内河水面溢油在线监测方法研究
发布时间：2024-02-21 04:55
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发展,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。因此,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意义。 本论文根据内河河道和内河溢油的特点,对内河溢油监测方法进行了研究,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。论文主要研究工作如下： (1)进行了可见光传感器和红外传感器的溢油监测实验研究。通过可见光和红外传感器采集了水面油膜图像,并应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...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题支撑
1.2 国内外研究进展
1.2.1 溢油监测模式
1.2.2 无线传感网络
1.2.3 溢油监测系统设计与实现
1.2.4 溢油信息管理
1.2.5 溢油扩散分析
1.2.6 当前研究不足分析
1.3 论文内容及结构
1.3.1 论文的主要研究内容
1.3.2 论文的结构
第2章 内河水面油膜监测关键技术和理论
2.1 溢油监测传感器
2.2 信号处理方法
2.2.1 中位值平均滤波法
2.2.2 傅里叶变换分析
2.2.3 小波变换分析
2.3 无线传感网络技术
2.3.1 AIS传输网络
2.3.2 GPRS传输网络
2.4 溢油扩散理论
2.4.1 溢油扩延模型
2.4.2 溢油漂移模型
2.4.3 溢油风化模型
2.4.4 溢油吸附模型
2.5 本章小结
第3章 内河水面油膜监测传感器的实验数据采集
3.1 可见光传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.2 红外传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.3.1 实验平台
3.3.2 水面油膜厚度的测定方法
3.3.3 数据采集
3.4 OFD-1传感器水面油膜监测实验数据采集
3.4.1 实验台架
3.4.2 数据采集
3.5 本章小结
第4章 内河水面油膜监测传感器的实验数据处理
4.1 可见光传感器的油膜监测实验数据处理
4.2 红外传感器的油膜监测实验数据处理
4.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据处理
4.3.1 数据处理
4.3.2 特征提取
4.3.3 数据分类
4.4 OFD-1传感器的水面油膜监测实验数据处理
4.4.1 数据处理
4.4.2 特征提取
4.4.3 数据分类
4.5 本章小结
第5章 内河溢油在线监测系统的设计
5.1 系统分析
5.1.1 内河航道特点
5.1.2 内河溢油特点
5.1.3 内河在线溢油监测和应急系统的需求
5.2 系统整体设计方案
5.2.1 溢油传感器选择
5.2.2 系统整体设计方案
5.3 溢油应急相关传感器的选择
5.4 电路设计
5.4.1 系统总电路设计
5.4.2 溢油在线监测系统终端总体设计
5.5 传感器电路设计
5.6 本章小结
第6章 内河溢油远程监测信息的传输系统
6.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类和构架原则
6.1.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类
6.1.2 溢油信息传输系统构建原则
6.2 溢油信息传输系统整体架构
6.3 内河溢油在线监测的信息处理系统研究
6.3.1 信息处理系统的软件构架
6.3.2 信息处理系统的软件实现
6.4 系统性能测试
6.4.1 系统测试概要
6.4.2 测试流程和方法概述
6.5 测试结果
6.5.1 实验室测试结果
6.5.2 三峡现场测试
6.6 本章小结
第7章 基于溢油监测系统的溢油量估计与趋势预测
7.1 基于层次分析法的溢油监测传感网络的布设与优化
7.1.1 建立原则
7.1.2 建立步骤
7.1.3 指标体系的构建
7.2 基于溢油监测系统的溢油量的估算
7.2.1 油膜厚度的计算
7.2.2 溢油量估算
7.3 基于溢油监测系统的溢油轨迹的预测
7.4 基于溢油轨迹预测的溢油围控优化
7.4.1 拦截点的选择优化
7.4.2 围油栏的选择和配备
7.5 本章小结
第8章 结论和展望
8.1 主要研究工作总结
8.2 主要创新点
8.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目
附录A
本文编号：3905067
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 课题支撑
1.2 国内外研究进展
1.2.1 溢油监测模式
1.2.2 无线传感网络
1.2.3 溢油监测系统设计与实现
1.2.4 溢油信息管理
1.2.5 溢油扩散分析
1.2.6 当前研究不足分析
1.3 论文内容及结构
1.3.1 论文的主要研究内容
1.3.2 论文的结构
第2章 内河水面油膜监测关键技术和理论
2.1 溢油监测传感器
2.2 信号处理方法
2.2.1 中位值平均滤波法
2.2.2 傅里叶变换分析
2.2.3 小波变换分析
2.3 无线传感网络技术
2.3.1 AIS传输网络
2.3.2 GPRS传输网络
2.4 溢油扩散理论
2.4.1 溢油扩延模型
2.4.2 溢油漂移模型
2.4.3 溢油风化模型
2.4.4 溢油吸附模型
2.5 本章小结
第3章 内河水面油膜监测传感器的实验数据采集
3.1 可见光传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.2 红外传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据采集
3.3.1 实验平台
3.3.2 水面油膜厚度的测定方法
3.3.3 数据采集
3.4 OFD-1传感器水面油膜监测实验数据采集
3.4.1 实验台架
3.4.2 数据采集
3.5 本章小结
第4章 内河水面油膜监测传感器的实验数据处理
4.1 可见光传感器的油膜监测实验数据处理
4.2 红外传感器的油膜监测实验数据处理
4.3 ID-227传感器的水面油膜监测实验数据处理
4.3.1 数据处理
4.3.2 特征提取
4.3.3 数据分类
4.4 OFD-1传感器的水面油膜监测实验数据处理
4.4.1 数据处理
4.4.2 特征提取
4.4.3 数据分类
4.5 本章小结
第5章 内河溢油在线监测系统的设计
5.1 系统分析
5.1.1 内河航道特点
5.1.2 内河溢油特点
5.1.3 内河在线溢油监测和应急系统的需求
5.2 系统整体设计方案
5.2.1 溢油传感器选择
5.2.2 系统整体设计方案
5.3 溢油应急相关传感器的选择
5.4 电路设计
5.4.1 系统总电路设计
5.4.2 溢油在线监测系统终端总体设计
5.5 传感器电路设计
5.6 本章小结
第6章 内河溢油远程监测信息的传输系统
6.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类和构架原则
6.1.1 内河溢油远程监测信息系统数据分类
6.1.2 溢油信息传输系统构建原则
6.2 溢油信息传输系统整体架构
6.3 内河溢油在线监测的信息处理系统研究
6.3.1 信息处理系统的软件构架
6.3.2 信息处理系统的软件实现
6.4 系统性能测试
6.4.1 系统测试概要
6.4.2 测试流程和方法概述
6.5 测试结果
6.5.1 实验室测试结果
6.5.2 三峡现场测试
6.6 本章小结
第7章 基于溢油监测系统的溢油量估计与趋势预测
7.1 基于层次分析法的溢油监测传感网络的布设与优化
7.1.1 建立原则
7.1.2 建立步骤
7.1.3 指标体系的构建
7.2 基于溢油监测系统的溢油量的估算
7.2.1 油膜厚度的计算
7.2.2 溢油量估算
7.3 基于溢油监测系统的溢油轨迹的预测
7.4 基于溢油轨迹预测的溢油围控优化
7.4.1 拦截点的选择优化
7.4.2 围油栏的选择和配备
7.5 本章小结
第8章 结论和展望
8.1 主要研究工作总结
8.2 主要创新点
8.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目
附录A
本文编号：3905067
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