船舶尾气监测系统

技术领域

本申请涉及船舶污染治理技术领域，尤其是涉及一种船舶尾气监测系统。

背景技术

目前，船舶主要靠前处理方法和后处理方法来确保船舶尾气排放达标；其中，前处理方法如：通过控制船舶加油的燃油含硫量来控制硫氧化物排放，或通过船用柴油机优化设计、在设计阶段通过产品出厂前的台架试验测量氮氧化物排放量来控制船舶氮氧化物排放等。

后处理方法如：通过在船上加装选择性催化还原装置SCR来处理船舶尾气使其排放的氮氧化物达标，或通过加装尾气处理系统EGCS来使其硫氧化物排放达标。

但是，市场上对船舶尾气进行排放监测相对匮乏，实验室的气体检测装置难以满足船舶现场实时检测，相关海事监管方也只是通过核查船舶加油单中的硫含量、或船舶柴油机出厂试验时氮氧化物测试报告来“被动”检查船舶，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了能更好的满足对船舶排放尾气的监管，本申请提供一种船舶尾气监测系统。

本申请提供船舶尾气监测系统，采用如下的技术方案：

一种船舶尾气监测系统，包括：

废气采样管，其用于对船舶柴油机排气管排放的废气进行采样；

气体收集装置，其包括气体抽吸单元与气体预处理单元，分别用于抽吸收集样气以及预处理样气；

氮氧化物气体检测装置，用于检测样气中的氮氧化物含量；

硫氧化物气体检测装置，用于检测样气中的硫氧化物含量；

显示单元，其用于显示有害气体的参数；

控制单元，其分别电连接于气体收集装置、氮氧化物气体检测装置、硫氧化物气体检测装置以及显示单元；

其中，控制单元包括：

当接收有用户输入的需求信息，则输出预设的气体收集动作控制指令；

获取样气经预处理后的参数；

若参数符合有害气体检测触发条件，则分别执行预设的氮氧化物气体检测流程与硫氧化物气体检测流程；

基于氮氧化物气体检测流程的检测结果与硫氧化物气体检测流程的检测结果，输出预设的有害气体结果参数显示控制指令。

可选的，还包括信号发射单元，所述信号发射单元电连接于控制单元与显示单元；

所述信号发射单元配置为：

当接收有氮氧化物气体检测装置和/或硫氧化物气体检测装置输出的检测数据时，则通过连接船上预设的卫星网络，将气体检测参数发送至岸上管理公司的数据平台。

可选的，还包括航空器，所述航空器用于搭载系统且电连接于控制单元；

其中，所述航空器配置为：

当预先安装的远程操控软件处于使用状态，则通过远程操控软件控制航空器飞行至港口或航道内，监测港口或航道中的船舶尾气中有害气体参数。

可选的，监测无船舶区域的大气排放中有害气体参数，若港口或航道中的船舶尾气中有害气体参数高于无船舶区域的大气排放中有害气体参数，则输出存在船舶有害气体超标提示。

可选的，所述控制单元还配置为：

若当前船舶检测出的有害气体结果参数超标，则执行预设的误判排除分析流程；

其中，所述误判排除分析流程包括：

采集当前船舶历次加油信息，其中，所述加油信息包括加油地点、品牌以及运营商；

收集港口内其他合格船舶的历次加油信息进行比对；

判断是否提供的柴油质量存在问题。

可选的，获取船舶柴油机的生产信息以及历次维护信息并生成记录表单；

基于船舶柴油机制造商出具的各个部件理论磨损周期，筛查记录表单中各个部件的维护信息是否符合理论维护周期；

根据筛查结果输出相应提示。

可选的，还包括：

调取船舶尾气检测次数；

若检测次数符合采样管更换条件时，则执行预设的切换备用管流程，并输出清理采样管提示。

可选的，若接收有清理采样管提示时，则输出采样管自动清理动作控制指令。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：本申请能够实时监测船舶尾气的排放，能够判断船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物的排放参数是否超标，从而为船舶管理操作、船舶海事监管提供相关数据支持。

附图说明

图1是本申请船舶尾气监测系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种船舶尾气监测系统。

参照图1，一种船舶尾气监测系统包括废气采样管、气体收集装置、氮氧化物气体检测装置、硫氧化物气体检测装置、显示单元以及控制单元；控制单元分别电连接于气体收集装置、氮氧化物气体检测装置、硫氧化物气体检测装置以及显示单元；

其中，控制单元配置为：

当接收有用户输入的需求信息，则输出预设的气体收集动作控制指令；

获取样气经预处理后的参数；可以理解的是，通过气体抽吸单元将废气集中吸入气体预处理单元，气体预处理单元对废气进行预处理，去除杂质、水分等，在本实施例中，气体抽吸单元与气体预处理单元采用现有技术，故不在此赘述。

若参数符合有害气体检测触发条件(无大量杂质、水分)，则分别执行预设的氮氧化物气体检测流程与硫氧化物气体检测流程；

具体的，若检测经过预处理后的样气参数中仍存在大量杂质或水分，则不符合有害气体检测触发条件，还需气体预处理单元继续进行预处理去除杂质水分。若满足有害气体检测触发条件，则将样气分别送入氮氧化物气体检测装置与硫氧化物气体检测装置。

其中，通过对比不同的气体检测方法的特点及实船操作调研，在综合考虑气体检测精度及现场操作难易等多种客观因素的基础上，本实施例中，氮氧化物气体检测装置与硫氧化物气体检测装置分别采用化学发光法和定电位电解法来测量船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物的含量。

具体的，化学发光法是一种标准的氮氧化物测量方法，通过将合格样气以恒定速率送入仪器反应室，与过量的臭氧混合，一氧化氮分子被过量臭氧氧化形成激发态的二氧化氮分子，返回基态过程中发光，光强度与一氧化氮的浓度成正比。样品中一氧化氮和二氧化氮通过钼炉，二氧化氮转化为一氧化氮，测量一氧化氮总量得到氮氧化物浓度。二氧化氮的浓度通过氮氧化物和一氧化氮的浓度差值进行计算。

定电位电解法，是一种利用电化学原理进行测定的方法。其基本原理是通过在电极上加上某一固定电位，促使待测物质(如二氧化硫)在电解过程中发生还原或氧化反应，并在电极表面形成可测的电流信号，通过测定电流信号的大小来确定待测物质的浓度。

基于氮氧化物气体检测流程的检测结果与硫氧化物气体检测流程的检测结果，输出预设的有害气体结果参数显示控制指令，通过在显示单元上将结果参数进行显示，便于船舶日常操作管理中监测船舶尾气中有害气体的排放情况。

在本申请的另一个实施例中，为了能够使岸上管理公司同样能够得到监测船舶尾气数据，本系统还包括信号发射单元，信号发射单元电连接于控制单元与显示单元，信号发射单元配置为：当接收有氮氧化物气体检测装置和/或硫氧化物气体检测装置输出的检测数据时，则通过连接船上预设的卫星网络，将气体检测参数发送至岸上管理公司的数据平台。

为了使本监测系统能够用于海事监管方的现场执法活动，本申请的另一个实施例中，在上述基础上还包括航空器，航空器为无人机，将本监测系统搭载于航空器的操控系统内，航空器电连接于控制单元；

其中，航空器配置为：

当预先安装的远程操控软件处于使用状态，则通过远程操控软件控制航空器飞行至港口或航道内，监测港口或航道中的船舶尾气中有害气体参数。

考虑到风和大气的稀释等因素影响，可能会导致监测数据不准确，由此，航空器还配置为：监测无船舶区域的大气排放中有害气体参数，若港口或航道中的船舶尾气中有害气体参数高于无船舶区域的大气排放中有害气体参数，则输出存在船舶有害气体超标提示。需要注意的是，即使会存在天气影响，但是违法排放尾气的船舶其周边的有害气体排放值还是会明显高于周边无污染大气排放监测值，故监测数据可供执法人员参考使用，初筛疑似违法船舶，有效缩小执法范围，提高执法效率。

在柴油机工作过程中，柴油机排气管有时候会冒黑烟，这主要是燃烧不完全导致、供油不足、燃油质量不佳导致，而以上情况会导致监测结果出现误判，同时污染废气采样管，对后续的检测结果会产生较大的影响。由此在本申请的另一个实施例中，控制单元还配置为：

若当前船舶检测出的有害气体结果参数超标，则执行预设的误判排除分析流程；

其中，误判排除分析流程包括：

采集当前船舶历次加油信息，其中，所述加油信息包括加油地点、品牌以及运营商，收集港口内其他合格船舶的历次加油信息进行比对，判断是否提供的柴油质量存在问题。可以理解的是，若合格船舶的历次加油信息与当前船舶的历次加油信息基本吻合，则能够排除柴油质量影响当前船舶的有害气体结果参数超标。

在本申请的另一个实施例中，由于柴油机内部部件故障也会影响检测结果，则获取船舶柴油机的生产信息以及历次维护信息并生成记录表单；基于船舶柴油机制造商出具的各个部件理论磨损周期，筛查记录表单中各个部件的维护信息是否符合理论维护周期，根据筛查结果输出相应提示。可以理解的是，例如：喷油泵柱塞出油阀磨损过大或喷油泵齿条卡滞，以及喷油器针阀卡滞，都可能会影响燃油的喷射和燃烧效果，若柴油机内部有部件超期没有进行维护的话，会导致部件故障，则工作人员可通过查看输出的提示，对应进行维护，降低因柴油机部件故障导致出现误判的几率。

在本申请的另一个实施例中，在经过长期检测之后，废气采样管会被废气中的杂质污染，时间久了会影响检测结果。

由此本系统还包括：调取船舶尾气检测次数，可以理解的是，每检测一次均会记录一次数据至数据库中。

若检测次数符合采样管更换条件时，则执行预设的切换备用管流程，并输出清理采样管提示；若接收有清理采样管提示时，则输出采样管自动清理动作控制指令。

具体的，采样管更换条件为可以更换的次数，其中更换次数可以根据以往经验判断采样管使用多少次之后需要进行更换来确定更换次数。当达到需要更换的次数时，切换备用管进行后续的采样，且在切换后，废气采样管进行自动清理，为后续切换回采样管做准备，减少因采样管污染而影响检测结果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。