一种基于遥感的海洋溢油检测装置的制作方法

本发明涉及海洋环境技术领域，具体为一种基于遥感的海洋溢油检测装置。

背景技术：

遥感是指非接触的，远距离的探测技术，一般指运用传感器或遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理和分析与应用的一门科学和技术，遥感从字面上来看，可以简单理解为遥远的感知，泛指一切无接触的远距离的探测，从现代技术层面来看，“遥感”是一种应用探测仪器，使用空间运载工具和现代化的电子、光学仪器，探测和识别远距离研究对象的技术，遥感是指一切无接触的远距离的探测技术，运用现代化的运载工具和传感器，从远距离获取目标物体的电磁波特性，通过该信息的传输、贮存、卫星、修正、识别目标物体，最终实现其功能（定时、定位、定性、定量）。

石油是宝贵的矿物资源和能源，人类赋予它“工业的血液”“液体的金子"的美誉，为了从地球的深处开采出石油，科学家们绞尽脑汁，为了争夺石油，有些国家不惜发动战争，石油在人类的社会生活中扮演了极其重要的角色，然而，如今石油对海洋的污染却成了海洋遭受的最严重的污染，这些污染主要是由石油工业和拆船业废水排放，石油运输船只的清洗，意外事故以及在海上采油引起的，它不仅破坏了滨海风景，还严重危害海洋生物。

海水溢油灾害一旦发生就会直接危害海洋生态环境，由于海水的流动性较大，导致海水中油膜厚度以及溢油量难以检测，传统技术根据海水中油膜的色调对油膜厚度进行估算，容易造成检测结果不够精确的问题，影响后续海洋的发展环境。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于遥感的海洋溢油检测装置，解决了由于海水的流动性较大，导致海水中油膜厚度以及溢油量难以检测，传统技术根据海水中油膜的色调对油膜厚度进行估算，保密性提高，容易造成检测结果不够精确的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于遥感的海洋溢油检测装置，包括遥感系统，所述遥感系统包括计算单元，所述计算单元的输入端通过导线与数据接收单元的输出端电性连接，且数据接收单元的输入端通过导线与油膜识别提取单元的输出端电性连接，所述数据接收单元的输入端通过导线与反射率光谱数据发送模块的输出端电性连接，所述油膜识别提取单元包括图像数据获取模块，所述图像数据获取模块的输出端通过导线与预处理模块的输入端电性连接，且预处理模块的输出端通过导线与溢油信息提取模块的输入端电性连接，所述溢油信息提取模块的输出端通过导线与波段选取模块的输入端电性连接，且波段选取模块的输出端通过导线与自定义计算模块的输入端电性连接。

优选的，所述自定义计算模块的输出端通过导线与灰度图像构建模块的输入端电性连接，且灰度图像构建模块的输出端通过导线与溢油区域划分模块的输入端电性连接。

优选的，所述计算单元的输出端通过导线与信息存储器的输入端电性连接，且信息存储器的输入端通过导线与加密单元的输出端电性连接。

优选的，所述加密单元的输入端通过导线与密码设置模块的输出端电性连接，所述加密单元通过无线与安全认证模块实现双向连接。

优选的，所述安全认证模块的输入端通过导线与显示终端的输出端电性连接，所述显示终端通过无线与无线传输模块实现双向连接。

优选的，所述无线传输模块的输入端通过导线与信息提取模块的输出端电性连接，且信息提取模块通过无线与计算单元实现双向连接。

优选的，所述加密单元包括存储模块、开启模块和锁定模块。

优选的，所述计算单元包括油膜厚度计算模块和溢油量计算模块。

（三）有益效果

本发明提供了一种基于遥感的海洋溢油检测装置。具备以下有益效果：

（1）、该基于遥感的海洋溢油检测装置，通过底板的顶部固定连接有容器，底板的顶部且位于容器的两侧均固定连接有竖板，两个竖板相对一侧的顶部均通过连接架固定连接有光源灯，底板的顶部且位于容器的背面固定连接有固定板，且固定板正面的顶部通过连接块固定连接有光谱仪探头，底板的顶部且位于容器背面的一侧固定连接有光谱仪，光谱仪探头通过光纤与光谱仪电连接，容器的正面刻有刻度，遥感系统包括计算单元，计算单元的输出端通过导线与输出单元的输入端电性连接，计算单元的输入端通过导线与油膜识别提取单元的输出端电性连接，计算单元的输入端通过导线与数据接收单元的输出端电性连接，数据接收单元的输入端通过导线与反射率光谱数据发送模块的输出端电性连接，所述加密单元的输入端通过导线与密码设置模块的输出端电性连接，所述加密单元通过无线与安全认证模块实现双向连接，所述安全认证模块的输入端通过导线与显示终端的输出端电性连接，所述显示终端通过无线与无线传输模块实现双向连接，可实现利用溢油和海水在不同电磁波波段的反射或辐射的差异来监测溢油，在影像上表现为灰度值的差别，不仅可以有效区分油膜与海水，而且可根据不同油种和不同时期的油膜光谱吸收特征差异推断所泄漏油的种类与时间，从而实现基于地物光谱特征的溢油信息提取，提供了一种实时、范围广和低成本的检测方式，降低了溢油对海洋生态环境造成的破坏，同时对遥感数据进行加密存储，防止无关人员浏览以及修改，从而影响后续的正常检测工作。

（2）、该基于遥感的海洋溢油检测装置，通过加密单元的输入端通过导线与密码设置模块的输出端电性连接，加密单元通过无线与安全认证模块实现双向连接，可实现对信息存储器进行加密处理，保证了数据的安全性以及准确性。

（3）、该基于遥感的海洋溢油检测装置，通过无线传输模块的输入端通过导线与信息提取模块的输出端电性连接，且信息提取模块通过无线与计算单元实现双向连接，可实现对信息存储器内保存的计算信息进行提取，供管理人员进行查看。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明计算单元的结构原理框图；

图3为本发明油膜识别提取单元的结构原理框图；

图4为本发明加密单元的结构原理框图；

图5为本发明结构的立体图。

图中：1-遥感系统、11-反射率光谱数据发送模块、12-数据接收单元、13-油膜识别提取单元、131-图像数据获取模块、132-预处理模块、133-溢油信息提取模块、134-波段选取模块、135-自定义计算模块、136-灰度图像构建模块、137-溢油区域划分模块、14-信息存储器、15-加密单元、16-密码设置模块、17-安全认证模块、18-显示终端、19-无线传输模块、110-信息提取模块、111-计算单元、1111-油膜厚度计算模块、1112-溢油量计算模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于遥感的海洋溢油检测装置，可实现利用溢油和海水在不同电磁波波段的反射或辐射的差异来监测溢油，在影像上表现为灰度值的差别，不仅可以有效区分油膜与海水，而且可根据不同油种和不同时期的油膜光谱吸收特征差异推断所泄漏油的种类与时间，从而实现基于地物光谱特征的溢油信息提取，提供了一种实时、范围广和低成本的检测方式，降低了溢油对海洋生态环境造成的破坏，同时对遥感数据进行加密存储，防止无关人员浏览以及修改，从而影响后续的正常检测工作，包括遥感系统1，遥感系统1包括计算单元111，计算单元111包括油膜厚度计算模块1111和溢油量计算模块1112，通过油膜厚度计算模块1111和溢油量计算模块1112可分别对该溢油区域的油膜厚度以及溢油量进行计算，计算单元111的输出端通过导线与信息存储器14的输入端电性连接，且信息存储器14的输入端通过导线与加密单元15的输出端电性连接，信息存储器14是用来存储数据和指令等的记忆部件，在本专利中是对油膜厚度以及溢油量的计算结果进行存储的，信息存储器14的型号为xbox360，加密单元15的输入端通过导线与密码设置模块16的输出端电性连接，加密单元15通过无线与安全认证模块17实现双向连接，在安全认证模块17中可将输入的密码与预先设置的正确密码进行对比认证，加密单元15包括存储模块151、开启模块152和锁定模块153，存储模块151内存有预先设置好的信息存储器14密码，通过开启模块152可将信息存储器14打开，锁定模块153起到将信息存储器14锁定的功能，安全认证模块17的输入端通过导线与显示终端18的输出端电性连接，显示终端18的型号为jsled_512gb，显示终端18通过无线与无线传输模块19实现双向连接，无线传输模块19是利用无线技术进行无线传输的一种模块，它被广泛地应用于电脑无线网络，无线通讯，无线控制等领域，无线传输模块19主要由发射器，接收器和控制器组成，无线传输模块19的型号为zm2441pa08，无线传输模块19的输入端通过导线与信息提取模块110的输出端电性连接，且信息提取模块110通过无线与计算单元111实现双向连接，计算单元111的输入端通过导线与数据接收单元12的输出端电性连接，且数据接收单元12的输入端通过导线与油膜识别提取单元103的输出端电性连接，数据接收单元12的输入端通过导线与反射率光谱数据发送模块11的输出端电性连接，反射率光谱数据发送模块11是用于接收由检测装置得到的待测采样海水的油膜厚度与反射率特征指标的关系数据，并集中发送至数据接收单元12内部，数据接收单元12的型号为smec-504，计算单元111的型号为arm9，油膜识别提取单元13包括图像数据获取模块131，图像数据获取模块131接收卫星遥感的图像数据，并对其进行读取，获取标准格式的遥感图像，图像数据获取模块131的输出端通过导线与预处理模块132的输入端电性连接，且预处理模块132的输出端通过导线与溢油信息提取模块133的输入端电性连接，预处理模块132对标准格式的遥感图像进行分割处理，溢油信息提取模块133的输出端通过导线与波段选取模块134的输入端电性连接，且波段选取模块134的输出端通过导线与自定义计算模块135的输入端电性连接，溢油信息提取模块13在遥感图像中提取出海面溢油的信息，波段选取模块134根据海面的水体部分以及溢油区域的反射率差异来区分水体与溢油区的波段，自定义计算模块135的输出端通过导线与灰度图像构建模块136的输入端电性连接，且灰度图像构建模块136的输出端通过导线与溢油区域划分模块137的输入端电性连接，自定义计算模块135根据所选的波段来对自定义的参数进行计算来突出两者之间的差异，灰度图像构建模块136对根据计算得到的参数来构建灰度图像，溢油区域划分模块137进行相应的处理并提取出溢油区的区域轮廓，底板2的顶部且位于容器3的两侧均固定连接有竖板4，两个竖板4相对一侧的顶部均通过连接架5固定连接有光源灯6，光源灯6就是发光二极管（led）为发光体的光源，可实现保证光源灯6发光朝向容器3内采样海水水面的中心位置，能够保证光谱反射率数据测量的准确性，为后续的检测工作奠定了基础，底板2的顶部且位于容器3的背面固定连接有固定板7，且固定板7正面的顶部通过连接块固定连接有光谱仪探头8，底板2的顶部且位于容器3背面的一侧固定连接有光谱仪9，光谱仪探头8通过光纤10与光谱仪9电连接，光纤10是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，光谱仪9又称分光仪，广泛为认知的为直读光谱仪，以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置，它由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成，以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的长上（或扫描某一波段）进行强度测定，分为单色仪和多色仪两种。

使用时，先采样一部分待测海水，该海水为未发生溢油的海水，同时将其倒入容器3内部，将容器3周围通过遮光布进行遮挡，启动外部光源开关，使得光源灯6灯光照射在容器3水面的中心位置，通过采样器抽取1ml的实验用油，注入容器3的水面上，等待油膜完全扩散覆盖整个水面，然后测量油膜反射率光谱，重复上述步骤可继续测量上方油量为2ml、3ml、4ml、5ml…的油膜反射率光谱，然后根据体积法计算油膜厚度，结合对应测得的反射率光谱，选择反射率特征指标，建立待测采样海水的油膜厚度与反射率特征指标的关系，并将其关系数据通过发射率光谱数据发送模块12发送至遥感系统1内部，遥感系统1内部通过数据接收单元14接收反射率光谱数据，并将其发送至计算单元111内部，通过油膜识别提取单元13内部的图像数据获取模块131可接收卫星遥感的图像数据，并对其进行读取，获取标准格式的遥感图像，通过预处理模块132可对标准格式的遥感图像进行分割处理，通过溢油信息提取模块133可在遥感图像中提取出海面溢油的信息，通过波段选取模块134可根据海面的水体部分以及溢油区域的反射率差异来区分水体与溢油区的波段，通过自定义计算模块135可根据所选的波段来对自定义的参数进行计算来突出两者之间的差异，通过灰度图像构建模块136可对根据计算得到的参数来构建灰度图像，最后通过溢油区域划分模块137进行相应的处理并提取出溢油区的区域轮廓，在计算单元111内根据溢油区的区域轮廓以及油膜厚度与遥感谱段反射率指标的关系在油膜厚度计算单元111内计算出油膜的厚度，在溢油量计算模块112内部计算出溢油量，最后通过将计算结果发哦送至信息存储器14中即可，通过密码设置模块16预先设置好信息存储器14的密码，加密单元(15)获取上游输入字段的两个字节为m，对m左位移2位后进行平方运算，得到t，以n对t取模得到c，其中n为两素数的乘积；得到的输出字段c进入下一步传输，同时并发送至存储模块151内进行保存，通过锁定模块153对信息存储器14进行锁定，当需要查看信息存储器14中的信息时，通过显示终端18输入密码，通过安全认证模块17可将输入密码与存储模块151内部的密码进行安全对比，若对比正确后，则通过开启模块152将信息存储器14打开，通过信息提取模块110对信息存储器14内部的进行提取，并通过无线传输模块19发送至显示终端18上显示出来，这样就完成了整个工作。解密采用m=[kq±c(p+1)/4]>>2,k∈z.进行解密。采用非常规加密方式可以提高解密难度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。