电池板71和连接在太阳能电池板71下方的蓄电池72，太阳能电池板71固定在监测支架6上端，监测装置固定在监测支架6的上部的一侧，蓄电池72连接在监测支架6的另一侧。[0065] 上述监测装置及监测方法，利用石油及衍生品中具备较高共轭效应的芳香烃等物质，受到紫外光照射后，会发出近紫外波段和可见波段的荧光的原理，制作一种探测油类物质的摄像装置。本装置中，红外线LED和紫外线LED作为补光和夜视光源，配合摄像机抓拍及录像使用。利用紫外线激发油类产生荧光，有摄像机抓拍或者录像，通过摄像机内部特定算法，筛选图片，使图片中油类在液面上的存在更加明显直观。在特定的软件中可以非常直观的查看现场液面溢油情况。本发明专利中的监测装置，可直观查看溢油情况，并可以还原某一时间段的场景，并且不存在误报率的情况。[0066] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0067] 本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。[0068] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

专利地区：北京

专利申请日期：2020-05-28

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN113740302B