本實(shí)用新型涉及二氧化硫檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置。

背景技術(shù)：

船舶主要使用燃料油(也稱渣油或重油)作為動(dòng)力、電力和供熱能源。船用燃料油是煉油的殘余物，具有雜質(zhì)含量高的特點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料燃燒后，燃料油中的硫雜質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?，主要包括二氧化硫，二氧化硫排放到大氣中，?huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。目前，對(duì)于船舶排放廢氣的監(jiān)管主要是通過對(duì)船舶使用燃油監(jiān)管來實(shí)現(xiàn)。常用的方法是對(duì)來往船舶船用燃油進(jìn)行抽查，這種方法耗費(fèi)大量人力物力，效率極低。有研究機(jī)構(gòu)采用紫外成像遙測的方法，通過在距離船舶一定距離的位置通過紫外成像方法對(duì)二氧化硫進(jìn)行遙測，這樣的檢測手段只能在日間且光線較充足的天氣條件下進(jìn)行，在夜間或者天氣惡劣時(shí)會(huì)受到較大程度的干擾，檢測結(jié)果不穩(wěn)定，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，檢測過程繁瑣，不能滿足準(zhǔn)確的二氧化硫檢測需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置，可以解決上述問題。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：

一種基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置，包括：無人飛行器和二氧化硫檢測裝置，所述二氧化硫檢測裝置通過線纜與所述無人飛行器相連接，其中：

所述無人飛行器包括定位模塊，當(dāng)所述定位模塊確定所述無人飛行器到達(dá)預(yù)設(shè)位置時(shí)，生成啟動(dòng)信號(hào)；

所述二氧化硫檢測裝置接收到所述啟動(dòng)信號(hào)后開始二氧化硫檢測；

所述二氧化硫檢測裝置包括：光源、開放氣室、光譜儀和數(shù)據(jù)處理模塊，其中：

所述光源設(shè)置在所述開放氣室的一側(cè)，用于生成檢測光束，并將所述檢測光束傳導(dǎo)至所述開放氣室；

所述開放氣室用于容納待檢測氣體；

所述光譜儀設(shè)置在所述開放氣室外，與所述光源相對(duì)的一側(cè)，用于接收通過所述開放氣室后的檢測光束，獲取所述檢測光束的光譜信息；

所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述光譜儀相連接，用于根據(jù)所述光譜信息獲取所述待檢測氣體中的二氧化硫組分的含量。

進(jìn)一步的，還包括：

數(shù)據(jù)傳輸模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于將檢測得到的二氧化硫含量數(shù)據(jù)傳輸至相關(guān)聯(lián)的接收裝置。

進(jìn)一步的，還包括：

電源模塊，用于向所述光源、光譜儀、數(shù)據(jù)處理電路供電。

優(yōu)選地，所述光源為具有連續(xù)光譜的紫外光源。

進(jìn)一步的，還包括：

設(shè)置在所述光源與所述開放氣室之間的光束準(zhǔn)直鏡，用于對(duì)所述檢測光束進(jìn)行準(zhǔn)直，并將準(zhǔn)直后的檢測光束傳導(dǎo)至所述開放氣室。

進(jìn)一步的，還包括：

設(shè)置在所述開放氣室與所述光譜儀之間的光束會(huì)聚鏡，用于將通過所述開放氣室的檢測光束會(huì)聚后傳導(dǎo)至所述光譜儀。

優(yōu)選地，所述光源的光譜范圍為280nm至320nm。

優(yōu)選地，所述光源為紫外LED燈。

優(yōu)選地，所述光源為脈沖氙燈

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括嵌入式主機(jī)、高速處理電路和存儲(chǔ)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本申請實(shí)施例中，無人飛行器上的定位系統(tǒng)在確定無人飛行器飛行到預(yù)設(shè)位置時(shí)，可以生成啟動(dòng)信號(hào)，二氧化硫檢測裝置在接收到啟動(dòng)信號(hào)后自動(dòng)開始檢測，可以直接在船舶廢氣排放的煙羽中進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果更貼近實(shí)際數(shù)值。并且二氧化硫檢測裝置通過設(shè)置可以主動(dòng)發(fā)出光線的光源，而不采用環(huán)境光作為檢測光束，在二氧化硫檢測的過程中，不會(huì)受到環(huán)境光的影響，可以全天候的進(jìn)行檢測，使用范圍更廣泛。并且使用開放氣室，省去氣泵和氣體吸收池等部件，結(jié)構(gòu)更簡單，工作效率更高。通過分析二氧化硫的光譜信息確定氣體組分的含量，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，不會(huì)受到廢氣中煙塵或水汽的干擾。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置的示意圖。

圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的二氧化硫檢測裝置的示意圖。

圖3為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置的工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

船舶燃料中的硫主要轉(zhuǎn)化為二氧化硫，二氧化硫排放到會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在世界范圍內(nèi)，船舶已經(jīng)成為各大港口城市的主要大氣污染源之一。為了改善船舶硫化物排放對(duì)環(huán)境的影響，國際海事組織批準(zhǔn)了MARPOL73/78的新增附則，即附則VI《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》，附則要求從2012年1月1日起，船舶所用燃料油的硫含量從原來的4.5％降低至3.5％，且在排放控制區(qū)內(nèi)，從2010年7月1日起船舶燃料油硫含量不能超過1％，2015年1月1日以后，不能超過0.1％。我國也在珠三角、長三角、環(huán)渤海(京津冀)水域設(shè)立船舶排放控制區(qū)，2016年1月1日起實(shí)施，嚴(yán)格控制船舶硫化物的排放，改善我國沿海和沿河區(qū)域特別是港口城市的環(huán)境空氣質(zhì)量。隨著船舶硫化物排放控制的實(shí)施，十分迫切需要相應(yīng)的監(jiān)管手段。

有鑒于此，本申請實(shí)施例提供了一種基于無人飛行器平臺(tái)的船舶廢氣二氧化硫檢測裝置，如圖1包括：無人飛行器100和二氧化硫檢測裝置200，所述二氧化硫檢測裝置通過線纜與所述無人飛行器相連接，其中：所述無人飛行器包括定位模塊101，當(dāng)所述定位模塊101確定所述無人飛行器100到達(dá)預(yù)設(shè)位置時(shí)，生成啟動(dòng)信號(hào)；所述二氧化硫檢測裝置200接收到所述啟動(dòng)信號(hào)后開始二氧化硫檢測；如圖2所示，二氧化硫檢測裝置200包括光源201、開放氣室202、光譜儀203和數(shù)據(jù)處理模塊204。

定位模塊101可以采用GPS定位系統(tǒng)，通過無人飛行器傳回的圖像進(jìn)行預(yù)設(shè)位置的確定，無人飛行器根據(jù)預(yù)設(shè)位置的具體坐標(biāo)信息及當(dāng)前位置，確定飛行軌跡，并飛行到預(yù)設(shè)位置，生成一啟動(dòng)信號(hào)，使二氧化硫檢測裝 置開始檢測。

光源201設(shè)置在所述開放氣室202的一側(cè)，用于生成檢測光束，并將所述檢測光束傳導(dǎo)至所述開放氣室202。在本申請實(shí)施例中，光源201可以采用具有連續(xù)光譜的紫外光源201，可以發(fā)出紫外光束，紫外檢測光束經(jīng)過開放氣室202內(nèi)的氣體吸收后，進(jìn)入到光譜儀203，光譜儀203可以對(duì)檢測光束進(jìn)行解析，獲取檢測光束的光譜信息。

本申請實(shí)施例中的光源201采用了主動(dòng)光源201，不會(huì)受到環(huán)境光照的影響，可以實(shí)現(xiàn)全天候的檢測，即使在夜間或天氣惡劣的環(huán)境中仍然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硫的檢測，使得檢測結(jié)果不會(huì)受到環(huán)境中雜光的影響，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確。

在本申請實(shí)施例中，開放氣室202用于容納待檢測氣體，開放氣室202可以直接暴露在待檢測氣體中，無需通過氣泵或者吸收池對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)處理，通過開放氣室202直接對(duì)其內(nèi)部的二氧化硫進(jìn)行檢測即可，結(jié)構(gòu)更加簡單。

光譜儀203設(shè)置在所述開放氣室202外，與所述光源201相對(duì)的一側(cè)，用于接收通過所述開放氣室202后的檢測光束，獲取所述檢測光束的光譜信息。在本申請實(shí)施例中，光譜儀203可以采用紫外差分吸收光譜法進(jìn)行光譜信息的解析處理，通過這樣的處理方法，不會(huì)受到氣體中的水汽、煙塵等雜質(zhì)的影響，檢測結(jié)果更為精確。

在二氧化硫的檢測過程中，由于廢氣中可能包含復(fù)雜的不同氣體，還可能包括煙塵顆粒物、水汽等雜質(zhì)，現(xiàn)有的檢測手段非常容易受到其它雜質(zhì)的影響，導(dǎo)致檢測結(jié)果與實(shí)際情況誤差較大，不能正確檢測廢氣當(dāng)中的二氧化硫含量，給二氧化硫的檢測和監(jiān)管帶來不便。本申請中采用紫外差 分吸收光譜法，利用特定波段差分吸光度與廢氣中二氧化硫濃度的正相關(guān)關(guān)系，對(duì)被測差分吸光度進(jìn)行最小二乘法分析獲取氣體中二氧化硫的濃度信息。

數(shù)據(jù)處理模塊204與所述光譜儀203相連接，用于根據(jù)所述光譜信息獲取所述待測廢氣中二氧化硫的含量。數(shù)據(jù)處理模塊204可以根據(jù)光譜儀203解析得到的光譜信息分析光譜信息中二氧化硫的含量。

利用本申請實(shí)施例提供的二氧化硫檢測裝置，可以檢測船舶排放廢氣中的二氧化硫的含量。二氧化硫檢測裝置通過搭載無人飛行器平臺(tái)，飛行至船舶排放的煙羽中，使開放氣室202完全浸入到船舶排出的廢氣當(dāng)中，通過光譜儀203接收經(jīng)過開放氣室202吸收的紫外檢測光束，并解析檢測光束的光譜信息，分析出廢氣當(dāng)中二氧化硫的含量，從而確定船舶的二氧化硫排放是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，利用本申請實(shí)施例中的二氧化硫檢測裝置同樣可以檢測其他場合排放的二氧化硫。

在本申請實(shí)施例中，如圖3所示，無人飛行器上的定位系統(tǒng)在確定無人飛行器飛行到預(yù)設(shè)位置時(shí)，可以生成啟動(dòng)信號(hào)，二氧化硫檢測裝置在接收到啟動(dòng)信號(hào)后自動(dòng)開始檢測，可以直接在船舶廢氣排放的煙羽中進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果更貼近實(shí)際數(shù)值。并且二氧化硫檢測裝置通過設(shè)置可以主動(dòng)發(fā)出光線的光源201，而不采用環(huán)境光作為檢測光束，在二氧化硫檢測的過程中，不會(huì)受到環(huán)境光的影響，可以全天候的進(jìn)行檢測，使用范圍更廣泛。并且使用開放氣室202，省去氣泵和氣體吸收池等部件，結(jié)構(gòu)更簡單，工作效率更高。通過分析廢氣的光譜信息確定二氧化硫的含量，檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，不會(huì)受到廢氣中煙塵或水汽的干擾。

更進(jìn)一步的，還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊205，數(shù)據(jù)傳輸模塊205與所述數(shù)據(jù)處理模塊204相連接，用于將檢測得到的二氧化硫含量數(shù)據(jù)傳輸至相關(guān)聯(lián) 的接收裝置。通過設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸模塊205還可以將檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送到其他接收裝置上。本申請實(shí)施例中的二氧化硫檢測模塊的工作場景可能會(huì)遠(yuǎn)離操控人員的視線，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊205將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮昭b置上，操控人員通過接收裝置就可以實(shí)時(shí)的了解到二氧化硫檢測裝置檢測得到的數(shù)據(jù)。

如上所述，無人飛行器飛行至需要檢測的船舶廢氣附近，設(shè)定船舶廢氣內(nèi)為預(yù)設(shè)位置，無人飛行器上的定位模塊確定已飛行至預(yù)設(shè)位置，則生成啟動(dòng)信號(hào)，二氧化硫檢測裝置200即根據(jù)該啟動(dòng)信號(hào)開始工作，通過數(shù)據(jù)處理模塊204得到二氧化硫的含量數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)傳輸模塊205傳輸至接收設(shè)備上，操控人員就可以通過接收到的數(shù)據(jù)了解到二氧化硫的含量。在一些人員不便到達(dá)現(xiàn)場的廢氣檢測環(huán)境中，可以更方便的及時(shí)了解二氧化硫的含量信息。

另外，還包括電源模塊206，用于向所述光源201、光譜儀203、數(shù)據(jù)處理電路供電。電源模塊206可以采用充電電池，為整個(gè)裝置的正常工作提供電能。

另外，還可以設(shè)置光束準(zhǔn)直鏡207和光束會(huì)聚鏡208，對(duì)檢測光束的光路進(jìn)行調(diào)整，光束準(zhǔn)直鏡207設(shè)置在所述光源201與所述開放氣室202之間，用于對(duì)所述檢測光束進(jìn)行準(zhǔn)直，并將準(zhǔn)直后的檢測光束傳導(dǎo)至所述開放氣室202；光束會(huì)聚鏡208設(shè)置在所述開放氣室202與所述光譜儀203之間，用于將通過所述開放氣室202的檢測光束會(huì)聚后傳導(dǎo)至所述光譜儀203。

優(yōu)選的，所述光源的光譜范圍為280至320nm。所述光源201為紫外LED燈或者脈沖氙燈。

所述數(shù)據(jù)處理模塊204包括嵌入式主機(jī)、高速處理電路和存儲(chǔ) 器。高速處理電路實(shí)時(shí)快速處理采集數(shù)據(jù)，獲取船舶排放二氧化硫中二氧化硫含量信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括但不限于標(biāo)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)及檢測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。其中，存儲(chǔ)器可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序，所述在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本實(shí)用新型實(shí)施例任一實(shí)施例揭示的流過程定義的服務(wù)器所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器中，或者由處理器實(shí)現(xiàn)。

處理器可能是一種集成電路芯片，具有信號(hào)的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本實(shí)用新型實(shí)施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

通過在無人飛行器上設(shè)置可伸縮線纜，在無人飛行器處理飛行狀態(tài)時(shí)可以控制可伸縮線纜的長度，無人飛行器上可以設(shè)置卷筒，可伸縮線纜的一端固定在卷筒上，通過控制卷筒的旋轉(zhuǎn)控制線纜的長度。在使用過程中，控制無人飛行器飛行到檢測地點(diǎn)，控制可伸縮線纜伸出，將二氧化硫傳感器置于待檢測廢氣煙羽當(dāng)中，進(jìn)而開始二氧化硫的檢測作業(yè)。這樣的檢測方式，使得二氧化硫傳感器能夠進(jìn)入到廢氣排放的第一現(xiàn)場進(jìn)行檢測，檢 測結(jié)果更貼近實(shí)際情況，測量數(shù)值也更為精確。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的。

另外，在本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用 新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。