海上溢油監(jiān)測系統(tǒng)綜述

高安泰

【摘要】? ? 世界各國都特別注意保護海洋環(huán)境和環(huán)境，我國的海上活動變得越發(fā)活躍，交通量急劇增加，大型船舶，油輪和集裝箱船的裝箱量將超過10，000個，同時也成為了一有事故較多的國家。溢油型船會導(dǎo)致嚴(yán)重的溢油污染事故，例如10，000噸的石油流入，將導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境災(zāi)難和巨大的經(jīng)濟損失。因此，在石油開發(fā)過程中，有必要加強海上航行的安全性，提高處理溢油事故的能力，這也成為海上石油開發(fā)的重要任務(wù)之一。我們密切監(jiān)控溢油，以正確應(yīng)對和解決環(huán)境中污染海上溢油的迅速惡化，提高我們應(yīng)對污染事件并減少環(huán)境破壞的能力。有效的管理措施可以降低經(jīng)濟和環(huán)境的損害，這對于實現(xiàn)保護海洋環(huán)境的目標(biāo)是必要的。

【關(guān)鍵詞】? ? 海上溢油? ? 監(jiān)測系統(tǒng)

引言：

近年來，海上溢油事件頻發(fā)，如 2010 年 4 月 20 日美國墨西哥灣采油平臺爆炸引發(fā)的漏油事件， 2021 年3月4日以色列發(fā)生重大石油泄漏事件，事件溢油的發(fā)生嚴(yán)重影響人類健康和環(huán)境安全。隨著近海石油勘探和開發(fā)規(guī)模的擴大以及最早的結(jié)構(gòu)或陳舊的結(jié)構(gòu)的污染，海上溢油的風(fēng)險增加。非石油農(nóng)場中溢油污染的風(fēng)險增加正在推動技術(shù)海上溢油監(jiān)測的發(fā)展，并且已經(jīng)不斷地應(yīng)用于研究現(xiàn)狀。

一、海上溢油監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

海上溢油對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重污染，海上溢油快速監(jiān)測技術(shù)的研究和開發(fā)對于保護海洋環(huán)境至關(guān)重要。目前，海上溢油監(jiān)測的模式主要包括衛(wèi)星音頻監(jiān)視，遠距離航拍音頻監(jiān)視，遠程船舶音頻監(jiān)視，CCT溢油監(jiān)視，定點和浮標(biāo)監(jiān)視等。

1.1 衛(wèi)星遙感監(jiān)測

衛(wèi)星電視跟蹤探測器使用衛(wèi)星作為工作平臺，并使用由衛(wèi)星生成的各種溢油探針傳感器從地表提取信息并確定溢油水的表面，然后對信息進行處理。當(dāng)前使用的監(jiān)測聲音電視衛(wèi)星主要包括：陸地資源衛(wèi)星（LANDSAT），法國斯波特衛(wèi)星（SPOT），歐空局環(huán)境衛(wèi)星 （EN溢油ISAT），海洋水色衛(wèi)星SeaWIFS。在目前所有衛(wèi)星上都已安裝的監(jiān)測傳感器中，合成孔徑雷達可提供更好的控制。根據(jù)加拿大環(huán)境技術(shù)中心對歐美9個國家/地區(qū)使用通信技術(shù)的研究，有44%的國家/地區(qū)使用衛(wèi)星電話平臺，而衛(wèi)星電話技術(shù)在很大程度上是合成發(fā)現(xiàn)。

近年來，我國已經(jīng)開展了許多遠程監(jiān)測衛(wèi)星圖像的工作，主要集中在衛(wèi)星信息處理和溢油探測上，衛(wèi)星遠程探測的優(yōu)點包括：始終完成監(jiān)測，易于處理和解釋圖像數(shù)據(jù)。缺點：由于重新觀測時間長且空間分辨率短，因此存在一些局限性[1]。

1.2 航空遙感監(jiān)測

大氣監(jiān)測工具，例如帶距離傳感器和天線觀測的空氣監(jiān)測。使用空中交通管制員（當(dāng)前為飛機）安裝的多個傳感器監(jiān)控與空中的距離。這些傳感器是連續(xù)監(jiān)視空中和海洋環(huán)境中海洋的最重要方法之一。快速靈活的工作、大范圍、長視距、高光譜和空間分辨率。常用的天線傳感器包括天線雷達（SLAR），紅外，微波輻射計（MWR），天線攝像機，電視攝像機和實時成像，設(shè)備與觸摸控件兼容，提高了系統(tǒng)管理功能。

歐美國家針對加拿大環(huán)境技術(shù)中心對Ocean監(jiān)測電話技術(shù)的使用進行的一項調(diào)查顯示，有100%的國家正在為其遠程航班實施平臺。挪威是最早使用機載遙感的國家之一，1998年，挪威污染控制局發(fā)射了渦輪螺旋槳飛機，用于海上監(jiān)視。

1.3 船舶遙感監(jiān)測

海軍監(jiān)視是使用海事雷達和對信息處理系統(tǒng)進行鏡像的雷達來執(zhí)行電話海平面監(jiān)視。車隊管理中的某種程度的機動性可以實現(xiàn)在雨天或陰天控制海上溢油的目標(biāo)。由于沒有光學(xué)跟蹤設(shè)備，因此我們可以提供現(xiàn)場監(jiān)控，溢油緊急操作員提供信息支持。

在1980年代，加拿大，美國，俄羅斯和荷蘭進行了廣泛的研究，以使用海上溢油監(jiān)測波段雷達檢測溢油形海平面，并在溢油Was海上導(dǎo)航雷達的背景下開發(fā)了技術(shù)。獲得的結(jié)果在海洋觀察中進行。中國大連海事大學(xué)是該領(lǐng)域唯一從事研發(fā)的大學(xué)。監(jiān)測倍的優(yōu)勢：2倍監(jiān)測設(shè)備可以在夜間監(jiān)視溢油。缺點：水手很少睡覺。

基本上，為他們分配了溢油檢測工作，他們需要晝夜不分的連續(xù)工作，并及時考慮當(dāng)天的天氣情況。實時監(jiān)測，及時預(yù)防，避免溢油造成環(huán)境污染。

1.4固定點監(jiān)測

這是用于定點監(jiān)視和控制的固定傳感器主體設(shè)計的設(shè)置。用于安裝傳感器的設(shè)計可以是柱子或橋梁的固定部分，有時可以是固定在水面上的鉆孔，在此監(jiān)視模式下使用的傳感器主要由激光熒光傳感器和電子吸收傳感器組成，工作人員可以通過無線網(wǎng)絡(luò)一天24小時在線跟蹤。大連海事大學(xué)也在這方面進行研究和開發(fā)，獲得了良好的成果。定點監(jiān)視的優(yōu)點如下：高靈敏度可以發(fā)出任何監(jiān)測報警，可以自動設(shè)置報警。缺點是當(dāng)前使用的激光熒光傳感器和電子吸收傳感器，并且跟蹤范圍很小[2]。

1.5海洋浮標(biāo)

海洋浮標(biāo)是海洋觀察的現(xiàn)代對象。它具有隨時可以連續(xù)可靠地收集海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的能力，并且還可以執(zhí)行自動數(shù)據(jù)收集，自動標(biāo)記和自動傳輸。

海上浮標(biāo)，衛(wèi)星，飛機，陸地艦船，潛艇和聲音探測器可創(chuàng)建最先進的3D海洋環(huán)境控制系統(tǒng)。水面訓(xùn)練是浮標(biāo)移動并跟隨空氣和水流的一種技術(shù)，我國的大連海事大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出具有傳輸功能的GPS浮標(biāo)，例如GPS接收器或溢油型浮標(biāo)。

溢油事故發(fā)生后，它立即沿著油膜移動，該油膜位于油膜的厚層中。監(jiān)視中心通過GSM移動網(wǎng)絡(luò)和地理信息系統(tǒng)從GPS浮標(biāo)接收實時位置信息，并對溢油位置，位移速度和軌道方向進行實時跟蹤和指示，搜索海上溢油當(dāng)前僅不適用于溢油型浮標(biāo)跟蹤。

二、海域監(jiān)測進一步建設(shè)構(gòu)想

2.1進一步完善監(jiān)測報警網(wǎng)絡(luò)

這適當(dāng)?shù)卦黾恿丝刂泣c的密度并擴大了控制點的范圍。信號系統(tǒng)海上溢油監(jiān)測當(dāng)前具有多個檢查點，并且僅限于香港港口。為了在海域?qū)崿F(xiàn)多方面的連續(xù)溢油控制，必須適當(dāng)增加控制點的密度，擴大監(jiān)視和信號區(qū)域，并建立監(jiān)測信號網(wǎng)絡(luò)。同時，港口現(xiàn)有的海洋控制浮標(biāo)和多功能導(dǎo)航信號可以用作載體，包括浮標(biāo)的監(jiān)測傳感器或潮汐導(dǎo)航，能見度，風(fēng)速傳感器，風(fēng)向，專為應(yīng)急系統(tǒng)中的水文和氣象傳感器而設(shè)計。

監(jiān)測進一步提高了精度并消除了傳感器干擾。傳感器技術(shù)的改進對于監(jiān)測信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，目前海港檢查站使用的是美國Inter OceanCompan海上溢油生產(chǎn)的SlickSleuth溢油傳感器。以其高可靠性而聞名，但該傳感器是點光源和單個探針，監(jiān)控范圍小（5km）。雨季也是溢油多發(fā)季節(jié)，受污染的土壤資源（如油基潤滑劑）和其他受污染的土壤資源由于探測器的錯誤警報而進入碼頭之前的水域，可能會引起焦慮。有時，在碼頭調(diào)查期間收集的水面上漂浮的碎屑也會通知系統(tǒng)，分析可疑污染物的反射光譜的能力需要提高。該探測器位于海中較低的位置（1-5 m），很容易被海浪損壞[3]。

2.2依托“海巡132”建立雷達監(jiān)測系統(tǒng)

Radar 監(jiān)測系統(tǒng)集成了先進的軟件和設(shè)備技術(shù)，例如雷達技術(shù)，微波技術(shù)，信號處理，電子圖形技術(shù)等。該波雷達可用于連續(xù)掃描海域并監(jiān)視溢油海洋觀察區(qū)，水流，深海地形和天氣信息。它可以及時檢測到溢油，自動測量溢油污染的面積和數(shù)量，并及時通知您，有力地支持了清潔操作并提高了清潔效率。

“海迅132”號目前是福建省最大的國家政治船只和最先進的海事系統(tǒng)。 強大的操控性，高風(fēng)速和豐富的戰(zhàn)斗經(jīng)驗。在溢油完成了許多海軍巡邏，搜索和救援以及危機任務(wù)。2008年海上服役，這在福建的海上搜救中取得了圓滿成功。“海上警衛(wèi)隊132”是由海上溢油觀察警察安裝的監(jiān)測雷達系統(tǒng)，是唯一將React Accident增加到8-9 km/h并提高海上溢油監(jiān)測監(jiān)視能力的設(shè)備，這種清除起到了積極作用。可以增強執(zhí)行能力，并為海上非法漏油創(chuàng)造屏障。

2.3借助轄區(qū)飛行資源，發(fā)展溢油航空遙感

許多空中交通管制員的傳感器用于確定空中距離。該傳感器可以連續(xù)不斷地監(jiān)視范圍廣泛的飛機，并與Ocean溢油同步。快速反應(yīng)的靈活性，高空間分辨率，覆蓋范圍廣和遠距離觀看等功能，這是目前可用于開發(fā)的最佳溢油監(jiān)視模式。特別地，無人飛行器是一種新的遠程控制方式，不僅允許創(chuàng)建距離控制區(qū)域，而且有時還能夠根據(jù)目標(biāo)的需要準(zhǔn)確地調(diào)整飛行高度。您可以在晴天和陰雨天氣中晝夜工作，但是缺乏衛(wèi)星遙感和現(xiàn)場監(jiān)測。公司現(xiàn)有的“豐富”航空資源對于發(fā)展空中距離非常有用。可以利用這些航空資源：華東空軍研究所（海事三聯(lián)大學(xué)）的救援直升機。根據(jù)在民航和海軍航空救援系統(tǒng)中使用救援和民航資源的優(yōu)先順序原則和區(qū)域考慮，有許多專門的溢油控制單元配置為在政府的積極參與下創(chuàng)建溢油海并建立相關(guān)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)部門[4]。

三、結(jié)語

海上溢油污染是海洋環(huán)境中最常見的污染物之一，而搖感溢油監(jiān)測是有效防止大面積污染的最佳方法，可以實時準(zhǔn)確地跟蹤溢油狀況和工作距離。浮標(biāo)跟蹤軟件可以在接收到溢油位置和天氣信息后實時跟蹤溢油位置，速度和軌道方向。如果檢測到事故，相關(guān)工作人員將及時發(fā)布信息，阻止溢油擴散。

遙感溢油實時監(jiān)視和預(yù)測是一種針對溢油形船舶在溢油多發(fā)時間進行有效控制的準(zhǔn)確方法，此類方法方便快捷有效，對保護海洋環(huán)境至關(guān)重要。

參? 考? 文? 獻

[1]李二喜，趙越.遙感監(jiān)測海上溢油圖像處理方法的研究[J].中國水運（下半月刊），2010，10（10）：83-84.

[2]劉丙新. 海上大型溢油遙感監(jiān)測研究[D].大連海事大學(xué)，2010.

[3]卞磊. 基于無線通信技術(shù)的海上溢油回收監(jiān)測系統(tǒng)[D].大連海事大學(xué)，2010.

[4]張權(quán). 海上溢油近紅外實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D].燕山大學(xué)，2010.