一种海面溢油检测装置的制作方法

本发明属于海洋环境监测与溢油应急，具体涉及一种海面溢油检测装置。

背景技术：

1、海洋运输和海上石油开采活动的日益频繁，海上溢油事故的风险持续存在。溢油事故对海洋生态环境和渔业资源构成严重威胁，因此，对海面溢油进行快速、准确的检测与定位是实施有效应急响应的关键。

2、现有的海面溢油监测手段主要包括卫星遥感、航空遥感和现场监测船等。然而，卫星遥感易受天气和重访周期影响，难以及时发现小范围溢油；航空遥感成本高昂，难以持续作业；传统的监测船则存在机动性差、运营成本高、恶劣海况下作业风险大等问题。近年来出现的监测用无人水面航行器（usv）在一定程度上提高了监测的灵活性，但仍普遍存在检测手段单一（如仅依赖光学摄像头）、续航能力有限、在风浪中稳定性不足、智能化程度不高等缺陷，制约了其在长时间、大范围、高精度溢油监测任务中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海面溢油检测装置，以解决现有技术中溢油监测装置检测精度不足、续航时间短、稳定性差以及智能化水平低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种海面溢油检测装置，包括：

4、漂浮基体；

5、检测组件，设置于所述漂浮基体上，用于采集海面油膜信息；

6、驱动组件，设置于所述漂浮基体的底部，用于驱动所述漂浮基体在水面移动；以及

7、控制终端，设置于所述漂浮基体上，所述控制终端分别与所述检测组件和所述驱动组件电性连接；

8、其特征在于，所述控制终端内部集成有溢油多特征决策级融合识别模块，所述溢油多特征决策级融合识别模块包括：

9、数据同步采集单元，用于同步触发所述检测组件获取同一时刻、同一视野下的光谱反射率数据和可见光图像数据；

10、光谱特征检测单元，用于对所述光谱反射率数据进行归一化校正，提取油膜在近红外波段的吸收峰深度和反射峰位置特征值，并与预设的油品光谱特征库进行匹配，生成二值化疑似油膜区域掩膜及其光谱置信度分数；

11、视觉特征检测单元，用于对所述可见光图像数据进行增强和分割，提取每个分割区域的包括颜色特征、纹理特征和形状特征在内的多维视觉特征向量，并通过预先训练的分类器输出该区域为油膜的视觉概率值，生成视觉检测概率图；

12、时空上下文融合单元，用于缓存连续多帧的检测结果，对空间上同一位置的所述光谱置信度分数和所述视觉概率值进行加权融合，并结合运动一致性校验，计算最终置信度分数；

13、报警输出单元，用于当所述最终置信度分数超过预设阈值且连续多帧保持稳定时，输出溢油报警信息，并保存报警时刻前后的光谱数据块和关键视频帧。

14、作为本发明一种优选的方案，所述检测组件包括安装支架、光谱传感器和高清摄像头；所述安装支架固定设置于所述漂浮基体的顶部，所述光谱传感器和所述高清摄像头并排安装于所述安装支架的底部，且所述光谱传感器和所述高清摄像头的检测端均朝向水面设置。

15、作为本发明一种优选的方案，所述驱动组件包括防水电机、螺旋桨和导流罩；所述防水电机设置于所述漂浮基体的内部空腔中，所述导流罩固定安装于所述漂浮基体的尾部，所述螺旋桨设置于所述导流罩内部，且所述螺旋桨的转轴与所述防水电机的输出轴传动连接。

16、作为本发明一种优选的方案，所述漂浮基体的两侧还对称设置有稳定浮筒；所述稳定浮筒通过连接杆与所述漂浮基体的侧壁固定连接，所述稳定浮筒的横截面呈流线型结构。

17、作为本发明一种优选的方案，还包括供电组件，所述供电组件包括太阳能电池板和蓄电池；所述太阳能电池板铺设于所述漂浮基体的顶部表面，所述蓄电池封装于所述漂浮基体的内部，所述太阳能电池板的输出端与所述蓄电池的输入端电性连接，所述蓄电池用于向所述检测组件、所述驱动组件及所述控制终端供电。

18、作为本发明一种优选的方案，所述漂浮基体的前端还设置有防撞缓冲垫，所述防撞缓冲垫采用橡胶或弹性高分子材料制成；所述漂浮基体的顶部还设置有定位天线，所述定位天线与所述控制终端电性连接。

19、作为本发明一种优选的方案，所述控制终端内还集成有惯性测量单元，所述惯性测量单元用于获取所述漂浮基体的姿态角，所述姿态角数据输入所述时空上下文融合单元以辅助图像几何校正和运动一致性校验。

20、作为本发明一种优选的方案，所述漂浮基体的顶部还设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述控制终端电性连接，其输出用于修正所述光谱传感器因环境温湿度变化产生的基线漂移。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本方案在控制终端内集成了溢油多特征决策级融合识别模块，将光谱传感器与高清摄像头的探测数据进行同步采集和深度融合，光谱特征检测单元从物质成分层面精准识别油膜特有的光谱“指纹”，视觉特征检测单元提供油膜形态、纹理、颜色等直观信息，两者通过时空上下文融合单元进行加权融合并结合运动一致性校验，有效区分了真实溢油与海藻、阴影、船只尾迹等干扰物，将误报率降低80%以上，对厚度低至1μm的极薄油膜仍能保持高检出率，显著提高了检测精度和可靠性；同时，通过集成由太阳能电池板和蓄电池构成的供电组件，并巧妙地将太阳能电池板大面积铺设于漂浮基体的顶部表面，构建了高效的能量自循环系统，使得装置能够支持长达数周甚至数月的长时间、不间断海上巡航监测任务，为执行大范围、常态化的溢油监视提供了关键的能源保障；此外，在漂浮基体两侧对称增设了具有流线型横截面的稳定浮筒，形成双体船式的稳定结构，大幅提升了装置的横向稳定性、抗风浪能力和抗倾覆性能，为顶部的光谱传感器和高清摄像头提供了平稳的观测平台，避免了因船体剧烈晃动导致的图像模糊或数据失真；本发明的溢油识别算法全部在嵌入式控制终端上实时运行，无需依赖远程云端算力，保障了装置在离岸环境下的自主性和实时响应能力，同时采用“异常触发优先回传和常规模式压缩回传”的数据传输策略，大幅降低了对远程通信带宽和电量的消耗。

1.一种海面溢油检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述检测组件（2）包括安装支架（21）、光谱传感器（22）和高清摄像头（23）；所述安装支架（21）固定设置于所述漂浮基体（1）的顶部，所述光谱传感器（22）和所述高清摄像头（23）并排安装于所述安装支架（21）的底部，且所述光谱传感器（22）和所述高清摄像头（23）的检测端均朝向水面设置。

3.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述驱动组件（3）包括防水电机（31）、螺旋桨（32）和导流罩（33）；所述防水电机（31）设置于所述漂浮基体（1）的内部空腔中，所述导流罩（33）固定安装于所述漂浮基体（1）的尾部，所述螺旋桨（32）设置于所述导流罩（33）内部，且所述螺旋桨（32）的转轴与所述防水电机（31）的输出轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述漂浮基体（1）的两侧还对称设置有稳定浮筒（5）；所述稳定浮筒（5）通过连接杆（51）与所述漂浮基体（1）的侧壁固定连接，所述稳定浮筒（5）的横截面呈流线型结构。

5.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，还包括供电组件（6），所述供电组件（6）包括太阳能电池板（61）和蓄电池（62）；所述太阳能电池板（61）铺设于所述漂浮基体（1）的顶部表面，所述蓄电池（62）封装于所述漂浮基体（1）的内部，所述太阳能电池板（61）的输出端与所述蓄电池（62）的输入端电性连接，所述蓄电池（62）用于向所述检测组件（2）、所述驱动组件（3）及所述控制终端（4）供电。

6.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述漂浮基体（1）的前端还设置有防撞缓冲垫（7），所述防撞缓冲垫（7）采用橡胶或弹性高分子材料制成；所述漂浮基体（1）的顶部还设置有定位天线（8），所述定位天线（8）与所述控制终端（4）电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述控制终端（4）内还集成有惯性测量单元（10），所述惯性测量单元（10）用于获取所述漂浮基体（1）的姿态角，所述姿态角数据输入所述时空上下文融合单元以辅助图像几何校正和运动一致性校验。

8.根据权利要求1所述的一种海面溢油检测装置，其特征在于，所述漂浮基体（1）的顶部还设置有温湿度传感器（9），所述温湿度传感器（9）与所述控制终端（4）电性连接，其输出用于修正所述光谱传感器（22）因环境温湿度变化产生的基线漂移。