基于北斗的海面溢油监测以及应急处理系统

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1、创新应用方案基于北斗的海面溢油监测以及应急处理系统【摘要】本项目根据北斗导航卫星定位系统、数据库系统、摄影遥感技术以及信息平台处理系统动态实时地监测海上溢油事故，并调用应急方案及时有效地处理海上溢油事故。有效地减少溢油事故对资源环境、生态平衡、渔业养殖等的破坏程度。【关键词】北斗卫星导航、北斗浮标、溢油、数据库1、项目背景1.1海面溢油现象及其原因近年来，随着海上油田的不断发掘以及对石油资源需求的不断增加，我国海洋石油工业已经取得了令人瞩目的成果，形成了渤海、东海、南海西部、南海东部等四大海洋石油基地。然而，在海上油气田开发过程中，由于涉及大量易燃、易爆等天然气体，以及石

2、油自身开采过程中的复杂性、环境的多变性和海上交通运油船事故的多发性等一系列原因，溢油风险无处不在。1.2项目目的和意义随着石油开采量和海上石油运输量的日益增长，油田、船舶溢油已是造成海洋环境污染损害的主要因素之一。特大溢油事故险情不断，几千吨的溢油事件发生概率越来越高。溢油事故不仅严重破坏生态环境、生态海洋资源和生态平衡，同时也使经济、石油资源蒙受巨大损失，此外，在一定程度上严重危害人体健康，溢油事故引起的火灾，还可能会导致海上交通瘫痪。本项目系统重在运用北斗卫星导航定位以及遥感平台等先进科技手段加强对海面溢油事故的监测力度，减轻石油溢出海面造成的一系列危害。1.3项目所

3、触及的科技水平（1）北斗卫星导航系统导航定位。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端组成【1】。其中，北斗二代导航系统能够提供快速定位服务。其开放服务在服务区提供定位精度为10米的定位服务。在中国及周边地区，由于北斗二代的5颗GEO卫星的辅助，系统能够提供CAT-1级的精度要求，最终定位精度可达到5米以内【2】。在全球范围内实现了快速定位、简短通信与精密授时三大功能。其中定位精度优于20m,授时精度优于100ns。北斗卫星区别于GPS独有的的短报文通信功能允许用户与用户、用户与地面控制中心之间进行双向数据传输。用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息，可以达到一次传

4、送达120个汉字的信息。其中新型研制的TYMD051北斗短报文通信模块是目前市场上最小的BD1模块，集成度高、功能消耗低、非常适合北斗系统大规模应用的需求。（2）利用北斗卫星浮标定位通讯技术建立溢油扩散模型。本溢油跟踪浮标通信定位系统由北斗空间卫星、网管中心和用户终端组成，系统结构图如图1所示：8图1北斗系统拓补结构①卫星终端：使用北斗指挥型用户机，可以使中心站同时监测若干个终端。浮标使用北斗嵌入式终端机，具有体积小，功能消耗低的优点。②应用方式：浮标终端按照设定的报信方式，通过北斗嵌入式终端将数据发送到北斗空间卫星，北斗卫星将数据转发到北斗地面站用户网管中心，同时转发给

5、北斗指挥型终端。③组网方案：采用点到点传输结构模式来实现通信组网方案，进行实现对浮标的监测与控制。控制中心站与远端浮标构成一点对点的传输模式。监控中心站所发出的指令或信息以通播发至所有远端浮标或单独发送到某一指定远端浮标。④电子海图：各级中心站监控平台设备电子海图，指挥机与监控平台相连接，实时将各个浮标的位置在电子海图上显示出来。⑤系统设备供电设计：为了尽量延长整个系统供电时间，采用两套供电方式，即太阳能与铅酸蓄电池交替供电。电池系统由三块太阳能板和一套铅酸蓄电池组构成，如图2所示：8图2北斗浮标结构设计⑥浮力舱设计：由于长期在海面工作，浮力舱受海水长期腐蚀跟电解质的作用

6、磨损很大，海水填充浮力舱导致浮标下沉，因此浮力舱要足够大，其中填满不吸水的泡沫，能使整个浮标漂浮在海面上，保证浮标能更长久的工作。⑦传感器连接：设置必要的传感器获取数据，传感器通过多串口卡与北斗终端相连接，直接通过接口传出相应数据，再通过多串口控制卡经过处理打包发送至北斗卫星终端，传回监控中心，最后由监控中心解包还原为需要的数据。2、实施内容与目标2.1主要研究内容、实施流程（1）建立溢油监测系统。系统由浮标、北斗卫星定位系统、溢油跟踪监测平台与遥感平台四部分组成。①浮标根据北斗激发定位指令后，设定北斗自动定位频度，进行自动定位，并向地面控制中心实时提供其所在位置的经度、

7、纬度，定位精度小于10m；②北斗卫星定位系统与浮标之间进行短报文通信、提供精确的经纬度；③溢油跟踪监测平台通过北斗卫星系统实时接收浮标的位置信息，实现对溢油位置、漂移速度、轨迹、方向的跟踪及对溢油未来走向趋势的预测；④遥感平台由航天、航空、飞艇三个遥控平台组成，连通与北斗导航定位卫星动态数据传输机制这一链路，进行点对点的数据影像传输。实现区域内各类基础信息、灾害预防及应急信息的可视化查询。（2）建立溢油应急系统和动态处理数据库。系统构建在GISServer地理信息平台之上，GIS是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的