文／楊芝龍 郭秀斌

Shenzhen MSA

深圳鹽田港區(qū)溢油監(jiān)控系統(tǒng)分析

Analysis of oil-spilling monitoring system in Shenzhen-Yantian Port

文／楊芝龍 郭秀斌

論述在鹽田港安裝溢油監(jiān)控系統(tǒng)的必要性，并對溢油監(jiān)測系統(tǒng)進行詳細介紹。結(jié)合使用過程中的實際情況提出建議，以供將來進一步完善該系統(tǒng)。

The author discusses the need of installation of the oil-spilling monitoring system in Yantian port, then introduces the principle of the oil-spilling monitoring system in detail. At last, taking into account of practical situation in application process, the author puts forward several suggestions to improve the system in the future.

隨著在全球范圍內(nèi)對石油和石油衍生物產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和消費的依賴達到了歷史空前高度，重大海上溢油事故的報道也引起了公眾的廣泛關(guān)注。目前我國溢油的實時監(jiān)測技術(shù)遠遠滯后于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，還基本停留在靠人工觀察、群眾舉報等方式獲得信息，存在很大的局限性。

交通運輸部《港口工程環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》第二章第八條明確要求港口和碼頭應(yīng)當(dāng)設(shè)置溢油監(jiān)視和報警裝置，而且各港口碼頭均需要建立與港口業(yè)務(wù)規(guī)模相適應(yīng)的港口溢油應(yīng)急反應(yīng)計劃。應(yīng)裝備先進的溢油監(jiān)測設(shè)備和建立有效的應(yīng)急反應(yīng)計劃，以便溢油發(fā)生時能盡早發(fā)現(xiàn)并及時采取措施，降低經(jīng)濟損失和對環(huán)境的危害，保護海洋環(huán)境，促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

一、鹽田港區(qū)自然條件

鹽田港區(qū)位于廣東省珠江三角洲東部的大鵬灣北岸，隸屬于深圳市鹽田區(qū)，港區(qū)南與香港隔海相望，西接鹽田區(qū)沙頭角鎮(zhèn)，東臨大小梅沙，北靠橫崗、龍崗地區(qū)。港區(qū)深入大鵬灣底，水域縱深約20 km。海床平坦，多沙石海底，平均水深在15 m以上。港內(nèi)航道寬敞，且有大鵬半島的阻擋，灣內(nèi)涌浪較小，是一個不可多得的天然良港。

二、在鹽田港區(qū)安裝溢油監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

鹽田港規(guī)劃為西、中、東三個港區(qū)，總面積362 hm2，全部為填海造陸。按照規(guī)劃，西港區(qū)為通用泊位區(qū)，東、中港區(qū)為集裝箱專用港區(qū)。目前中港區(qū)有集裝箱深水泊位15個，西港區(qū)4個5萬t級的集裝箱泊位也將于2010—2012年陸續(xù)投入使用，東港區(qū)一期4個7萬t級集裝箱泊位將于2012—2014年投入使用。目前在鹽田港掛靠的國際班輪航線共88條，日益繁忙的港口運輸對港區(qū)的發(fā)展提出了更高的要求，同時也給港口水域防污染工作帶來了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

鹽田港西部與沙頭角海相通，港口對開方向是香港曲港水域，且東部靠近深圳的旅游重點區(qū)——大小梅沙，大鵬半島也是深圳今后旅游資源整體開發(fā)的區(qū)域，半島東部還有大亞灣核電站，這些都使鹽田港周邊水域較敏感。一旦港區(qū)發(fā)生溢油或船舶違規(guī)排放油污水，將立即在社會上產(chǎn)生很大反響。

鹽田港是國際性集裝箱大港，一旦發(fā)生溢油事故將造成碼頭停運、船舶滯航，并且還要動用大量的清污力量進行清污作業(yè)，造成的經(jīng)濟損失不可低估。如果在港區(qū)安裝溢油監(jiān)控設(shè)備，對港區(qū)水域進行24 h及時、系統(tǒng)監(jiān)控，對于減少碼頭方經(jīng)濟損失將會有極大的促進作用。

三、鹽田港溢油監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)

鹽田港溢油監(jiān)控報警和應(yīng)急信息支持系統(tǒng)是一套針對水上漂浮油膜進行遠程、實時、全天候、全自動的綜合監(jiān)控報警系統(tǒng)。通過采用目前國際和國內(nèi)最先進的溢油紫外監(jiān)測、矢量化鹽田港區(qū)電子海圖、計算機軟件等高新前沿的先進技術(shù)，構(gòu)建成由覆蓋鹽田港區(qū)的多個現(xiàn)場監(jiān)測點作為現(xiàn)場溢油信息、水流信息、潮汐信息、風(fēng)力信息的現(xiàn)場探測、數(shù)據(jù)采集平臺，通過有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，將采集到的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果通過數(shù)據(jù)格式傳送到鹽田國際碼頭的值班室和鹽田海事處的指揮中心。至此，在監(jiān)控區(qū)域安裝的溢油報警終端與監(jiān)控中心組成了一個區(qū)域性的溢油監(jiān)控網(wǎng)。

系統(tǒng)由三大部分組成：監(jiān)控中心控制系統(tǒng)、溢油監(jiān)控報警設(shè)備終端、之間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。其工作流程如圖1所示。

圖1 溢油監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

1.溢油監(jiān)控報警設(shè)備終端

終端組成：Slick Sleuth 溢油探測器、現(xiàn)場聲光警報器、綜合數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備（簡稱RTU，風(fēng)向儀/海流計/視頻采集器）。其中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端采用了美國Interocean Systems 公司制造的Slick Sleuth 紫外油膜探測器。油膜探測器的原理為其本身能夠通過內(nèi)置的熒光發(fā)射器向下發(fā)出圓柱形的光脈沖，脈沖照射到水面上，將根據(jù)水面不同的物質(zhì)產(chǎn)生反射的熒光。反射回到感應(yīng)器的熒光經(jīng)過多級特制的過濾裝置被濾除雜散無關(guān)的光譜，并經(jīng)過內(nèi)置的監(jiān)測系統(tǒng)分析后，可以確定反射回的熒光中是否含有溢油信息。如果探測到有溢油信息就向基站發(fā)出信號，基站發(fā)出警報告知操作人員溢油的方位和溢油的類型，以便操作人員采取直接和適合的應(yīng)急措施。

圖2 紫外油膜探測器的原理

正常工作時，紫外油膜探測器負(fù)責(zé)定時采集測量海水中油膜的厚度，一旦水中油膜厚度超過提前設(shè)定的報警厚度，報警終端系統(tǒng)即啟動，通過現(xiàn)場的擴音和警示等外延設(shè)備發(fā)出聲光警報，同時把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，通過高精度電子地圖準(zhǔn)確地顯示報警終端的位置信息，對應(yīng)的點位高亮顯示，通過聲光報警或短信語音等通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。監(jiān)控中心管理人員可以按照事先制定的應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)的措施。

Slick Sleuth 溢油監(jiān)視系統(tǒng)具有可靠性高、運行成本低、實時報警等顯著優(yōu)點，現(xiàn)場安裝十分方便，配置非常靈活，而且不需要維護。由于系統(tǒng)的終端感應(yīng)器安裝在水面之上，與以前需安裝在水中的浮標(biāo)型的溢油探測感應(yīng)器相比較，避免了過去經(jīng)常發(fā)生的受漂浮在水上的垃圾和污垢、過往船只等因素的干擾，尤其是避免了非相關(guān)人員和船只的接觸和干涉而帶來的經(jīng)常性的人工維護和系統(tǒng)失效甚至失蹤等等很多不便之處，是分布式溢油探測系統(tǒng)的一大進步。

2.監(jiān)控中心控制系統(tǒng)

中心軟件系統(tǒng)組成：集成Interocean 中心軟件的溢油遠程自動監(jiān)控管理系統(tǒng)、電子海圖顯示系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和溢油應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。其系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 監(jiān)控中心系統(tǒng)拓?fù)鋱D

本系統(tǒng)采用星形結(jié)構(gòu)，以監(jiān)控中心為系統(tǒng)核心，通過監(jiān)控中心采集監(jiān)測、監(jiān)控等系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，并加工處理后通過中心的GIS平臺展示，系統(tǒng)的信息可以方便地通過網(wǎng)絡(luò)傳送，既支持傳統(tǒng)的客戶機/服務(wù)器方式的數(shù)據(jù)查詢，也支持通過瀏覽器進行信息的檢索。整個系統(tǒng)可實現(xiàn)有限度控制，可及時為各級領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)境宏觀決策提供信息支持。系統(tǒng)界面如圖4所示。

遠程自動監(jiān)測管理系統(tǒng)是“港區(qū)溢油監(jiān)控中樞系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個中樞系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、自動監(jiān)控，綜合數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析與發(fā)布，系統(tǒng)日常手工與自動維護等。

電子海圖顯示系統(tǒng)：電子海圖系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、快速地體現(xiàn)溢油事故區(qū)域的空間地理信息，令應(yīng)急行動指揮更加主動、直觀、明確，且可將用戶原有監(jiān)控系統(tǒng)，如CCTV系統(tǒng)、易燃易爆及有毒有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)接入電子海圖平臺進行統(tǒng)一顯示、管理，更好地整合、利用、發(fā)揮原有資源的使用價值。

溢油應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)：也就是溢油應(yīng)急反應(yīng)專家信息系統(tǒng)，根據(jù)溢油事故發(fā)生后的相關(guān)情況，結(jié)合轄區(qū)水文條件和溢油應(yīng)急資源的儲備情況，為管理者在溢油事故發(fā)生后提供信息、應(yīng)急決策支持。

四、對鹽田港區(qū)溢油監(jiān)控系統(tǒng)的分析

圖4 深圳鹽田港區(qū)溢油監(jiān)控系統(tǒng)主界面

在各方的大力支持下，鹽田港區(qū)溢油監(jiān)控系統(tǒng)于2009年初在港區(qū)安裝調(diào)試完成。經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的論證，目前在鹽田國際集裝箱碼頭中港區(qū)的1#、3#、7#、9#安裝了溢油監(jiān)測探頭，初步形成了對鹽田港的全天候、實時監(jiān)測，標(biāo)志著鹽田港區(qū)海域污染防治工作向前邁出了一大步。2009年10月15日，鹽田中心海事處在1#泊位水域舉行的鹽田港溢油應(yīng)急演習(xí)中，首次實地檢驗了溢油監(jiān)測系統(tǒng)全部工作流程，演習(xí)的效果證明該系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，報警時間短，具有很好的實際意義。

經(jīng)過1年的實際運行，該系統(tǒng)在發(fā)揮自動化監(jiān)控作用的同時，也表現(xiàn)出以下幾點不足：

（1）溢油探測器為點源工作模式，單個探頭監(jiān)控水域面積小，需要組網(wǎng)以提高靈敏度。

Slick Sleuth紫外油膜探測器的工作原理就是垂直發(fā)射熒光脈沖，再通過接收反射光分析對水面油膜進行監(jiān)測。這就決定了只有在油膜漂移到探測儀下方時，且油膜厚度達到設(shè)定值后才能觸發(fā)報警。這就需要決策者在安裝時考慮到港區(qū)水文情況和碼頭走向，合理布置探頭位置和數(shù)量，組成探測網(wǎng)，以提高報警精度和速度。

（2）水面雜物識別功能弱，從而導(dǎo)致誤報警。

在陰雨天氣時，碼頭前沿吊車導(dǎo)軌里的潤滑油等陸源污染物會流入水體，導(dǎo)致溢油檢測設(shè)備誤報警；有時碼頭探頭下面聚集的水面垃圾漂浮物也會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)出報警。這說明該系統(tǒng)對可疑污染物反射光譜的分析能力還需提高?？梢钥紤]加入油品光譜數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)探測到可疑污染物后調(diào)用數(shù)據(jù)庫比對油光譜，直接分辨出詳細的污染物特征。

（3）鹽田港碼頭的實際建造結(jié)構(gòu)對溢油檢測系統(tǒng)提出更高的要求。

鹽田港碼頭1#、2#泊位采用的是實心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，3#～15#泊位采取的是鋼柱架空碼頭結(jié)構(gòu)。如果發(fā)生溢油，油膜就可能在風(fēng)、海流、潮汐等作用下向港區(qū)碼頭架空層下方漂移，使溢油探測器無法檢測到油膜，從而導(dǎo)致報警失效。

（4）考慮到港區(qū)三期擴建工程10#～15#泊位也已經(jīng)投入使用，應(yīng)將其納入組網(wǎng)監(jiān)控范圍。

目前，鹽田港中港區(qū)三期擴建工程的10#～15#泊位已經(jīng)投入使用，靠泊的都是大型集裝箱船舶，也是我處轄區(qū)監(jiān)管重點，建議以后把溢油監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋到三期擴建工程碼頭，在10#、13#、15#泊位分別安裝溢油探測儀。這樣，本系統(tǒng)與鹽田港CCTV視頻監(jiān)控系統(tǒng)共同組建成一個對鹽田港區(qū)的全方位無縫覆蓋監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

隨著新的《防治船舶污染管理條例》在2010年3月1日正式生效實施，我國對船舶污染的監(jiān)管力度進一步加強，深圳鹽田港區(qū)溢油監(jiān)測系統(tǒng)的安裝必將豐富海事部門的監(jiān)管手段，給港口溢油監(jiān)測管理帶來巨大進步，為實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的雙贏提供有力保障。

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