本發(fā)明涉及一種船舶尾氣檢測并根據預警算法進行報警的系統(tǒng)及實現，屬于大氣污染防治及管理的信息化。

背景技術：

1、船舶，是水路運輸的重要交通工具，有著比公路運輸成本低廉、運力強大的眾多優(yōu)勢。但由于船舶運營過程中，存在燃料品質不一，燃料含硫量高的現象，會排出大量的廢氣，廢氣中的主要污染物有硫氧化物、氮氧化物、顆粒物等，這些就是造成大氣污染的根本原因，也是威脅人類健康的罪魁禍首。交通運輸部，頒布《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》，自2022年1月1日起，船舶將使用含硫量不超過0.1％m/m(1000ppm)的更清潔船用燃料，并針對違規(guī)船舶制定更嚴格的控制措施。

2、針對船舶污染防治，需要建立船舶污染尾氣的長效監(jiān)管機制，幫助行政執(zhí)法單位快速分析尾氣排放結果，準確定位嫌疑船舶，從根本上建立一體化的船舶尾氣污染排放控制檢測監(jiān)管體系。

技術實現思路

1、為了實現上述技術問題，本發(fā)明提供一種船舶尾氣檢測及濃度數據超標預警系統(tǒng)，基于先進的化學反應原理、分光光度分析、半導體傳感等先進技術，對檢測通道區(qū)域內的船舶排放尾氣中的二氧化硫氣體進行采集和檢測，檢測數據科學精準，檢測結果安全可靠，同時將檢測結果實時上傳到數據中心，并通過預警算法做智能分析校準，輸出預警計算結果，再結合視頻識別攝像頭，對可疑船舶實現自動篩查和報警。本發(fā)明遵循行業(yè)規(guī)范和標準，通過全面、系統(tǒng)地分析和挖掘重點污染船舶，建立船舶信息數據庫，為環(huán)境保護提供有效的數據支撐和保障。

2、本發(fā)明采用如下技術方案：

3、船舶尾氣檢測預警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括網絡中心、物聯設備管理中心、數據中心、船舶尾氣統(tǒng)一檢測管理平臺、指揮控制中心；其中，

4、所述網絡中心，分為互聯網和海事內網兩個部分，所述互聯網通過防火墻接入所述海事內網，主要提供系統(tǒng)升級、算法數據更新、船舶信息查詢等功能，內外網隔離。通過防火墻設置內網數據信息不能通過防火墻穿透到互聯網，保證海事內網的數據安全性，海事內網搭建無線熱點，形成海事內網無線局域網絡；

5、所述物聯設備管理中心，主要包括船舶尾氣檢測儀、動態(tài)升降滑輪組、船舶號識別攝像頭等，所述船舶尾氣檢測儀，通過無線局域網絡接入海事內網，所述動態(tài)升降滑輪組，搭載船舶尾氣檢測儀，通過升降，分別采集上開口排煙通道船舶和下開口排煙通道船舶的尾氣，所述船舶號識別攝像頭，通過無線局域網絡接入海事內網；

6、進一步的，所述船舶尾氣檢測儀，內置微型采樣泵，通過泵吸式采集氣體，內置gprs和無線傳輸兩種模式，實時遠程傳輸數據，本發(fā)明中檢測數據通過無線局域網絡，上傳至數據中心，氣體濃度單位有ppm、mg/m3兩種可以選擇，量程為0～1157ppm，分辨率達到0.1ppm；

7、更進一步的，所述船舶號識別攝像頭，自動識別船舶的imo識別碼(internationalmaritime?organization)，即國際海事組織識別碼，船舶的imo識別碼一般在船尾或船體中部左舷和右舷的最深核定載重線以上，或上層建筑左舷或右舷或上層建筑正面的可見位置，在獲取船舶的imo識別號后，通過船舶信息查詢接口查詢到該船舶的詳細登記信息，匯總后統(tǒng)一上傳到數據中心；

8、所述數據中心，安裝部署在岸基控制中心，接入海事內網。數據中心從業(yè)務維度劃分主要分為兩類，一類是船舶基礎信息，主要包括船舶的imo、船主信息、船舶基本信息、航行信息等，一類是船舶尾氣檢測數據，主要包括船舶的imo、檢測時間、檢測詳細數據等。數據中心從數據頻次維度劃分主要分為兩類，一類是實時數據，主要做船舶尾氣超標預警使用，一類是歷史數據，主要用做數據分析挖掘、行政決策等；

9、進一步的，所述數據中心，提供數據存儲組件，支持關系型數據庫和非關系型數據庫的存儲，支持實時數據的快速入庫以及歷史海量數據的并發(fā)查詢；

10、更進一步的，所述數據中心，針對船舶尾氣數據、船舶信息數據、預警算法、系統(tǒng)管理等源數據，通過數據中心提供的數據交換共享組件進行統(tǒng)一抽取、清洗，實現數據元定義、數據值轉義、數據規(guī)則轉換、數據安全加密等方式實現數據標準化，并將處理后的數據以接口、庫表或者文件等形式進行共享；

11、所述船舶尾氣統(tǒng)一檢測管理平臺，安裝部署在岸基控制中心的控制pc上，接入海事內網；

12、進一步的，所述船舶尾氣統(tǒng)一檢測管理平臺，包括船舶管理、船舶信息接入管理、檢測數據接入管理、電子海圖接入管理、預警算法管理等；

13、更進一步的，所述船舶管理，主要實現嫌疑船舶管理、違規(guī)排放船舶管理，船舶列表及詳細信息；

14、更進一步的，所述船舶信息接入管理，主要調用船舶信息查詢接口，通過船舶的imo識別號，將查詢到的船舶登記信息、船舶基礎信息、船舶航行信息等做本地化存儲，方便后續(xù)查詢使用；

15、更進一步的，所述檢測數據接入管理，主要是對接船舶尾氣檢測儀設備，按照設備和數據接入規(guī)則，制定接入的數據格式和規(guī)范，存儲前端設備采集和分析的實時檢測數據，形成實時數據庫；

16、更進一步的，所述電子海圖接入管理，實現海圖的可視化，可對當前出入檢測通道內的船舶信息、軌跡等進行展示。通過對超標船舶的歷史信息進行查詢，可查看該船舶經過本檢測通道內的所有監(jiān)測點位的監(jiān)測記錄，結合尾氣檢測數值、音視頻圖像、imo船舶信息數據、尾氣排放指標數據等證據鏈條，對結果進行回溯驗證。

17、更進一步的，所述預警算法管理，所述船舶尾氣統(tǒng)一檢測管理平臺根據輸入的實時檢測出來的船舶尾氣，計算出嫌疑船舶的尾氣超標概率，并依據概率值對嫌疑船舶進行顏色標記，同時將船舶的信息數據和檢測數據匯總后，展示在指揮控制中心的指揮大屏上；

18、所述指揮控制中心，由控制pc和指揮大屏組成，所述控制pc，接入海事內網，所述指揮大屏與所述控制pc通過高清接口(hdmi)連接，實現控制pc對指揮大屏的控制和展示；

19、進一步的，所述指揮控制中心，主要根據船舶尾氣超標預警算法，展示船舶信息以及船舶實時檢測數據信息，并對違規(guī)船舶信息生成違規(guī)船舶列表，在指揮大屏滾動輪播當日尾氣超標船舶信息，點擊某條違規(guī)船舶也可以展示該船舶的詳細登記信息和實際排放數據。支持報警信息的語音播報及信息推送，違規(guī)船舶信息會推送給海事行政執(zhí)法系統(tǒng)，做行政處罰的決策依據。

20、本技術還提供船舶尾氣標準標定方法，所述方法包含以下步驟：

21、s1，船舶進入檢測通道后根據船舶的排煙通道類型，用動態(tài)升降滑輪組調整泵吸式尾氣檢測儀的高度；

22、s2，泵吸式尾氣檢測儀中含有若干套檢測設備，每套檢測設備分別含有多孔玻板吸收管、反應溶液容量瓶、比色溶液容量瓶，每套檢測設備單獨采集、反應、比色；

23、s3,多孔玻板吸收管中，通入采集泵以設定流速的采集氣體，讓尾氣充分溶于吸收液；

24、s4，采樣容器內的多孔玻板吸收管在充分吸收設定時間后，分別倒入對應相連接的反應容器中，除去氮氧化物、臭氧的干擾，分解二氧化硫；

25、s5,反應容量瓶充分反應設定時間后，再分別倒入對應相連接的比色容器中，恒溫水浴，形成紫紅色化合物，方分光光度計以蒸餾水為參量測定吸光度；

26、s6，根據朗伯比爾定律，溶液的吸光度a＝lgi0/it，其中，it/i0稱為溶液的透射比，用t表示，即：a＝lgi0/it＝lg(1/t)；

27、s7，校正后，形成以各比色管的吸光度為縱坐標，二氧化硫質量為橫坐標的標準曲線，查標準曲線得出二氧化硫質量；

28、s8，根據檢測數據的系列值求導線性回歸方程；

29、s9，根據所述導線性回歸方程計算得到吸光度的最大值，將所述吸光度的最大值時的船舶尾氣認為是船舶尾氣的最大值。

30、基于上述發(fā)明的技術方案，本發(fā)明與現有技術方案相比具有如下技術優(yōu)點：

31、1、本發(fā)明中的尾氣檢測儀采用內置校準及可見光波長鎖定光度計、測溫計、壓強計，確保測量精度的高精準性，相比較傳統(tǒng)的尾氣檢測設備，可以更多地吸收煙羽實際排放檢測量，可至少覆蓋50米的檢測通道，響應時間100毫秒，預警時間30分鐘。

32、2、很多地方的行政執(zhí)法還是采用傳統(tǒng)的登船檢查作業(yè)的方式，效率低下且過程繁瑣，本發(fā)明中的實時在線檢測方法，從船舶進入檢測通道，到船舶離開檢測通道，平均僅需5分鐘，隨后即可通過檢測數據，快速測算出船舶的燃油硫含量，從而讓進一步的登船檢查作業(yè)變得更有針對性，整個檢測過程無人化，從而減少了執(zhí)法人員的工作量、提高了執(zhí)法過程的工作效率。

33、3、本發(fā)明中采用的船舶尾氣超標預警算法，基于生態(tài)環(huán)境部的國標標準，將船舶尾氣排放濃度的計算過程做了詳細的推演，并充分考慮風力、距離、高度等對尾氣擴散的影響，科學合理地設置預警臨界值。

34、4、本發(fā)明中積累的大量實時檢測數據、船舶信息數據、算法測算數據、預警報警數據等，都將做為建立船舶尾氣污染排放數據中心，可為海事業(yè)務的開展提供重要數據支撐，從而為制定船舶尾氣污染排放標準提供決策依據。