深圳盐田港区溢油监控系统分析

文／杨芝龙 郭秀斌

Shenzhen MSA

深圳盐田港区溢油监控系统分析

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

文／杨芝龙 郭秀斌

论述在盐田港安装溢油监控系统的必要性，并对溢油监测系统进行详细介绍。结合使用过程中的实际情况提出建议，以供将来进一步完善该系统。

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.

随着在全球范围内对石油和石油衍生物产品的生产、运输和消费的依赖达到了历史空前高度，重大海上溢油事故的报道也引起了公众的广泛关注。目前我国溢油的实时监测技术远远滞后于经济的飞速发展，还基本停留在靠人工观察、群众举报等方式获得信息，存在很大的局限性。

交通运输部《港口工程环境保护设计规范》《中华人民共和国海洋环境保护法》第二章第八条明确要求港口和码头应当设置溢油监视和报警装置，而且各港口码头均需要建立与港口业务规模相适应的港口溢油应急反应计划。应装备先进的溢油监测设备和建立有效的应急反应计划，以便溢油发生时能尽早发现并及时采取措施，降低经济损失和对环境的危害，保护海洋环境，促进社会经济的可持续发展。

一、盐田港区自然条件

盐田港区位于广东省珠江三角洲东部的大鹏湾北岸，隶属于深圳市盐田区，港区南与香港隔海相望，西接盐田区沙头角镇，东临大小梅沙，北靠横岗、龙岗地区。港区深入大鹏湾底，水域纵深约20 km。海床平坦，多沙石海底，平均水深在15 m以上。港内航道宽敞，且有大鹏半岛的阻挡，湾内涌浪较小，是一个不可多得的天然良港。

二、在盐田港区安装溢油监控系统的必要性

盐田港规划为西、中、东三个港区，总面积362 hm2，全部为填海造陆。按照规划，西港区为通用泊位区，东、中港区为集装箱专用港区。目前中港区有集装箱深水泊位15个，西港区4个5万t级的集装箱泊位也将于2010—2012年陆续投入使用，东港区一期4个7万t级集装箱泊位将于2012—2014年投入使用。目前在盐田港挂靠的国际班轮航线共88条，日益繁忙的港口运输对港区的发展提出了更高的要求，同时也给港口水域防污染工作带来了更严峻的挑战。

盐田港西部与沙头角海相通，港口对开方向是香港曲港水域，且东部靠近深圳的旅游重点区——大小梅沙，大鹏半岛也是深圳今后旅游资源整体开发的区域，半岛东部还有大亚湾核电站，这些都使盐田港周边水域较敏感。一旦港区发生溢油或船舶违规排放油污水，将立即在社会上产生很大反响。

盐田港是国际性集装箱大港，一旦发生溢油事故将造成码头停运、船舶滞航，并且还要动用大量的清污力量进行清污作业，造成的经济损失不可低估。如果在港区安装溢油监控设备，对港区水域进行24 h及时、系统监控，对于减少码头方经济损失将会有极大的促进作用。

三、盐田港溢油监控系统工作原理及结构

盐田港溢油监控报警和应急信息支持系统是一套针对水上漂浮油膜进行远程、实时、全天候、全自动的综合监控报警系统。通过采用目前国际和国内最先进的溢油紫外监测、矢量化盐田港区电子海图、计算机软件等高新前沿的先进技术，构建成由覆盖盐田港区的多个现场监测点作为现场溢油信息、水流信息、潮汐信息、风力信息的现场探测、数据采集平台，通过有线数据网络连接，将采集到的数据和分析结果通过数据格式传送到盐田国际码头的值班室和盐田海事处的指挥中心。至此，在监控区域安装的溢油报警终端与监控中心组成了一个区域性的溢油监控网。

系统由三大部分组成：监控中心控制系统、溢油监控报警设备终端、之间的数据通信网络。其工作流程如图1所示。

图1 溢油监控系统工作流程

1.溢油监控报警设备终端

终端组成：Slick Sleuth 溢油探测器、现场声光警报器、综合数据采集传输设备（简称RTU，风向仪/海流计/视频采集器）。其中现场数据采集终端采用了美国Interocean Systems 公司制造的Slick Sleuth 紫外油膜探测器。油膜探测器的原理为其本身能够通过内置的荧光发射器向下发出圆柱形的光脉冲，脉冲照射到水面上，将根据水面不同的物质产生反射的荧光。反射回到感应器的荧光经过多级特制的过滤装置被滤除杂散无关的光谱，并经过内置的监测系统分析后，可以确定反射回的荧光中是否含有溢油信息。如果探测到有溢油信息就向基站发出信号，基站发出警报告知操作人员溢油的方位和溢油的类型，以便操作人员采取直接和适合的应急措施。

图2 紫外油膜探测器的原理

正常工作时，紫外油膜探测器负责定时采集测量海水中油膜的厚度，一旦水中油膜厚度超过提前设定的报警厚度，报警终端系统即启动，通过现场的扩音和警示等外延设备发出声光警报，同时把数据传送到监控中心，通过高精度电子地图准确地显示报警终端的位置信息，对应的点位高亮显示，通过声光报警或短信语音等通知相关负责人。监控中心管理人员可以按照事先制定的应急预案采取相应的措施。

Slick Sleuth 溢油监视系统具有可靠性高、运行成本低、实时报警等显著优点，现场安装十分方便，配置非常灵活，而且不需要维护。由于系统的终端感应器安装在水面之上，与以前需安装在水中的浮标型的溢油探测感应器相比较，避免了过去经常发生的受漂浮在水上的垃圾和污垢、过往船只等因素的干扰，尤其是避免了非相关人员和船只的接触和干涉而带来的经常性的人工维护和系统失效甚至失踪等等很多不便之处，是分布式溢油探测系统的一大进步。

2.监控中心控制系统

中心软件系统组成：集成Interocean 中心软件的溢油远程自动监控管理系统、电子海图显示系统、信息管理系统和溢油应急响应系统。其系统拓扑如图3所示。

图3 监控中心系统拓扑图

本系统采用星形结构，以监控中心为系统核心，通过监控中心采集监测、监控等系统数据信息，并加工处理后通过中心的GIS平台展示，系统的信息可以方便地通过网络传送，既支持传统的客户机/服务器方式的数据查询，也支持通过浏览器进行信息的检索。整个系统可实现有限度控制，可及时为各级领导的环境宏观决策提供信息支持。系统界面如图4所示。

远程自动监测管理系统是“港区溢油监控中枢系统”的数据基础。该系统负责整个中枢系统监测数据自动采集、自动监控，综合数据的统计分析与发布，系统日常手工与自动维护等。

电子海图显示系统：电子海图系统能够准确、快速地体现溢油事故区域的空间地理信息，令应急行动指挥更加主动、直观、明确，且可将用户原有监控系统，如CCTV系统、易燃易爆及有毒有害气体监测系统接入电子海图平台进行统一显示、管理，更好地整合、利用、发挥原有资源的使用价值。

溢油应急响应系统：也就是溢油应急反应专家信息系统，根据溢油事故发生后的相关情况，结合辖区水文条件和溢油应急资源的储备情况，为管理者在溢油事故发生后提供信息、应急决策支持。

四、对盐田港区溢油监控系统的分析

图4 深圳盐田港区溢油监控系统主界面

在各方的大力支持下，盐田港区溢油监控系统于2009年初在港区安装调试完成。经过科学系统的论证，目前在盐田国际集装箱码头中港区的1#、3#、7#、9#安装了溢油监测探头，初步形成了对盐田港的全天候、实时监测，标志着盐田港区海域污染防治工作向前迈出了一大步。2009年10月15日，盐田中心海事处在1#泊位水域举行的盐田港溢油应急演习中，首次实地检验了溢油监测系统全部工作流程，演习的效果证明该系统反应灵敏，报警时间短，具有很好的实际意义。

经过1年的实际运行，该系统在发挥自动化监控作用的同时，也表现出以下几点不足：

（1）溢油探测器为点源工作模式，单个探头监控水域面积小，需要组网以提高灵敏度。

Slick Sleuth紫外油膜探测器的工作原理就是垂直发射荧光脉冲，再通过接收反射光分析对水面油膜进行监测。这就决定了只有在油膜漂移到探测仪下方时，且油膜厚度达到设定值后才能触发报警。这就需要决策者在安装时考虑到港区水文情况和码头走向，合理布置探头位置和数量，组成探测网，以提高报警精度和速度。

（2）水面杂物识别功能弱，从而导致误报警。

在阴雨天气时，码头前沿吊车导轨里的润滑油等陆源污染物会流入水体，导致溢油检测设备误报警；有时码头探头下面聚集的水面垃圾漂浮物也会导致系统发出报警。这说明该系统对可疑污染物反射光谱的分析能力还需提高。可以考虑加入油品光谱数据库，在系统探测到可疑污染物后调用数据库比对油光谱，直接分辨出详细的污染物特征。

（3）盐田港码头的实际建造结构对溢油检测系统提出更高的要求。

盐田港码头1#、2#泊位采用的是实心钢筋混凝土结构，3#～15#泊位采取的是钢柱架空码头结构。如果发生溢油，油膜就可能在风、海流、潮汐等作用下向港区码头架空层下方漂移，使溢油探测器无法检测到油膜，从而导致报警失效。

（4）考虑到港区三期扩建工程10#～15#泊位也已经投入使用，应将其纳入组网监控范围。

目前，盐田港中港区三期扩建工程的10#～15#泊位已经投入使用，靠泊的都是大型集装箱船舶，也是我处辖区监管重点，建议以后把溢油监测系统覆盖到三期扩建工程码头，在10#、13#、15#泊位分别安装溢油探测仪。这样，本系统与盐田港CCTV视频监控系统共同组建成一个对盐田港区的全方位无缝覆盖监控网络。

随着新的《防治船舶污染管理条例》在2010年3月1日正式生效实施，我国对船舶污染的监管力度进一步加强，深圳盐田港区溢油监测系统的安装必将丰富海事部门的监管手段，给港口溢油监测管理带来巨大进步，为实现经济和环境的双赢提供有力保障。

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