本發(fā)明涉及一種船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是一種船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)及運(yùn)行狀況鑒定方法，屬于船用焚燒爐的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
世界貿(mào)易總量的85％均通過船舶運(yùn)輸完成，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，擔(dān)任航運(yùn)任務(wù)的船舶數(shù)量越來越多，由船舶造成的海洋環(huán)境污染日益嚴(yán)重，已占海洋環(huán)境污染的35％，船舶垃圾污染海洋的問題引起了各國政府的高度關(guān)注。按照國際海事組織規(guī)定，遠(yuǎn)洋船舶必須配備船用焚燒爐，但根據(jù)廣泛調(diào)查有不少船員圖方便或節(jié)省燃油沒有對(duì)垃圾和污油用船用焚燒爐進(jìn)行焚燒處理，而是違規(guī)把垃圾和污油倒入海，從而嚴(yán)重地污染海洋，造成海洋生態(tài)破壞和漁業(yè)損失，目前船用焚燒爐的控制系統(tǒng)對(duì)這一現(xiàn)象不能有效監(jiān)控。
2000年以來，國際海事組織對(duì)船舶安全監(jiān)控和管理進(jìn)一步加強(qiáng)，諸多大型航運(yùn)企業(yè)，如丹麥MEASK、瑞士MSC、美國APL等公司投入大量人力、物力、財(cái)力對(duì)船舶監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究，船舶遠(yuǎn)程監(jiān)控利用的傳輸通道主要有船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS(Automatic Identification System)、移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星系統(tǒng)，利用北斗的研究還不多，特別是利用北斗短報(bào)文信道傳輸文本、語音、圖片和數(shù)據(jù)的技術(shù)還不成熟。
目前，國內(nèi)外船岸一體化所采集的數(shù)據(jù)主要包括航行數(shù)據(jù)、貨物數(shù)據(jù)、機(jī)艙數(shù)據(jù)，而機(jī)艙數(shù)據(jù)主要包括主機(jī)、輔機(jī)主要數(shù)據(jù)，對(duì)船用焚燒爐的數(shù)據(jù)采集沒有先例；同時(shí)，現(xiàn)有船用焚燒爐運(yùn)行情況鑒定主要通過查閱焚燒爐燃燒記錄簿等人為主觀能做修改的記錄情況進(jìn)行判定，缺乏科學(xué)、智能、精準(zhǔn)的工況鑒定方法。最后，國內(nèi)外尚無船用焚燒爐船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)船用焚燒爐運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控尚無可行方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的報(bào)文功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)船用焚燒爐運(yùn)行情況監(jiān)控，突破了時(shí)間和空間的限制，對(duì)船用焚燒爐進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，將有效杜絕船員污染海洋環(huán)境違規(guī)行為的產(chǎn)生，同時(shí)，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的報(bào)文功能進(jìn)行船岸雙向數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控，滿足海事管理部門和船舶管理公司對(duì)船用焚燒爐監(jiān)控的需求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種船用焚燒爐的運(yùn)行狀況鑒定方法，該方法能夠根據(jù)上述船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，判斷船員是否正常使用船用焚燒爐而沒有違規(guī)向大海倒垃圾和污油。
本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)，包括船端監(jiān)控系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和岸端應(yīng)用系統(tǒng)，所述船端監(jiān)控系統(tǒng)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與岸端應(yīng)用系統(tǒng)相連；
所述船端監(jiān)控系統(tǒng)，用于采集并顯示船用焚燒爐的運(yùn)行參數(shù)和工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；
所述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，用于將船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳送給岸端應(yīng)用系統(tǒng)；
所述岸端應(yīng)用系統(tǒng)安裝在海事管理部門和船舶管理公司，具備船舶信息顯示、船岸信息處理、船用焚燒爐實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警控制處理、船上工作人員違規(guī)行為識(shí)別功能，用于供海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)人員對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
作為一種實(shí)施方案，所述船端監(jiān)控系統(tǒng)包括PLC控制器、人機(jī)交互模塊、視頻采集模塊、火焰探測(cè)器、流量傳感器和重量傳感器，所述人機(jī)交互模塊、火焰探測(cè)器、流量傳感器和重量傳感器分別與PLC控制器相連，所述人機(jī)交互模塊還與視頻采集模塊相連；
所述火焰探測(cè)器安裝在船用焚燒爐爐膛，用于探測(cè)船用焚燒爐爐膛是否有火焰，進(jìn)而控制PLC控制器內(nèi)船用焚燒爐工作時(shí)間計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)開始或中斷；
所述流量傳感器安裝在船用焚燒爐爐膛前的管路上，用于檢測(cè)送入船用焚燒爐處理的污油流量；
所述重量傳感器安裝在船用焚燒爐爐膛的投料處，用于檢測(cè)投入船用焚燒爐爐膛的固體垃圾重量；
所述視頻采集模塊安裝在船用焚燒爐的旁邊，用于采集船用焚燒爐的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，并傳送給人機(jī)交互模塊；
所述人機(jī)交互模塊，用于存儲(chǔ)并顯示視頻采集模塊傳送的船用焚燒爐的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，以及調(diào)取并顯示PLC控制器的中間存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
作為一種實(shí)施方案，所述視頻采集模塊采用攝像頭，所述人機(jī)交互模塊采用觸摸屏，所述人機(jī)交互模塊的主菜單界面有六個(gè)子菜單，分別是工作參數(shù)設(shè)定子菜單、報(bào)警控制子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單、運(yùn)行控制子菜單、船岸信息處理子菜單和檢查服務(wù)中心子菜單；
所述工作參數(shù)設(shè)定子菜單，用于對(duì)船用焚燒爐一些工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改；
所述報(bào)警控制子菜單，用于對(duì)一些報(bào)警量進(jìn)行控制；
所述實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單，用于實(shí)時(shí)顯示船用焚燒爐的部分設(shè)備的動(dòng)態(tài)和一些重要參數(shù)；
所述運(yùn)行控制子菜單，用于對(duì)船用焚燒爐的燃燒模式、工作模式進(jìn)行選擇控制，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)啟?？刂疲?/p>
所述船岸信息處理子菜單，用于對(duì)海事管理部門和船舶管理公司發(fā)送來的信息進(jìn)行顯示、保存和查詢；
所述檢查服務(wù)中心子菜單，用于進(jìn)入檢查服務(wù)中心界面，該檢查服務(wù)中心界面有四個(gè)子菜單，分別為運(yùn)行時(shí)間核查子菜單、污油處理量核查子菜單、固體垃圾處理量核查子菜單和實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單。
作為一種實(shí)施方案，所述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括北斗船載終端、北斗衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星地面站和北斗運(yùn)營服務(wù)中心，所述北斗船載終端與船端監(jiān)控系統(tǒng)相連，所述北斗衛(wèi)星分別與北斗船載終端、北斗衛(wèi)星地面站相連，所述北斗衛(wèi)星地面站通過北斗運(yùn)營服務(wù)中心與岸端應(yīng)用系統(tǒng)相連；
船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過北斗船載終端進(jìn)行加密和壓縮打包，通過北斗衛(wèi)星發(fā)送到北斗衛(wèi)星地面站，再傳送到北斗運(yùn)營服務(wù)中心，北斗運(yùn)營服務(wù)中心定時(shí)掃描，發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過解析，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，并將數(shù)據(jù)傳送到岸端應(yīng)用系統(tǒng)。
作為一種實(shí)施方案，所述岸端應(yīng)用系統(tǒng)的主界面有八個(gè)子菜單，分別為船舶信息查看子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單、運(yùn)行時(shí)間核查子菜單、污油處理量核查子菜單、固體垃圾處理量核查子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單、報(bào)警控制子菜單和船岸信息處理子菜單；
所述船舶信息查看子菜單，用于查看所監(jiān)控船舶的船名、船公司、船齡及以往檢查中的違規(guī)記錄情況；
所述實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單，用于顯示船用焚燒爐爐膛溫度、爐膛氣壓、排氣溫度的實(shí)時(shí)畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
所述運(yùn)行時(shí)間核查子菜單，用于顯示船用焚燒爐每日使用情況列表和歷史數(shù)據(jù)曲線；
所述污油處理量核查子菜單，用于顯示船用焚燒爐每日污油處理量列表和歷史數(shù)據(jù)曲線；
所述固體垃圾處理量核查子菜單，用于顯示船用焚燒爐每日固體垃圾處理量列表及歷史曲線；
所述實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單，用于顯示船用焚燒爐的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；
所述報(bào)警控制子菜單，用于查詢歷史報(bào)警情況及確認(rèn)報(bào)警處理；
所述船岸信息處理子菜單，用于向船端監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送信息。
本發(fā)明的另一目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
船用焚燒爐的運(yùn)行狀況鑒定方法，所述方法基于上述船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括：
S1、船端監(jiān)控系統(tǒng)采集船用焚燒爐的運(yùn)行參數(shù)和工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；
S2、船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳送給岸端應(yīng)用系統(tǒng)；
S3、海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)人員通過岸端應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
作為一種實(shí)施方案，步驟S3中，所述對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生，采用船端現(xiàn)場(chǎng)鑒定法，所述船端現(xiàn)場(chǎng)鑒定法具體為：
船舶所產(chǎn)生的垃圾包括固體垃圾和污油，固體垃圾包括固體生產(chǎn)垃圾和固體生活垃圾，如下式：
Q1＝Q2+Q3 (1)
Q2＝Q4+Q5 (2)
式(1)和(2)中：Q1為船舶垃圾總量；Q2為船舶固體垃圾量；Q3為船舶污油量；Q4和Q5分別為固體生產(chǎn)垃圾量和固體生活垃圾量；
船舶污油量由式(3)確定：
Q3＝K1*C*D (3)
式(3)中：當(dāng)主機(jī)使用需凈化的重油時(shí)，K1＝0.01；當(dāng)主機(jī)使用柴油時(shí)K1＝0.005；C為主機(jī)每日耗油量；D為主機(jī)運(yùn)行天數(shù)；
依照上面的理論依據(jù)，推算出船舶航行期間產(chǎn)生的垃圾總量：
Q6＝Q7+Q8 (4)
式(4)中：Q6為垃圾總量；Q7為已處理垃圾量；Q8為剩余垃圾量；
如果式(4)不成立，則表明船員有違規(guī)行為產(chǎn)生。
作為一種實(shí)施方案，步驟S3中，所述對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生，采用現(xiàn)場(chǎng)視頻鑒定法，所述現(xiàn)場(chǎng)視頻鑒定法具體為：
根據(jù)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，監(jiān)督船上工作人員是否按規(guī)定操作，核查船上工作人員是否向爐中投放垃圾，以及判斷投放垃圾量。
作為一種實(shí)施方案，步驟S3中，所述對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生，采用處理能力鑒定法，所述處理能力鑒定法具體為：
船用焚燒爐處理垃圾量和運(yùn)行時(shí)間成正比，如下式：
Q＝T*A (5)
式(5)中：T為船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間；A為船用焚燒爐處理能力；Q為船用焚燒爐垃圾處理量；
如果式(5)不成立，則表明船員有違規(guī)行為產(chǎn)生。
作為一種實(shí)施方案，步驟S3中，所述對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生，采用工作時(shí)間鑒定法，所述工作時(shí)間鑒定法具體為：
依統(tǒng)計(jì)規(guī)律，船用焚燒爐的工作時(shí)間是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，如下式：
式(6)中：為航行中船用焚燒爐平均每天運(yùn)行時(shí)間；Tmax為航行時(shí)，一天中船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的時(shí)間；Tmin為航行時(shí)，船用焚燒爐一天中運(yùn)行時(shí)間最短的時(shí)間；
根據(jù)式(6)，調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)判斷船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：
1、本發(fā)明利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的報(bào)文功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)船用焚燒爐運(yùn)行情況監(jiān)控，突破了時(shí)間和空間的限制，對(duì)船用焚燒爐進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，將有效杜絕船員污染海洋環(huán)境違規(guī)行為的產(chǎn)生，創(chuàng)造了海洋環(huán)境保護(hù)的新模式；同時(shí)，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)船用焚燒爐進(jìn)行監(jiān)控，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的報(bào)文功能進(jìn)行船岸雙向數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控，滿足海事管理部門和船舶管理公司對(duì)船用焚燒爐監(jiān)控的需求。
2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的船用焚燒爐運(yùn)行狀況鑒定方法有四種鑒定方式，便于檢查人員從岸端和船端監(jiān)控界面上調(diào)取的船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間、污油處理量、固體垃圾處理量、船用焚燒爐工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)和資料來判定焚燒爐工作情況；同時(shí)，海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)工作人員能夠根據(jù)船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，判斷船員是否正常使用船用焚燒爐而沒有違規(guī)向大海倒垃圾和污油。
3、本發(fā)明利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通信能力，將船用焚燒爐運(yùn)行參數(shù)傳輸至岸端，實(shí)現(xiàn)船用系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的雙向通信能力實(shí)現(xiàn)船岸通信，達(dá)到船岸一體化監(jiān)控，對(duì)船用焚燒爐的工況采用新的鑒定方式，實(shí)現(xiàn)船用焚燒爐工作情況的智能識(shí)別，填補(bǔ)了國內(nèi)船用焚燒爐監(jiān)控的空白。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理框圖。
圖3為本發(fā)明的船端監(jiān)控系統(tǒng)中人機(jī)交互模塊的主菜單界面圖。
圖4為本發(fā)明的船端監(jiān)控系統(tǒng)中人機(jī)交互模塊的檢查服務(wù)中心界面圖。
圖5為本發(fā)明的岸端應(yīng)用系統(tǒng)的主菜單界面圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例的船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下功能：
1)監(jiān)控與顯示船用焚燒爐的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)：監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集系統(tǒng)各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)并進(jìn)行顯示。
2)控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行：監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)系統(tǒng)所有運(yùn)行設(shè)備能進(jìn)行啟動(dòng)和停止的控制。
3)設(shè)置與修改系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)：監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際工作情況對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行修改，使船用焚燒爐處于最佳工作狀態(tài)。
4)監(jiān)測(cè)與處理系統(tǒng)的故障：當(dāng)監(jiān)控的參數(shù)達(dá)到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出聲音和圖像報(bào)警，以保障船用焚燒爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
5)處理船岸信息：監(jiān)控系統(tǒng)能處理船岸之間的信息交換，能對(duì)海事管理部門和船舶管理公司發(fā)送來的信息進(jìn)行顯示、保存和查詢。
如圖1和圖2所示，所述船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)包括船端監(jiān)控系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和岸端應(yīng)用系統(tǒng)，所述船端監(jiān)控系統(tǒng)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與岸端應(yīng)用系統(tǒng)相連。
一、船端監(jiān)控系統(tǒng)
所述船端監(jiān)控系統(tǒng)用于采集并顯示船用焚燒爐的運(yùn)行參數(shù)和工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，包括PLC(Programmable Logic Controller，可編輯邏輯控制器)控制器、人機(jī)交互模塊、視頻采集模塊、火焰探測(cè)器、流量傳感器和重量傳感器，所述人機(jī)交互模塊、火焰探測(cè)器、流量傳感器和重量傳感器分別與PLC控制器相連，所述人機(jī)交互模塊還與視頻采集模塊相連。
所述火焰探測(cè)器安裝在船用焚燒爐爐膛，可以探測(cè)船用焚燒爐爐膛是否有火焰，進(jìn)而控制PLC控制器內(nèi)船用焚燒爐工作時(shí)間計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)開始或中斷，計(jì)時(shí)結(jié)果送到PLC控制器的中間存儲(chǔ)器中。
所述流量傳感器安裝在船用焚燒爐爐膛前的管路上，可以檢測(cè)送入船用焚燒爐處理的污油流量，將該污油流量變成模擬電信號(hào)送入PLC控制器中，PLC控制器將模擬信號(hào)線性化并累計(jì)，放入中間存儲(chǔ)器中。
所述重量傳感器安裝在船用焚燒爐爐膛的投料處，可以檢測(cè)投入爐膛的固體垃圾重量，將該固體垃圾重量變成模擬電信號(hào)送入PLC控制器中，PLC控制器將模擬信號(hào)線性化并累計(jì)，放入中間存儲(chǔ)器中。
所述視頻采集模塊采用攝像頭，安裝在船用焚燒爐的旁邊，可以采集將船用焚燒爐的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，并傳送給人機(jī)交互模塊，便于核驗(yàn)焚燒爐工作情況。
所述PLC控制器的工作流程設(shè)計(jì)分為三種情況：污油焚燒模式、固體垃圾與污油混合焚燒模式和固體垃圾焚燒模式，MCGS(Monitor and Control Generated System)嵌入版組態(tài)軟件是昆侖通態(tài)公司開發(fā)專門針對(duì)觸摸屏的組態(tài)軟件，可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制功能。
所述人機(jī)交互模塊采用觸摸屏，可以存儲(chǔ)視頻采集模塊傳送的船用焚燒爐的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，以及調(diào)取PLC控制器的中間存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，船員可通過人機(jī)交互模塊查閱焚燒爐運(yùn)行參數(shù)，利用MCGS嵌入版組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出的主菜單界面如圖3所示，共有六個(gè)子菜單，分別是工作參數(shù)設(shè)定子菜單、報(bào)警控制子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單、運(yùn)行控制子菜單、船岸信息處理子菜單和檢查服務(wù)中心子菜單。
點(diǎn)擊工作參數(shù)設(shè)定子菜單可對(duì)船用焚燒爐一些工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改；點(diǎn)擊報(bào)警控制子菜單可對(duì)一些報(bào)警量進(jìn)行控制；點(diǎn)擊實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單可實(shí)時(shí)顯示船用焚燒爐的部分設(shè)備的動(dòng)態(tài)和一些重要參數(shù)(溫度、壓力、液位等)；點(diǎn)擊運(yùn)行控制子菜單可對(duì)船用焚燒爐的燃燒模式、工作模式進(jìn)行選擇控制，并對(duì)相關(guān)設(shè)備(風(fēng)機(jī)、泵等)進(jìn)行手動(dòng)啟?？刂?；點(diǎn)擊船岸信息處理子菜單可對(duì)海事管理部門和船舶管理公司發(fā)送來的信息進(jìn)行顯示、保存和查詢；點(diǎn)擊檢查服務(wù)中心子菜單可進(jìn)入檢查服務(wù)中心界面，如圖4所示，該檢查服務(wù)中心界面有四個(gè)子菜單，分別為運(yùn)行時(shí)間核查子菜單、污油處理量核查子菜單、固體垃圾處理量核查子菜單和實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單，檢查人員上船檢查時(shí)主要在此界面查閱相關(guān)資料從而判斷船員是否向海中傾倒垃圾和污油。
上述船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間、污油處理量、固體垃圾處理量、船用焚燒爐工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)通過PLC控制器進(jìn)行密碼鎖定，船員只能調(diào)閱顯示但不能修改，防止人為作假，相關(guān)檢查人員從從檢查服務(wù)中心界面或隨時(shí)從岸端應(yīng)用系統(tǒng)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)和資料對(duì)船用焚燒爐進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且經(jīng)過相關(guān)計(jì)算和分析，可判斷船員是否向海中傾倒垃圾和污油，從而提高監(jiān)管效果。
二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
目前船岸通信主要有以下幾種：船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，海事衛(wèi)星系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。各系統(tǒng)的比較情況如下表1所示。
表1船岸通信幾種方式比較情況
綜合各方面情況，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)適用于全球的航區(qū)的船舶且通信費(fèi)用較低，故傳輸方案選擇北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美國GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)，統(tǒng)稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2007年，我國啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2020年左右將全面建成。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要有快速定位、短報(bào)文通信和精密授時(shí)三大功能。利用北斗信道傳輸信息需要解決傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度受限問題和數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)問題，前者可用數(shù)字圖像壓縮編碼的技術(shù)解決，后者可用創(chuàng)建可靠傳輸協(xié)議解決。
所述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，用于將船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳送給岸端應(yīng)用系統(tǒng)，包括北斗船載終端、北斗衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星地面站和北斗運(yùn)營服務(wù)中心，所述北斗船載終端與船端監(jiān)控系統(tǒng)相連，所述北斗衛(wèi)星分別與北斗船載終端、北斗衛(wèi)星地面站相連，所述北斗衛(wèi)星地面站通過北斗運(yùn)營服務(wù)中心與岸端應(yīng)用系統(tǒng)相連。
船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳送給岸端應(yīng)用系統(tǒng)，并通過數(shù)字圖像壓縮編碼的技術(shù)解決傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度受限問題，并創(chuàng)建可靠傳輸協(xié)議解決數(shù)據(jù)傳輸丟包率問題，具體為：船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過北斗船載終端進(jìn)行加密和壓縮打包，通過北斗衛(wèi)星發(fā)送到北斗衛(wèi)星地面站，再傳送到北斗運(yùn)營服務(wù)中心，北斗運(yùn)營服務(wù)中心定時(shí)掃描，發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過解析，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，并將數(shù)據(jù)傳送到岸端應(yīng)用系統(tǒng)，供海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)工作人員進(jìn)行監(jiān)控使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船用焚燒爐船岸一體化監(jiān)控，有效杜絕了船員污染海洋行為的產(chǎn)生，創(chuàng)造了海洋環(huán)境保護(hù)的新模式。
三、岸端應(yīng)用系統(tǒng)
岸基應(yīng)用系統(tǒng)是以海事管理部門和船舶管理公司為服務(wù)對(duì)象，以提高船用焚燒爐監(jiān)管效率和信息化水平為目標(biāo)、以Visual Studio2008為開發(fā)平臺(tái)的遠(yuǎn)程信息管理系統(tǒng)，其安裝在海事管理部門和船舶管理公司，具備船舶信息顯示、船岸信息處理、船用焚燒爐實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警控制處理、船上工作人員違規(guī)行為識(shí)別等功能，用于供海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)人員對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)(如如船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間、污油處理量、固體垃圾處理量、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻等)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
岸基應(yīng)用系統(tǒng)的主界面如圖5所示，共有八個(gè)子菜單，分別為船舶信息查看子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單、運(yùn)行時(shí)間核查子菜單、污油處理量核查子菜單、固體垃圾處理量核查子菜單、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單、報(bào)警控制子菜單和船岸信息處理子菜單。
先選擇所需監(jiān)控的船舶，點(diǎn)擊船舶信息查看子菜單可查看所監(jiān)控船舶的船名、船公司、船齡及以往檢查中的違規(guī)記錄情況；點(diǎn)擊實(shí)時(shí)監(jiān)控子菜單可顯示船用焚燒爐爐膛溫度、爐膛氣壓、排氣溫度的實(shí)時(shí)畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊運(yùn)行時(shí)間核查子菜單可顯示船用焚燒爐每日使用情況列表和歷史數(shù)據(jù)曲線；點(diǎn)擊污油處理量核查子菜單可顯示船用焚燒爐每日污油處理量列表和歷史數(shù)據(jù)曲線；點(diǎn)擊固體垃圾處理量核查子菜單可顯示船用焚燒爐每日固體垃圾處理量列表及歷史曲線；點(diǎn)擊實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻核查子菜單可顯示顯示船用焚燒爐的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；點(diǎn)擊報(bào)警控制子菜單可查詢歷史報(bào)警情況及確認(rèn)報(bào)警處理；點(diǎn)擊船岸信息處理子菜單可向船端監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送信息。
四、船用焚燒爐的運(yùn)行狀況鑒定方法
基于上述船用焚燒爐的船岸一體化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了船用焚燒爐的運(yùn)行狀況鑒定方法，該方法包括以下步驟：
S1、船端監(jiān)控系統(tǒng)采集船用焚燒爐的運(yùn)行參數(shù)和工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻；
S2、船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳送給岸端應(yīng)用系統(tǒng)；
S3、海事管理部門或船舶管理公司的相關(guān)人員通過岸端應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
步驟S3中，所述對(duì)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、分析和判斷，從而鑒別船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生，可以采用以下四種方式：
1)船端現(xiàn)場(chǎng)鑒定法
船舶所產(chǎn)生的垃圾包括固體垃圾和污油，固體垃圾包括固體生產(chǎn)垃圾和固體生活垃圾，如下式：
Q1＝Q2+Q3 (1)
Q2＝Q4+Q5 (2)
式(1)和(2)中：Q1為船舶垃圾總量；Q2為船舶固體垃圾量；Q3為船舶污油量；Q4和Q5分別為固體生產(chǎn)垃圾量和固體生活垃圾量；固體生產(chǎn)垃圾包括船舶生產(chǎn)運(yùn)輸產(chǎn)生的包裝材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)輸大宗貨物時(shí)，每100t-150t平均產(chǎn)生1t垃圾；運(yùn)輸散裝貨物時(shí)，每100t貨物產(chǎn)生70kg垃圾。配有20-30名船員的貨船，每小時(shí)固體生活垃圾高達(dá)10kg。
船舶污油量由式(3)確定：
Q3＝K1*C*D (3)
式(3)中：當(dāng)主機(jī)使用需凈化的重油時(shí)，K1＝0.01；當(dāng)主機(jī)使用柴油時(shí)K1＝0.005；C為主機(jī)每日耗油量；D為主機(jī)運(yùn)行天數(shù)；
依照上面的理論依據(jù)，推算出船舶航行期間產(chǎn)生的垃圾總量：
Q6＝Q7+Q8 (4)
式(4)中：Q6為垃圾總量；Q7為已處理垃圾量；Q8為剩余垃圾量；
其中，Q7由流量傳感器和重量傳感器測(cè)量，可從人機(jī)交互模塊上調(diào)取，Q8結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，人為估算出；如果式(4)不成立，則表明船員有違規(guī)行為產(chǎn)生。
2)現(xiàn)場(chǎng)視頻鑒定法
根據(jù)船端監(jiān)控系統(tǒng)采集的工作過程實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，監(jiān)督船上工作人員是否按規(guī)定操作，核查船上工作人員是否向爐中投放垃圾，以及判斷投放垃圾量(大概量)。
3)處理能力鑒定法
船用焚燒爐處理垃圾量和運(yùn)行時(shí)間成正比，如下式：
Q＝T*A (5)
式(5)中：T為船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間；A為船用焚燒爐處理能力；Q為船用焚燒爐垃圾處理量；
其中，船用焚燒爐處理能力在船用焚燒爐的說明書有說明，運(yùn)行時(shí)間由PLC控制器內(nèi)計(jì)時(shí)器計(jì)算，垃圾處理量由流量傳感器和重量傳感器測(cè)量；如果式(5)不成立，則表明船員有違規(guī)行為產(chǎn)生。
4)工作時(shí)間鑒定法
依統(tǒng)計(jì)規(guī)律，船用焚燒爐的工作時(shí)間是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，如下式：
式(6)中：為航行中船用焚燒爐平均每天運(yùn)行時(shí)間；Tmax為航行時(shí)，一天中船用焚燒爐運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的時(shí)間；Tmin為航行時(shí)，船用焚燒爐一天中運(yùn)行時(shí)間最短的時(shí)間；
根據(jù)式(6)，檢查人員調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)便可判斷船員是否有違規(guī)行為產(chǎn)生。
以上四種方式各有特點(diǎn)，比較情況如表2所示，檢查人員可選用其中一種或多種綜合進(jìn)行鑒定，以提高鑒定的客觀性。
表2幾種鑒定方式比較情況
綜上所述，本發(fā)明將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用到海洋環(huán)境保護(hù)中，突破了時(shí)間和空間的限制，對(duì)船用焚燒爐進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，為船岸信息化建設(shè)開辟了一條新途徑，將有效控制船員違規(guī)污染海洋行為的產(chǎn)生，為建設(shè)智慧海洋、環(huán)保海洋奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的通信可靠性與帶寬有限等問題期待著科學(xué)工作者的解決，這樣船岸一體化監(jiān)控的建設(shè)有了可靠的通訊保障。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)日益成熟，它更將推動(dòng)我國“海洋強(qiáng)國”目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)。
以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。