舱底水实时监测报警系统的研究.pdf

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1、第3l卷第5期2014年10月江苏船舶JIANGSUSHIPV01．31No．50ct．2014舱底水实时监测报警系统的研究徐亦唐，庄肖波，冯倩，陈佳斌，陈宝源(江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江212003)摘要：以舱底水含油量的监测报警系统为基础。对其系统组成及检测基本原理进行了简单的介绍。主要针对一种新型舱底水报警装置，该装置采用近红外散射法进行检测，使用单片机作为信号处理器，具有实时性好、准确度高、成本低等特点，适合在船舶上推广使用。同时，还就信号的处理提出了意见。通过对误差的分析，采用条件判

2、断与滑动平均数结合的算法，有效提高了报警控制装置的可靠性。关键词：舱底水检测；红外散射法；单片机中图分类号：U664．83文献标识码：A0引言随着近年来环境问题的日益突出及人们环保意识的增强，入们越来越注重对环境的保护以及对各类环境问题解决方法的研究。作为人类赖以生存的重要物质基础，水资源除了由于时空分布不均导致的短缺问题外，还由于日益严重的污染导致供不应求。每年有大量“三废”之一的废水未经处理或处理未达标便进行排放。超标量的油污水排放，既污染水域环境，又危及土质和水资源。为此，国际海事组织通过了ME

3、PC．107决议加强了海洋的保护，我国的《中华人民共和国环境保护法(试行)》规定禁止船舶向沿海水域排放含油物质。但是，受利润驱使的船舶违章排放舱底含油污水的现象仍时有发生，导致港口水域的油污染。为了及时追查违章排放者，防止港口水域的进一步污染，需要及时鉴别船舶舱底水污油的方法，以此判别排污源。对比目前国内外检测污水油含量的2种主要方法。采用人工取样分析方法的优点是能够测定污水含油量，其精度高、准确性好的特点使其可以作为检测的标准。但其存在不可克服的缺点，如：检测所需时间长、受人为因素影响较大，这些特点

4、决定了它无法适应检测实时性、标准化、自动化的要求。另一种检测方法是通过在线监测分析对船舶进行实时检测。但是目前存在的污水油浓度在线检测方法都存在种种缺点，无法完全胜任工业现场检测的任务，将其作为真正的检测仪表使用还需要进行改进。因收稿日期：2014-03—31作者简介：徐亦唐(1992一)，男，本科，主要从事研究测控技术与仪器的研究；庄肖波(1973一)，男，高级工程师，主要从事船舶自动化的研究。此，本文对污水油的在线检测进行研究，以基于近红外的检测装置为基础提供一种新的检测手段。1系统构成分析检测对

5、象得知，船舶航行过程中的舱底水属于含油污水，主要的待检污染物为水中的污油。船舶舱底水的处理排放装置主要由污水处理装置、污水检查检测和污水排放装置3部分组成，其结构如图1所示。其中，污水处理部分负责对污水进行处理，降低污水含油量。通常在污水处理装置中，装置通过盐析法、絮凝法、粗粒化法等方法对含油污水进行处理。在处理结束后，将处理后的污水导向污水排放装置，同时将部分处理后的污水流入污水检测装置进行检测。污水检测装置主要负责通过传感器采集未处理污水含油量的信息，并按设定程序发出控制信号控制污水排放部分的运行

6、。检测报警部分对于污水含油量的检测方法，目前主要有超声法、红外分光光度法、色谱法、荧光光度法等。污水排放装置则根据检测部分传来的信号对处理过的污水排放情况进行控制。若检测的结果达标，则将污水顺利排放。否则，将污水经管道导回污水处理装置进行再处理。其系统控制一般可以采用闭环反馈控制系统，第5期徐亦唐等：舱底水实时监测报警系统的研究25如图2所示。霖◆图2舱底水检测处理系统控制结构图2检测装置及其原理由于船舶航行的特殊环境限制，考虑到检测对实时性、灵敏度以及设备成本的要求，本文选用近红外散射法对污水含油量

7、进行监测。2．1检测原理参照目前采用的各类对含油污水的检测方法，本文选用基于近红外散射的含油污水检测方法。本方法以矿物油在水中以油滴形式存在形成的乳浊液为基本条件，通过前置装置对矿物油进行处理，得到乳浊液作为待检样本。当近红外光束穿过样本时，光束的光强会因为矿物油微粒的散射、吸收作用而衰减。对无特征吸收波长的情况，矿物油微粒对光的吸收极其微弱。通过从近红外光散射的空间分布将污水含油量转换为光学量进行测量。根据物理学上的散射理论，当平行光入射到一个微粒半径为尺的各项同性的球形微粒上时，空间某点P处的散射

8、光强，(P)为‘21：^2，．J(P)=旦Q2p2(i．(p)+i2(8))(1)式中：A为人射光在真空中的波长；厶为人射光的光强；R为点P距散射微粒的距离；口为散射角；i。(口)、i：(口)为散射强度函数，i。(疗)为平行于散射面的散射光强度分量，i：(p)为垂直于散射面的散射光强度分量，两分量均与折射率m、散射角秽及无因次参量微粒粒径参数理相关。由式(2)可知微粒粒径参数仪在人射光条件相同时只与介质本身中引起散射现象的微粒相关。仅：掣(2)仅5]广‘