基于Android的海洋油污监测系统研究

论文摘要

海洋作为我国经济发展的重要组成部分,海洋经济占全国经济总量的一半以上。然而目前生态环境与经济发展速度不相适应,倾倒工业废水及溢油等海洋环境事故屡见不鲜,赤潮、绿潮等生态灾害频发,海洋生态问题有着不断加剧的趋势。海洋生态环境关乎着国家经济命脉,是实现美丽中国的关键点。因此及时、准确、全面地获取海洋环境监测数据,客观反映海洋环境质量状况和变化趋势,及时跟踪污染源变化情况,实现实时化、全方位监测是海洋环境监测的主要任务。传统光谱检测仪器多采用USB电缆和PC端结合的方式进行数据传输与处理,体积大不便于携带,制约了检测仪器的普及应用。同时激光光谱是检测海面油膜厚度的常用方法之一,但是传统光谱计算方法量程较小,准确度较差。因此本文采用激光诱导荧光技术获取海洋油污光谱,通过蓝牙技术发送数据,Android软件接收并实时处理光谱数据,集成改进的荧光拉曼比值算法,实现了对海洋油污实时、准确、大量程的油膜厚度检测,同时缩小整个系统体积和成本,系统整体便携化、智能化。本文研究内容如下:首先,使用蓝牙技术,快速、低成本地完成光谱仪数据传输。编写Android应用程序,对周围蓝牙设备进行搜索与配对,接收蓝牙数据并实时提取光谱信息,建立SQLite数据库,实现对不同油种衰减系数和荧光转换系数的存储,根据改进的荧光拉曼比值算法,调取数据库相应参数,对光谱数据进行油膜厚度分析,同时将处理结果以图表方式实时绘制,并对其以文件形式进行本地数据存储,优化Android软件页面布局,使其布局美观、简洁。其次,分别测定柴油、原油、润滑油的相关参数。使用海洋光谱仪,搭建油污实验平台,对三种油进行油膜厚度实验。实验结果表明,可实现柴油0.5～13 mm,原油0.3～200μm,润滑油0.008～1 mm的检测范围,厚度分辨率可达到10μm,衰减系数和荧光转换系数的拟合结果基本符合预期测定值。最后,实地测试Android系统,其蓝牙数据处理时间稳定在105～131 ms之间,同时软件不存在内存溢出现象,即能够稳定运行。实验证明,基于Android设计的海洋油污监测系统,满足快速、稳定、便携和简洁人机交互方式的设计要求,可精确、实时、低成本地检测油膜厚度,实现海洋油污的移动化、数字化检测,具有一定的市场应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 国内外光谱数据传输的研究现状
•     1.2.1 国外光谱数据传输的研究现状
•     1.2.2 国内光谱数据传输的研究现状
•   1.3 国内外Android应用于海洋环境监测的研究现状
•     1.3.1 国外Android应用于海洋环境监测的研究现状
•     1.3.2 国内Android应用于海洋环境监测的研究现状
•   1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 激光海水油污探测理论分析
•   2.1 海水固有光学特性
•   2.2 激光诱导海水光谱
•   2.3 海水拉曼光谱
•   2.4 油膜厚度算法介绍
•     2.4.1 拉曼法
•     2.4.2 荧光法
•     2.4.3 荧光拉曼比法
•     2.4.4 改进型荧光拉曼比法
•   2.5 本章小结
• 第3章 系统数据传输与处理分析
•   3.1 Android监测系统结构
•   3.2 Android系统平台设计
•     3.2.1 Android系统分析
•     3.2.2 Android设计平台搭建
•   3.3 蓝牙传输设计
•     3.3.1 蓝牙技术及分析
•     3.3.2 蓝牙模块的选型
•     3.3.3 蓝牙传输与处理
•   3.4 本章小结
• 第4章 Android系统监测软件设计
•   4.1 Android软件设计
•     4.1.1 软件设计需求
•     4.1.2 建立A、C数据库
•     4.1.3 油膜厚度算法分析
•     4.1.4 曲线绘制
•     4.1.5 数据本地存储
•   4.2 Android页面设计
•     4.2.1 Fragment设计
•     4.2.2 Tab Layout设计
•     4.2.3 Navigationview设计
•   4.3 本章小结
• 第5章 系统实验与分析
•   5.1 系统实物与软件测试
•   5.2 波长校准
•   5.3 测定衰减系数A
•     5.3.1 功率计测定法
•     5.3.2 分光光度计测定法
•   5.4 室内油厚实验
•     5.4.1 测定荧光转换系数C
•     5.4.2 柴油实验
•     5.4.3 原油实验
•     5.4.4 46号润滑油实验
•   5.5 海面测试实验
•   5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范毅

导师: 田兆硕

关键词: 光学测量,油污检测,蓝牙

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: X84;X55

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.005854

总页数: 74

文件大小: 5543k