[01015080]基于物联网荧光非接触溢油在线检测系统

课题来源与背景：海上溢油事故对海洋环境、人民财产和人身健康带来重大影响，对海上生态环境和海洋渔业资源造成严重污染损害.中国近三十年来平均每5天发生一起溢油事故，平均每年发生两起50吨以上重大溢油事故，总溢油量已达数万吨，造成严重的水域污染及财产和人体健康损害.特别是近年"墨西哥湾漏油事件"、"大连'7.16'新港溢油事故"及"渤海湾'蓬莱19-3油田'溢油事故"等连续的重大溢油事件已严重影响附近的生态环境，使海洋环境、岸线受到严重污染，生境受到破坏，海洋生态资源损失巨大，特别是给海水养殖业带来巨大损失.同时，溢油污染会引起海洋生态系统异常变化，使海洋生态系统中的物质循环、能量流动受到严重干扰，最终可能影响到生态安全.随着现代交通业的加快推进，交通运输安全生产和应急工作一定会出现更多的新情况、新动向和新问题.而中国应对重大污染事故能力存在不足，污染防控体系不健全，在溢油监测设备产品化研发，以及灾后处置决策支撑技术研发方面尚有待突破，因此"完善海洋环境保护工作机制，建立适应新型工业化的海洋污染防控体系，优化全国海洋环境监测力量布局与资源配置"是中国海洋工作的重要任务.技术原理及性能指标1.技术原理当用一种波长的光(比如紫外光)照射某种物质时，这个物质会在极短的时间内发射出比照射光波长还要长的光(如近紫外或可见光)，这种光就被称为荧光.荧光现象从本质上来说是一种光致发光现象，这个现象实际上是一个能级跃迁的过程.分子接收入射光和照射，分别跃迁至S1和S2能级.受激电子把吸收的能量传递给环境中的分子，在电子能级之间、振动能级之间发生驰豫，以热能的形式释放能量.这个过程速度很快，在10~13秒以内.跃迁至S2能级的受激电子通过内转移至第一激发态S1，最终从第一激发态的最低振动能级发射返回稳定基态，释放能量时发出荧光.荧光作为一种瞬时光，持续时间约10-9~10-6S.分子无论被激发到哪一个电子激发态，在10-13~10-11s内经内转移和振动弛豫都会跃迁到最低的电子激发态的最低振动能级上再通过返回基态发射荧光，不同荧光物质具有不同荧光发射谱，和激发光的波长无关.共轭效应能够增大荧光物质的摩尔吸收系数，有利于产生更多的激发态分子，从而有利于荧光的产生.石油及其衍生品大都含有多种具有较高共轭效应的芳香烃，因而在紫外光区具有强吸收峰，受到紫外光的照射时，会发出近紫外波段和可见波段的荧光.荧光光谱的量子效率取决于油的种类，激发波长等因素.不同油种的荧光光谱有明显的区别，而水是没有荧光的.因此，可以利用这个特点来检测海面溢油.2.性能指标(1)遥感实时识别原油、重油、轻油，准确率≥75%(2)实时探测到海冰、雪上的溢油、海滩上的溢油，准确率≥85%(3)运行寿命可达2年(以最高频率).技术的创造性与先进性研发基于紫外荧光非接触式溢油监测报警装置，填补了国内溢油在线监测设备的空白，首次形成应用于更为复杂海洋环境的产品结构控制体系、生产工艺和检验方法.技术的成熟程度，适用范围和安全性已形成成熟产品，成功推广至福建、辽宁、广西等地，用户包括中石油、中海油等国内知名企业及海事部门的港口、钻井平台、雨水收集池等溢油风险较大的地区.应用情况及存在的问题主要应对海上恶劣环境条件，进一步改进技术方案，实现真正的全天候应用.历年获奖情况1.2011年辽宁省科技进步二等奖2.2011年荣获国家海洋局"海洋创新成果奖二等奖"3.2011年度海洋工程科学技术奖4.第十九届全国发明展览会金奖5.第十二届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖6.第十六届全国遥感技术交流大会"天目快鸟杯"奖