一种荧光信号增强的距离自适应溢油监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种荧光信号增强的距离自适应溢油监测方法，属于溢油监测设备技 术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，海上石油开采平台和石油运输导致的溢油事故频繁发生，严重危害和影 响了海洋生态环境及沿岸人类的生产生活。作为卫星/机载遥感溢油监测技术的有益补 充，基于地基平台的水面油膜监视与监测设备可固定安装于特定地点，通过对小范围进行 重点监视，能及时发现小型溢油事件，并在第一时间发出警报信息，对溢油事故的及时处 理、减少事故损失起到了很好的预警作用。现有基于地基平台的水面油膜监视与监测设备， 多采用紫外诱导油荧光的原理进行溢油监测，采用紫外激光或脉冲氙灯或LED作为激发光 源，采用光电探测器进行信号采集，通过对信号强度进行阈值判断判定是否发生溢油。
[0003] 这类仪器在实际使用中通常遇到两类问题：
[0004] ①由于荧光信号本身较弱，采集的信号信噪比低，影响了仪器的精度和检出限；
[0005] ②现有设备往往不能自适应探测距离的变化，当潮汐或外界环境变化导致监测距 离发生变化时，监测信号强度会明显改变，从而使先前设定的阈值失效，不能正确的判断是 否发生了溢油。
[0006] 因此，不能很好地适用于监测环境复杂、探测距离多变的监测地点。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种荧光信号增强的距离自适应溢 油监测方法，通过借助红外通道，不仅能够克服距离变化对信号处理结果的影响，而且新增 的通道也使荧光信号得到增强。
[0008] 本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
[0009] -种荧光信号增强的距离自适应溢油监测方法，采用宽光谱光源，宽光谱光源发 出的宽光谱光束经滤光片过滤后得到宽光谱紫外光和一部分红外光谱，由发射会聚镜投射 到被监测水面区域，采用两路通道对信号进行接收，其中第一路通道接收受激发射的荧光 信号得到信号A，第二路通道同时接收受激发射的荧光信号和水面反射激发光束中的红外 信号得到信号B，通过将两路信号相加获得增强的荧光信号（A+B)，将两路信号相减获得红 外信号作为参考信号（B-A)，将增强的荧光信号与参考信号求比值消除信号强度随距离的 变化，通过对信号比值设定阈值判断水面是否有油膜存在。
[0010] 两路通道信号强度都包含了随距离的衰减因子，即信号强度与距离的平方成反 比。 ΛID
[0011] 计算SiA-l，通过对计算出的信号S设置阈值判断溢油是否发生。 B - A
[0012] 还包括，对两路通道信号A、B的处理，包括宽光谱光源通过脉冲调制控制电路将 发射光源调制到某高频信号，两个通道的接收信号解调电路将随发射光源强度变化的接收 信号解调出来，通过信号的高频调制与解调，进而滤除环境光的影响。
[0013] 所述第一路通道中的接收带通滤光片为紫外光接收带通滤光片，通道光谱范围覆 盖 400nm-600nm。
[0014] 所述第二路通道中的接收滤光片同时包含了两个通带，包括与通道一中相同的荧 光接收带通滤光片的荧光通带和光谱范围覆盖850-1100nm的红外通带。
[0015] 两路通道中分别设有光电探测器，光电探测器将光信号转换为电信号，并经过电 流/电压转换、前置放大和信号解调。
[0016] 所述光电探测器设为大面阵硅光电二极管。
[0017] 宽光谱光源发出的光束经过带通滤光片的滤光后发射出的光束包含两个通带，一 个为覆盖200-400nm光谱范围的紫外宽光谱通带，一个为通带在850nm-1100nm范围内的红 外通带。
[0018] 本发明的有益效果是采用紫外光诱导荧光方法，非接触监测，不需要采集样品进 行化学反应，避免了二次污染，同时采用包含了红外通道的双通道接收信号，不仅使采集的 荧光信号得到增强，而且能够自适应距离的变化，具有环境适应性强、灵敏度高、结构简单、 成本低的优点。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明溢油监测方法的模块结构示意图。
[0020] 图2是本发明溢油监测方法的的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1-2所示，本发明实施例所述一种荧光信号增强的距离自适应溢油监测方法 所涉及的设备包括光源发射、荧光接收和信号处理电路三部分，具体为光源发射部分包括 宽光谱光源、发射带通滤光片和发射会聚镜。
[0022] 光源发射部分发出高频调制的脉冲宽波段光束，光束投射到水面上，激发出的油 荧光被双通道光电探测器接收，信号处理电路部分有序地控制光源发射脉冲光、对探测信 号进行解调和实时处理。
[0023] 所述的光源发射部分包含宽光谱光源、发射带通滤光片和发射会聚镜，在信号处 理电路的控制下，光源发射具有一定频率的脉冲光束，经发射带通滤光片滤波、发射会聚镜 会聚后投射到被测区域，光源优选为脉冲氙灯。发射带通滤光片包含两个通带，一个为覆盖 200_400nm光谱范围的紫外宽光谱通带，一个为通带在850nm-1100nm范围内的红外通带。
[0024]荧光接收部分包括两路接收通道，每路接收通道都包括会聚镜、带通滤光片和光 电探测器，其中，接收通道一中带通滤光片采用荧光（即可见光）接收带通滤光片，通道光 谱范围覆盖400nm-600nm，主要用于接收荧光信号，使荧光信号得以增强；接收通道二中带 通滤光片同时包含了两个通带：荧光通带（光谱范围覆盖400nm-600nm)和红外通带（光谱 范围覆盖850-1100nm)，用于接收被反射的激发光中包含的红外信号，消除距离对信号强度 的影响。
[0025] 每路通道中，接收会聚镜接收相应的荧光光束及红外光束并会聚，经接收带通滤 光片滤除其他干扰光，最后传送至光电探测器上，光电探测器将光信号转换为电信号，并经 过电流/电压转换、前置放大和信号解调，实现所需信号的采集。光电探测器优选大面阵硅 光电二极管。
[0026] 所述的信号处理电路包括光源脉冲调制控制电路、接收信号解调电路、模数转换、 数据处理模块和对外接口。光源脉冲调制控制电路将发射光源调制到某高频信号，接收信 号解调电路将随发射光源强度变化的接收信号解调出来，通过信号的高频调制