• / 3
  • 下载费用:2 下载币  

海上溢油监测技术研究进展

关 键 词:
海上 溢油 监测 技术研究 进展
资源描述:
海 上 溢 油 监 测 技 术 研 究 进 展刘康炜,杨文玉(中国石化安全工程研究院,山东青岛 266071)摘 要: 介绍了几种海上溢油监测技术的应用状况及优缺点,分析了中石化 、中石油 、中海油等企业在溢油监测方面所做的工作,通过对应用情况的比较和分析,展望了未来海上溢油遥感监测技术发展趋势 。关键词: 溢油监测 遥感技术 发展趋势近年来,海上溢油事件频发,如 2010 年 4 月 20 日美国墨西哥湾采油平台爆炸引发的漏油事件 , 2010 年 7 月16 日大连新港输油管线爆炸引起的原油泄漏事件,溢油事件的发生严重影响人类的健康和环境的安全 。随着海上石油勘探开发规模的扩大和初期设备设施的老化,使得发生海上溢油污染的风险越来越高 。海上油田溢油风险的日益加大,促进了海上溢油监测技术的发展,并逐渐成为研究的热点 。1 海上溢油监测技术研究现状海上溢油会造成对海洋环境的严重污染,研究开发海上溢油快速跟踪技术对海洋环境保护具有重要意义 。目前海上溢油监测的模式主要有:卫星遥感监测 、航空遥感监测 、船舶遥感监测 、CCTV 监测 、定点监测和浮标跟踪等 。1.1 卫星遥感监测卫星遥感监视以人造卫星为工作平台,利用卫星搭载的各种溢油遥感传感器接收来自地表层的信息,并对这些信息进行加工处理,从而识别水面溢油 。目前正在使用的可用于溢油监测的遥感卫星主要有:陆地资源卫星 (LANDSAT),法国斯波特卫星 (SPOT),欧空局环境卫星 (ENVISAT), ERS -2 雷达卫星, Radarsat -1 雷达卫星, NO-AA 系列卫星,美国海洋水色卫星 SeaWIFS,Quickbird, IKONOS 等卫星 。在所有卫星所携带的溢油监测传感器中,合成孔径雷达是目前监测效果最好的 。加拿大环境技术中心对欧美九国在海洋溢油监测中应用遥感技术的调查结果显示,应用卫星遥感平台的国家为 44%,卫星遥感技术主要使用合成孔径雷达遥感技术[1]。我国近年来开展了大量的卫星遥感监测研究,主要集中于卫星信息的处理和溢油识别 。卫星遥感的优点为:监测范围大 、全天候 、图像资料易于处理和解译 。其缺点为:重复观测周期长,空间分辨率低,因此受到了一定的限制 。1.2 航空遥感监测航空监测手段包括航空遥感监测和航空观测两种方式 。航空遥感监测通过航空器 (目前主要是飞机 )携带各种传感器,在空中可以大范围 、同步 、连续监测海洋溢油,是海洋环境监测的重要手段之一 。它具有速度快 、机动灵活 、覆盖面积较大 、视距范围较宽 、光谱和空间分辨率高等特点 。收稿日期: 2012- 04- 18作者简介: 刘康炜,硕士,助理工程师,毕业于石油大学(华东)计算机专业,现在中国石化安全工程研究院从事海上溢油检测技术 、企业信息化研究工作 。专 题 介 绍2012 年第 12 卷第 7 期编辑 李文波SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT 1常 用的航空遥感器包括:机载侧视雷达 (SLAR)、红外 、紫外扫描仪 (IR/UV 扫描仪 )、微波辐射计 (MWR)、航空摄像机 、电视摄影机以及与这些仪器相匹配的具有实时图像处理功能的传感器控制系统 。加拿大环境技术中心对欧美等国在海洋溢油监测中应用遥感技术的调查结果显示,应用航空遥感平台的国家达到了 100%。挪威是使用航空遥感海上溢油最早的国家之一[2], 1998 年,挪威污染控制局 (SFT) 就部署了一架Fairchild MerlinⅢ B 双涡轮螺桨飞机进行海事监测 。我国在航空遥感方面的研究起步较晚, 2006 年 9 月广东海事局 、大连海事大学及国内有关公司开始研发便携式航空遥感监测海上溢油系统,该系统于 2008 年初投入使用 。航空遥感的优点为:具有部署灵活机动和遥感器可自由选择的优点,特别适合指挥清除和治理工作 。缺点为:相关仪器十分昂贵,而且受到天气因素和环境条件的影响,在有雾等恶劣天气下,通常不能航行 。1.3 船舶遥感监测船舶监视是利用航海雷达和雷达反射信息处理系统实现对海面溢油遥感监视,船舶监视具有一定的机动性,能够实现雨天雾天对海上溢油进行监视的目的,弥补了光学监视仪器的不足,能够给现场溢油应急作业人员提供信息支持 。在船舶航海雷达监视海面溢油方面, 20 世纪 80 年代,加拿大 、美国 、俄罗斯和荷兰等国家应用 X 波段雷达探测海面溢油做了大量研究,获得的技术成果已在海洋监测中得到应用[3]。国内只有大连海事大学正在进行该方面的研发工作 。船舶溢油监测的优点为:船舶溢油监测设备可以在夜间监测溢油,缺点为:海事工作人员很少夜间巡航,多用于白天巡视监测以及溢油事故发生后的跟踪监测,而且受到天气因素和环境条件的影响,风浪大时无法出航 。1.4 CCTV 监视系统CCTV 监视系统是利用可见光 / 反射红外波段的遥感技术,国内外都有成功应用的经验,如摄像机 、照相机,但利用工业电视系统进行监视海面溢油的应用在国内仍处于起步阶段 。目前,我国北方海区各港口中,秦皇岛 、天津 、大连和烟台建立了 CCTV 系统,其中,秦皇岛 、天津 、大连均在港区设立了一个监控点,烟台港设立了三个监控点,应用情况良好 。其中,烟台海事局在烟台港区 CCVT 系统的一期工程建设于 2001 年,属海事系统最早的数字化电视监控系统,设三个监控摄像点,主要监视港区的客滚船和危险品码头及锚地和航道,从部局至办事处各级均可以看到现场图像,并可以操纵控制云台和摄像机,通过微波将信号传输到中央控制室,计算机对信息进行处理显示和存储 。长江海事局在沿江的重要码头也建立了 CCTV 监视系统 。在发现溢油后使用 CCTV 监视可以让指挥人员更清晰地了解溢油现场的状况,便于指挥 。但 CCTV 监视系统对于海上溢油的发现贡献不大,溢油信息很难通过仪器自动处理识别,通常依靠肉眼观察识别,因此该方法多用于特殊港区溢油监测 。1.5 固定点监测固定点监视是将传感器固定在被检测水域的某一结构上进行监测 。用于固定传感器的结构可能是码头或桥梁的一个固定部件,也可能是在流域上的浮标或浮筒 。该监测模式所使用的传感器主要有激光荧光传感器和电磁能量吸收传感器 。其特点是通过无线网络可以在线 24 h 监测 。主要应用于排水口和油品作业码头等 。目前我国深圳盐田港使用了美国 InterOcean 公司生产的 Slick Sleuth 溢油监测系统[4]。大连海事大学也在进行该方面的研发,且已形成了阶段性的成果 。固定点监视的优点是:反应灵敏,可以进行全天候溢油监测,而且还可以自动报警 。其缺点是:目前所使用的激光荧光传感器和电磁能量吸收传感器,监测范围太小 。1.6 海洋浮标海上浮标是一种现代化的海洋观测设施 。它具有全天候稳定可靠的收集海洋环境资料的能力,并能实现数据的自动采集 、自动标示和自动发送 。海洋浮标与卫星 、飞机 、调查船 、潜水器及声波探测设备一起,组成了现代海洋环境立体监测系统[5]。目前,表层漂流浮标在溢油跟踪方面有较多的应用 。表层漂流法是一种浮标随风 、流漂移 、进行跟踪的方法 。我国大连海事大学研发了一种漂浮移动性能与溢油相似的 、具有 GPS 接收和发送功能的 GPS 浮标 。在溢油事故发生后立即将其投放在厚油膜层中随油膜一起漂移 。监测中心通过 GSM 移动通信网实时接收 GPS 浮标发出的定位信息,并应用地理信息系统实现对溢油位置 、漂移速度 、轨迹 、方向的实时跟踪和信息显示 。目前该浮标只能用于溢油跟踪,不具备发现海上溢油的功能 。2 海上溢油监测技术国内应用现状2.1 国内三大石油公司溢油监测手段中国石油投资建造了 “中油应急 101”多功能工作船装备有 “荷兰 SEADARQ 雷达溢油监视系统 ”。中海油在天津塘沽 、辽宁绥中 、山东龙口 、广东惠州 、广东珠海 、广东深圳和广西涠洲岛筹备建造的卫星基地已顺利投入使用 。覆盖中国整个海域的溢油应急响应服务网络,提高了中海油溢油预警和处置能力 。建造了 “海洋石油252”和 “海洋石油 253”专业溢油应急环保船,两艘环保船均配备有 “荷兰 SEADARQ 雷达溢油监视系统 ”,能主动监测海面溢油 。中国石化胜利油田海洋石油船舶中心目前配备两艘专业溢油回收船 ———胜利 502 船 、胜利 503 船,胜利 503船上还安装了一套 “荷兰 SEADARQ 雷达溢油监视 ”。目前,中国石化正在依托青岛安全工程研究院和胜利油田研发适用于海上平台的固定式雷达组网溢油监测技术,该技2 SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT专 题 介 绍安全健康环境、和2012 年第 12 卷第 7 期术 可实现多个监测点周围 2~5 海里范围的全天候 、实时 、高效的溢油监测,以弥补卫星 、航空和航海溢油监测的时空限制,实现较大范围的区域性溢油监测 。2.2 国内其它应用案例国家海洋局北海分局于 2011 年 8 月 18 日在蓬莱19-3 油田 B 平台安装了首套雷达溢油监测系统,以提升对北海区海上石油平台的监管能力,该装置可全天候监测平台周边 3.5 km 半径范围内的溢油,已于 2011 年年底投入运行 。我国长江船舶设计院分别为中海油服 、青岛海事局 、广西海事局和浙江海事局设计了溢油监测船舶各一艘,其中中海油服所定制的溢油监测船已投人使用,这些溢油监测船的设计方案中的溢油监测设备均为 “荷兰 SEADARQ雷达溢油监视系统 ”。3 展望海上溢油已严重危害到人类的健康和环境的安全,成为社会关注的焦点 。目前海上溢油监测的模式较多,各种监测方式互有利弊,各有所长,整合现有模式和资源,建立“海陆空 ”立体监测体系将是未来溢油监测发展的趋势 。如图 1 所示,立体监控体系由以下几部分组成 。图 1 “海陆空 ”立体监测体系a) 海上平台溢油监测系统 。搭建海上平台雷达溢油监测网络对平台周围海域进行 24 h 溢油监测,实现海上平台监测点固定海域内的溢油监测 。b) 船舶溢油监测系统 。利用溢油监测船舶上的船载雷达 、视频监控系统等,按固定航线对海上石油平台 、储油装置等可能发生溢油事故的海域进行巡检,及时发现海上溢油 。c) 卫星溢油监测系统 。以人造卫星为工作平台,利用卫星搭载的各种溢油遥感传感器接收来自地表层的信息,对较大范围内的关注海域进行监测反演,从而识别水面溢油 。d) 航空溢油监测系统 。发现可能发生海上溢油情况后,派出监测飞机或航空检测器,利用机载雷达或者视频监测设备,对相关溢油海域进行溢油程度和范围确定 。e) 溢油监测数据处理中心 。将以上相关监测系统的监测数据统一汇总到数据处理中心,实现监测结果的整合和展示 。每个监测系统关注侧重点不同,海上平台监测侧重平台周边溢油高危海域,船舶监测侧重固定航线上各船舶 、设备 、管线的溢油情况,卫星监测侧重特定较大海域的溢油情况,航空监测侧重溢油后溢油程度和范围的确认 。各系统相互配合,取长补短,经过数据处理后进行统一展示,实现全天候 、实时 、高效的立体溢油监测 。The Research Progress of Oil Spill Detecting TechniqueLiu Kangwei, Yang Wenyu(SINOPEC Safety Engineering Institute, Shandong, Qingdao,266071)Abstract: Application status of several seaborne oil spills de-tecting technology was introduced, including their advantagesand disadvantages. Oil spill detecting work of CNPC,SINOPEC, CNOOC and other enterprises was analyzed. Withcomparing and analyzing application situations, it forecasted thedevelopment trend of oil spill detecting technology should beestablishing aeroamphibious integrated emergency responsesystem.Key words: oil spill detecting; remote sensing technique; de-velopment trendSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT 3专 题 介 绍2012 年第 12 卷第 7 期HSE供 图:徐志国刘康炜,等 .海上溢油监测技术研究进展溢油
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:海上溢油监测技术研究进展
链接地址:http://oilwenku.com/p-70110.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开