基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114076742A(43)申请公布日2022.02.22(21)申请号202010840271.3(22)申请日2020.08.19(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230000安徽省合肥市董铺岛(72)发明人崔方晓王安静李大成李扬裕吴军曹志成(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人苗晓娟(51)Int.Cl.G01N21/3504(2014.01)G01N21/31(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图13页(54)发明名称基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法及装置(57)摘要本发明提供一种基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法及装置，所述方法包括步骤：利用光谱仪跟踪待测船舶，获取实测光谱，所述实测光谱至少包括：待测船舶的排放气体的光谱、大气背景的光谱；获取实时的大气背景的光谱；在所述实测光谱中去除所述实时的大气背景的光谱，得到中间光谱；在所述中间光谱中进行目标物质的特征提取，获取所述目标物质的光谱特征，并计算所述目标物质的浓度程长积值；以所述目标物质的浓度程长积值为依据，得到待测船舶燃料含硫量。所述装置用于实现所述方法。本发明可改善现有技术中无法跟踪具体船只或者即使发现SO2明显增加也无法确认哪艘船排放超标的问题。CN114076742ACN114076742A权利要求书1/2页1.一种基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，包括步骤：利用光谱仪跟踪待测船舶，获取实测光谱，所述实测光谱至少包括：待测船舶的排放气体的光谱、大气背景的光谱；获取实时的大气背景的光谱；在所述实测光谱中去除所述实时的大气背景的光谱，得到中间光谱；在所述中间光谱中进行目标物质的特征提取，获取所述目标物质的光谱特征，并计算所述目标物质的浓度程长积值；以所述目标物质的浓度程长积值为依据，得到待测船舶燃料含硫量。2.根据权利要求1所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，在利用光谱仪跟踪待测船舶的步骤之前还包括：获取待测船舶燃料含硫量的红外光谱模型。3.根据权利要求1所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述获取实时的大气背景的光谱包括步骤：获取温度、湿度廓线数据，并以所述温度、湿度廓线数据为依据，得到大气谱线；根据光谱仪线型函数及所述大气谱线计算实时的大气背景光谱。4.根据权利要求1所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述在所述中间光谱中进行目标物质的特征提取，获取所述目标物质的光谱特征的步骤包括：确定目标物质的目标波段；提取目标物质在目标波段内的特征，以得到所述目标物质的光谱特征。5.根据权利要求4所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述目标物质至少包括：CO2及SO2。6.根据权利要求5所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，CO2的-1-1目标波段为900-1150cm；SO2的目标波段为1000-1250cm。7.根据权利要求2所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述待测船舶燃料含硫量的红外光谱模型为：其中，S/C表示燃料含硫量，单位是％m/m；αCO2和αSO2分别为CO2和SO2的吸收系数强度；22ΔTCO2和ΔTSO2分别表示红外光谱测量的CO2和SO2特征；2320是一个常数乘项。8.一种用于实现权利要求1-7任一所述方法的装置，其特征在于，所述装置包括：光谱采集单元，配置用于跟踪待测船舶，获取实测光谱，所述实测光谱至少包括：待测船舶的排放气体的光谱、大气背景的光谱；获取实时大气背景相关数据单元，配置用于获取实时的大气背景相关数据，以供获取实时的大气背景的光谱；处理单元，配置用于接收所述光谱采集单元及所述获取实时大气背景相关数据单元传递的数据，并进行处理，以实现：获取实时的大气背景的光谱；在所述实测光谱中去除所述实时的大气背景的光谱，得到中间光谱；在所述中间光谱中进行目标物质的特征提取，获取所述目标物质的光谱特征，并计算所述目标物质的浓度程长积值；以所述目标物质的浓度2CN114076742A权利要求书2/2页程长积值为依据，得到待测船舶燃料含硫量；显示单元，配置用于显示所述装置的相关信息。9.根据权利要求8所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的装置，其特征在于，所述光谱采集单元包括：光谱仪，云台，支撑架以及控制模块，所述光谱仪置于所述云台上，所述支撑架用于支撑所述云台，所述控制模块用于控制所述云台以实现光谱仪跟踪待测船舶。10.根据权利要求8所述的基于红外光谱测量船舶燃料含硫量的装置，其特征在于，所述装置的相关信息包括：当前硫碳比、当前燃料含硫量、显示光谱、气体浓度、云台信息的至少一种。3CN11