KR102215071B1 - crude oil and green and red tide detection apparatus - Google Patents
crude oil and green and red tide detection apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR102215071B1 KR102215071B1 KR1020190105720A KR20190105720A KR102215071B1 KR 102215071 B1 KR102215071 B1 KR 102215071B1 KR 1020190105720 A KR1020190105720 A KR 1020190105720A KR 20190105720 A KR20190105720 A KR 20190105720A KR 102215071 B1 KR102215071 B1 KR 102215071B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser light
- light
- dichroic mirror
- crude oil
- red tide
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 17
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 claims description 15
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 229930002868 chlorophyll a Natural products 0.000 claims description 6
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004148 unit process Methods 0.000 claims 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 241000206572 Rhodophyta Species 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 5
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 3
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000000177 Indigofera tinctoria Nutrition 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- 229930002869 chlorophyll b Natural products 0.000 description 1
- NSMUHPMZFPKNMZ-VBYMZDBQSA-M chlorophyll b Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C=O)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 NSMUHPMZFPKNMZ-VBYMZDBQSA-M 0.000 description 1
- 239000003653 coastal water Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000741 diarrhetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 210000003495 flagella Anatomy 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 210000002816 gill Anatomy 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229940097275 indigo Drugs 0.000 description 1
- COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N indigo powder Natural products N1C2=CC=CC=C2C(=O)C1=C1C(=O)C2=CC=CC=C2N1 COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001769 paralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035943 smell Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 150000003735 xanthophylls Chemical class 0.000 description 1
- 235000008210 xanthophylls Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
- G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 원유 및 적녹조 검출 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 레이저광을 조사대상영역에 조사하고 레이저광에 여기되는 검출광을 통해 원유의 누출 및 적녹조의 발생 여부를 파악할 수 있도록 된 원유 및 적녹조 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting crude oil and red-green algae, and in detail, crude oil and oil that is capable of determining whether or not leakage of crude oil and occurrence of red-green algae occurs through irradiation of laser light to an irradiation target area and detection light excited by laser light. It relates to a red-green algae detection device.
최근 해상 물류량이 증가함에 따라 선박의 좌초나 충돌로 인하여 해난 사고가 많이 발생하고 있다.With the recent increase in maritime logistics, many accidents have occurred due to aground or collision of ships.
이러한 해난사고는 인명과 재산 피해뿐만 아니라 오일유출로 인한 해양 환경을 오염시켜 환경재해를 야기시킨다.These accidents cause environmental disasters by polluting the marine environment due to oil spills, as well as damage to people and property.
특히, 사고로 인해 유출된 오일은 바람이나 파도, 조류 등의 영향을 받아 급속히 확산되므로 사고 초기에 제거하여야 오일의 오염으로 인한 피해를 최소화시킬 수 있다.In particular, since oil spilled due to an accident spreads rapidly under the influence of wind, waves, tide, etc., it must be removed early in the accident to minimize damage due to oil contamination.
해양에 유출된 오일을 수거하기 위한 장치는 국내 등록실용신안 제20-0219501호 등 다양한 장치들이 제안되어 있으나, 환경오염을 최소화하기 위해서는 해양에 원유가 유출되었는지를 원격으로 검출할 수 있는 장비가 요구되고 있다.Various devices such as Domestic Utility Model No. 20-0219501 have been proposed for collecting oil spilled into the ocean, but to minimize environmental pollution, equipment that can remotely detect whether crude oil has spilled into the ocean is required. have.
한편, 녹조 또는 적조는 하천과 호수 등에서 수온이 상승하고 물의 흐름이 완만해지면서 수중의 녹조 또는 남조류가 대량으로 증식하여 수체가 녹색 또는 남색을 띄는 현상을 말한다.On the other hand, green algae or red tide refers to a phenomenon in which the water temperature rises in rivers and lakes, and the flow of water becomes gentle, and the water body becomes green or indigo as the green algae or blue-green algae in the water multiply in large quantities.
이러한 녹조 또는 적조 발생은 생태계 파괴로 인한 토종 동물의 사멸 또는 서식처 이동, 개체군 변화, 먹이 손실이 야기되는 심각한 문제를 발생시킨다.The occurrence of such green algae or red tide causes serious problems that cause the loss of native animals or habitat migration, population change, and food loss due to the destruction of the ecosystem.
이와 같이 수계에 많은 악영향을 미치는 조류는 탄소 동화 작용을 하는 단순한 단세포, 다세포성 미생물로서 남조류, 녹조류, 규조류 등으로 구분된다.As described above, algae that have many adverse effects on the water system are simple single-celled, multicellular microorganisms that act as carbon assimilation and are classified into blue-green algae, green algae, and diatoms.
남조류는 부영양화된 수역에서 우점하는 조류로 질소 고정능을 가지며, 불리한 환경에서 내구성이 강한 휴면포자를 형성하여 견디다가 환경이 좋아지면 발아하여 재증식하며, 높은 수온과 pH에 대한 적응성이 강하기 때문에 여름철 대량 증식이 일어날 수 있다. 그리고 녹조류는 계절적으로는 늦봄부터 초가을에 걸쳐 증식하며 상수도 시설에서는 침전지나 완속여과지의 여과막을 형성하며 급격히 증식하면 물에 냄새를 나게 하며 여과지를 폐쇄시키는 경우가 있다. 규조류는 클로로필-a와 b 외에 규조소, 크산토필 등의 색소를 포함하고 해수로부터 담수, 토양속 등 도처에 생식하고 부유성, 부착성인 것이 있으며 부유성인 것은 호수 등에서 초봄에 대증식을 일으켜 정수처리에 영향을 준다. Blue-green algae are dominant algae in eutrophied waters. They have nitrogen-fixing ability, form and endure dormant spores, which are durable in adverse environments, and germinate and regrow when the environment improves. Because of their strong adaptability to high water temperature and pH, in summer. Mass proliferation can occur. In addition, green algae grow seasonally from late spring to early autumn, and in waterworks, they form a filtration membrane of a sedimentation basin or a slow filter basin, and when they grow rapidly, the water smells and the filter paper may be closed. In addition to chlorophyll-a and b, diatoms contain pigments such as diatoms and xanthophylls, and inhabit everywhere from seawater to fresh water and in soil, and some are floating and adherent. Affects
한편, 적조는 식물성 플랑크톤(phytoplankton), 특히 와편모조류가 대량으로 번식하여 바닷물 색깔을 적색 혹은 황갈색으로 변화시키는 것을 말한다. 수중에 유기물질이 풍부한 상태에서 일조량과 수온이 적당할 경우 적조가 나타난다. 대량 번식된 플랑크톤의 분해를 위하여 산소가 많이 소비되므로 물고기는 산소 부족으로 대량 폐사하는 상황이 발생된다. 또한, 대량 번식된 플랑크톤은 물고기의 아가미에 붙어서 물고기를 질식시키기도 하며, 편모 조류인 코콜리디니움은 독을 내뿜어 물고기를 죽인다.On the other hand, red tide refers to phytoplankton, in particular, to change the color of seawater to red or yellowish brown by reproducing in large quantities. Red tides appear when the amount of sunlight and water temperature are adequate in a state rich in organic matter in water. Since a lot of oxygen is consumed for the decomposition of large-scale plankton, fish die in large quantities due to lack of oxygen. In addition, the large-proliferated plankton attaches to the gills of the fish and suffocates the fish, while the flagella algae cocolidinium releases poison and kills the fish.
적조는 연안해역에서 대부분 발생되며, 표층수의 수온이 상승한 경우나 폭우, 장마 등으로 인한 담수의 유입으로 영양염이 크게 증가한 경우 또는 무풍상태가 계속되어 해수의 혼합이 잘 안되는 경우 등에 일어나고 있다.Red tide occurs mostly in coastal waters, and occurs when the surface water temperature rises, when nutrients increase significantly due to the inflow of fresh water due to heavy rain or rainy season, or when the mixing of seawater is difficult due to continuous windless conditions.
우리나라의 경우 7, 8월 장마 기간 중 육지의 오염물질이 바다로 대량 유입되어 바닷물을 부영양화시키면서 9월부터 적조가 집중 발생하고 있다.In Korea, during the rainy season in July and August, a large amount of land pollutants flows into the sea and eutrophies the seawater, and red tides have been intensively occurring from September.
현재 적조 경보는 국립수산진흥원과 수산연구소에서 적조현상이 발생하여 그 세력이 크거나 유독종이 출현하여 어업피해가 발생될 위험이 있을 때 적조 경보를 발령한다. 적조 경보에는 적조주의보, 적조경보, 적조속보, 적조해제가 있으며, 적조생물의 밀도가 크면 피해도 클 것으로 예상되나 반드시 그렇지는 않고, 주로 적조 원인 생물에 따라서 피해가 달라진다. 따라서 적조경보 발령 시 유독성 적조생물의 출현 여부에 대해 각별히 주의를 기울여야 할 것이다. 왜냐하면 대량 폐사 이외 마비성 패독이나 설사성 패독이 문제되기 때문이다.The current red tide warning is issued by the National Fisheries Promotion Agency and the Fisheries Research Institute when there is a risk of damage to fisheries due to the occurrence of a red tide phenomenon, or the appearance of poisonous species. There are red tide warning, red tide warning, red tide warning, and red tide clearing. If the density of red tide creatures is high, the damage is expected to be great, but this is not necessarily the case, and the damage varies depending on the creature that causes the red tide. Therefore, special attention should be paid to whether toxic red tide organisms appear when the red tide warning is issued. This is because paralytic shellfish or diarrheal shellfish is a problem other than mass death.
이러한 적조 발생에 대한 탐지 방법은 종래에는 직접 바다에서 채수하여 현미경을 이용해 취수된 해수의 적조농도를 육안 체크하고, 그 확인 결과 적조 농도가 기준치 이상 검출되면 부근 해역에 인위적으로 적조 경보를 내려 해상에 적조가 발생 되었음을 알리게 된다. 또한, 등록특허 제10-0252381호에서는 적조를 탐지하는 수단으로 적조 센서를 사용하여 적조를 감지하고 있음을 알 수 있다. 적조 감지 센서로 클로로필 센서나 탁도계 등을 사용할 수도 있고, 유류 오염 등과 같은 유해물질의 농도를 측정할 수 있는 센서를 사용하고 있다고 기술하고 있다.The detection method for such red tide is conventionally collected directly from the sea and visually checks the red tide concentration of the collected seawater using a microscope, and if the red tide concentration is detected above the standard value, an artificial red tide alarm is sent to the sea area. It informs that a red tide has occurred. In addition, in Korean Patent No. 10-0252381, it can be seen that red tide is detected using a red tide sensor as a means for detecting red tide. It is described that a chlorophyll sensor or a turbidimeter may be used as a red tide sensor, and a sensor capable of measuring the concentration of harmful substances such as oil pollution is used.
하지만, 채수에 의한 적조 탐지 방법은 채수한 후 분석하는데 시간을 요할 뿐만 아니라, 넓은 해역을 광범위하게 조사할 수 없다는 한계가 있으며, 적조 감지센서를 이용하여 적조를 탐지하는 방법은 고정 부위에서만 적조를 감지하므로, 이동하면서 유해 적조를 탐지할 수 없고, 유해 적조의 빠른 확산 속도 및 발생 판정 속도 등을 고려할 때 신속성 면에서 떨어진다는 문제점이 있다.However, the red tide detection method by collecting water not only takes time to analyze after collecting the water, but also has a limitation in that it cannot be extensively investigated in a wide area, and the method of detecting red tide using a red tide sensor detects red tide only in a fixed area. Therefore, there is a problem that it is not possible to detect a harmful red tide while moving, and it is inferior in terms of speed when considering the rapid spreading speed and occurrence determination speed of the harmful red tide.
근래에 들어, 수중에 존재하는 클로로필-a에서 발생하는 형광량을 측정하여 수중 조류의 존재를 정량적으로 측정하는 방식을 사용하고 있다.Recently, a method of quantitatively measuring the presence of algae in water has been used by measuring the amount of fluorescence generated from chlorophyll-a present in water.
상기와 같은 방식은 녹조발생 지역을 방문해서 측정대상 시료를 별도로 채수하여 측정하므로 실시간 모니터링(real-time monitoring)이 불가능하다는 문제점이 발생하고, 이로 인해서 녹조 및 적조 발생시 이에 대한 대응이 빠르게 이루어지지 못한다는 문제점이 발생한다.In the above-described method, a problem that real-time monitoring is impossible because the sample to be measured is collected and measured separately by visiting the green algae occurrence area, and thus, response to the occurrence of green algae or red tide cannot be made quickly. The problem arises.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 레이저 광원을 이용하여 원격으로 녹조 및 적조를 측정하는 장치가 국내 공개특허 제10-2015-0122086호에 개시되어 있다. 그런데, 상기 장치의 경우 원유의 누출여부는 검출할 수 없는 단점이 있다.In order to improve this problem, a device for remotely measuring green algae and red algae using a laser light source is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2015-0122086. However, in the case of the above device, there is a disadvantage that it is not possible to detect whether the crude oil is leaking.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 원유 누출 및 적녹조의 발생 여부를 검출할 수 있도록 지원하는 원유 및 적녹조 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above requirements, and an object of the present invention is to provide a device for detecting crude oil and red algae that supports detecting whether or not oil leakage and red algae occur.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치는 레이저광을 출사하는 레이저 광원과; 상기 레이저 광원에서 출사되는 레이저광은 반사시키고 역방향에서 입사되는 검출광은 상기 레이저광의 진행경로와 다른 경로로 투과시키는 다이크로익 미러와; 상기 다이크로익 미러에서 반사된 레이저광의 빔폭을 확대시켜 평행광으로 출사하고, 측정대상 영역으로부터 수신된 검출광을 상기 다이크로익 미러에 집속시키는 집속 광학유니트와; 상기 다이크로익 미러에서 투과된 검출광을 수신하고, 수신된 검출광에 대한 분광정보를 출력하는 수광부와; 상기 수광부에서 출력되는 분광정보로부터 원유의 유출 여부 및 녹적조의 발생여부를 판단처리하는 처리부;를 구비한다.In order to achieve the above object, the apparatus for detecting crude oil and red-green algae according to the present invention includes: a laser light source for emitting laser light; A dichroic mirror that reflects the laser light emitted from the laser light source and transmits the detection light incident in the reverse direction through a path different from that of the laser light; A focusing optical unit that enlarges the beam width of the laser beam reflected from the dichroic mirror and emits it as parallel light, and focuses the detection light received from the measurement target area to the dichroic mirror; A light receiving unit for receiving the detection light transmitted from the dichroic mirror and outputting spectral information on the received detection light; And a processing unit for determining and processing whether crude oil is leaked and whether a green tide is generated from the spectral information output from the light receiving unit.
바람직하게는 상기 레이저 광원은 450nm 레이저 광을 출사하고, 상기 처리부는 상기 레이저광에 여기되어 수신된 검출광의 분광 정보에 550nm 내지 580nm의 형광신호가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 원유가 누출된 것으로 처리하고, 상기 처리부는 상기 레이저광에 여기되어 수신된 검출광의 분광 정보에 680nm의 형광신호가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 적녹조가 발생된 것으로 처리한다.Preferably, the laser light source emits 450 nm laser light, and the processing unit is excited by the laser light and when a fluorescence signal of 550 nm to 580 nm in the spectral information of the received detection light is detected above a set reference intensity, the laser light is irradiated in the region. When the spectral information of the detected light excited by the laser light detects a fluorescence signal of 680 nm above a set reference intensity, the processing unit treats it as having leaked crude oil.
또한, 상기 집속광학 유니트는 상기 다이크로익 미러에서 반사된 레이저광을 집속시키는 제1콜리메이팅 렌즈와; 상기 제1콜리메이팅렌즈의 초점거리를 지나 확산되는 레이저광을 평행광으로 변환하는 제2콜리메이팅렌즈;를 구비하고, 상기 수광부는 상기 제2 및 제1 콜리메이팅 렌즈를 거쳐 상기 다이크로익 미러에서 투과되는 검출광을 집속하는 제3콜리메이팅 렌즈와; 상기 제3콜리메이팅 렌즈를 거쳐 집속되는 검출광을 수신하여 분광처리하고, 분광된 550nm 내지 580nm의 형광신호와 680nm의 형광신호를 상기 처리부에 제공하는 분광기;를 구비한다.In addition, the focusing optical unit includes a first collimating lens for focusing the laser light reflected from the dichroic mirror; And a second collimating lens for converting laser light diffused past the focal length of the first collimating lens into parallel light, wherein the light receiving unit passes through the second and first collimating lenses and the dichroic mirror A third collimating lens that focuses the detection light transmitted from the lens; And a spectrometer for receiving and spectral processing the detection light focused through the third collimating lens, and providing the spectroscopic fluorescence signal of 550 nm to 580 nm and the fluorescence signal of 680 nm to the processing unit.
본 발명에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치에 의하면, 원유누출 및 적녹조의 발생여부를 모두 검출할 수 있는 장점을 제공한다.According to the apparatus for detecting crude oil and red-green algae according to the present invention, it is possible to detect both leakage of crude oil and occurrence of red-green algae.
도 1은 본 발명에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 분광기를 통해 검출되는 검출광에 원유 및 적녹조의 검출 정보가 포함된 경유의 예를 나타내 보인 그래프이다.1 is a view showing an apparatus for detecting crude oil and red-green algae according to the present invention,
FIG. 2 is a graph showing an example of diesel in which detection information of crude oil and red-green algae is included in detection light detected through the spectroscope of FIG. 1.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for detecting crude oil and red algae according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing an apparatus for detecting crude oil and red algae according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원유 및 적녹조 검출 장치(100)는 레이저 광원(LD)(110), 다이크로익 미러(120), 집속 광학유니트, 수광부, 처리부(180)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the crude oil and red-green
레이저 광원(110)은 처리부(160)에 제어되어 레이저광을 출사한다.The
레이저 광원(110)은 450nm 레이저 광을 출사하는 것이 적용된다.The
다이크로익 미러(120)는 레이저 광원(110)에서 출사되는 레이저광은 반사시키고 역방향에서 입사되는 검출광은 레이저광의 진행경로와 다른 경로로 투과시킨다.The
집속광학 유니트는 다이크로익 미러(120)에서 반사되어 제1경로변환 미러(130)를 거쳐 진행되는 레이저광의 빔폭을 확대시켜 평행광으로 출사하고, 측정대상 영역으로부터 수신된 검출광을 다이크로익 미러(120)에 집속시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 제1경로변환 미러(130)는 다이크로익 미러(120)에서 진행되는 광을 제1콜리메이팅 렌즈(141)로 이어지는 광경로로 광을 반사시키도록 배치되어 있고, 다이크로익 미러(120)의 광축에 제1콜리메이팅 렌즈(141)의 광축이 일치되게 배치되는 경우 생략될 수 있다.The focusing optical unit expands the beam width of the laser light reflected from the
집속 광학유니트는 제1콜리메이팅 렌즈(141)와, 제2콜리메이팅렌즈(143)를 구비한다.The focusing optical unit includes a first collimating
제1콜리메이팅 렌즈(141)는 다이크로익 미러(120)로부터 제2콜리메이팅렌즈(143)로 이어지는 광경로상에서 제1경로변환 미러(130)와 제2콜리메이팅렌즈(125) 사이에 설치되어 있다.The first
제1콜리메이팅 렌즈(123)는 다이크로익 미러(121)를 통과한 레이저광을 집속시킨다.The first collimating lens 123 focuses the laser light passing through the dichroic mirror 121.
제2콜리메이팅 렌즈(125)는 제1콜리메이팅렌즈(123)의 초점거리를 지나 확산되는 레이저광을 평행광으로 변환시킨다.The second collimating lens 125 converts the laser light diffused past the focal length of the first collimating lens 123 into parallel light.
이러한 집속 광학유니트는 측정대상 영역으로부터 역으로 입사되는 검출광에 대해 제2콜리메이팅 렌즈(143)는 검출광을 집속시키고, 제1콜리메이팅 렌즈(141)는 제2콜리메이팅렌즈(143)의 초점거리를 지나 확산되는 검출광을 평행광으로 변환시켜 다이크로익 미러(120)로 입사시킨다.In this focusing optical unit, the second
수광부는 다이크로익 미러(120)에서 투과된 검출광을 수신하고, 수신된 검출광에 대한 분광정보를 처리부(180)에 출력한다.The light receiving unit receives the detection light transmitted from the
수광부는 제2경로변환미러(150), 제3콜리메이팅 렌즈(160) 및 분광기(150)를 구비한다.The light receiving unit includes a second
제2경로변환미러(150)는 다이크로익 미러(120)에서 투과되어 진행되는 검출광을 분광기(170)로 향하도록 광로를 변환시키게 배치되어 있다.The second
제3콜리메이팅 렌즈(160)는 다이크로익 미러(120)에서 투과되어 제2경로변환미러(150)를 거쳐 진행되는 검출광을 집속시켜 분광기(17)에 입사시키도록 배치되어 있다.The
분광기(170)는 제3콜리메이팅 렌즈(160)를 거쳐 입사된 검출광을 파장별로 분광하고, 파장별 광의 세기 즉 강도를 포함하는 분광정보를 처리부(180)에 제공한다.The
처리부(180)는 수광부의 분광기(170)에서 출력되는 분광정보로부터 원유의 유출 및 적녹조의 발생 여부를 판단처리한다.The
처리부(180)는 레이저광에 여기되어 수신된 검출광의 분광 정보에 도 2에 도시된 바와 같은 550nm 내지 580nm의 형광신호(S1)가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 원유가 누출된 것으로 처리한다.When the fluorescence signal S1 of 550 nm to 580 nm as shown in FIG. 2 is detected in the spectral information of the detected light excited by the laser light and received above the set reference intensity, the crude oil leaks into the irradiated area. Treat it as.
원유에는 다양한 탄화수소 화합물을 포함하고 있어 자외선 영역의 광을 흡수하면 가시광선 영역에서 형광이 발생한다.Crude oil contains various hydrocarbon compounds, and when light in the ultraviolet region is absorbed, fluorescence is generated in the visible region.
처리부(180)는 원유가 누출된 것으로 판단되면 출력부(190) 예를 들면 표시부를 통해 원유 누출이 발생했음을 알리는 정보를 표시한다.When it is determined that the crude oil has leaked, the
한편, 처리부(180)의 룩업테이블에는 원유의 종류별로 발생 되는 형광신호의 파장 및 세기에 대한 특성정보가 기록되어 있고, 분광기(170)로부터 수신된 분광정보를 룩업테이블에 기록된 원유 종류 정보와 비교하여 가장 유사한 것으로 결정된 원유의 종류 정보를 출력하도록 구축될 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the lookup table of the
또한, 처리부(180)는 원유가 누출된 것으로 판정되면 등록된 관리자의 단말기로 원유누출 정보를 출력부로 적용된 통신부를 통해 전송하도록 구축될 수 있음은 물론이다.In addition, the
또한, 처리부(180)는 분광기(17)로부터 제공된 검출광의 분광 정보에 680nm의 클로로필a의 형광신호가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 적녹조가 발생한 것으로 처리한다.In addition, the
바람직하게는 처리부(180)는 도 2에 도시된 바와 같이 검출광의 분광 정보로부터 530nm의 물의 라만신호(S0)와 클로로필a의 형광신호를 비교하여 적조 및 녹조의 발생농도를 산출하도록 구축된다. 이 경우 처리부(180)는 적조 및 녹조의 발생농도(n)의 측정 정밀도를 안정적으로 유지하기 위해 아래의 수학식 1을 통해 산출한다. Preferably, the
여기서, A는 실험에 의해 산출되어 알고 있는 상수이고, h1은 물의 라만신호의 세기이고, h2는 클로로필a의 형광신호(S2)의 세기이다.Here, A is a constant calculated and known by an experiment, h1 is the intensity of the Raman signal of water, and h2 is the intensity of the fluorescence signal (S2) of chlorophyll a.
이러한 수학식1에 의해 적조 및 녹조의 발생농도(n)를 산출하면 검출장치(100)의 수면(10)과의 이격거리 변화에 관계없이 적조 및 녹조의 발생농도(n)에 대한 측정 정밀도를 안정적으로 유지할 수 있다.If the occurrence concentration (n) of red tide and green algae is calculated by Equation 1, the measurement accuracy for the occurrence concentration (n) of red tide and green algae is determined regardless of the change in the separation distance from the water surface 10 of the
이러한 원유 및 적녹조 검출 장치는 수상의 선박에서 원거리의 수상 또는 해상에 레이저광이 조사되게 함으로써 원유 누출 및 적녹조의 발생 여부를 검출하는데 이용될 수 있다.Such a crude oil and red-green algae detection device may be used to detect whether a crude oil leak or red-green algae occurs by irradiating a laser light onto a distant water or sea from a ship on the water.
이상에서 설명된 원유 및 적녹조 검출 장치에 의하면, 원유누출 및 적녹조의 발생여부를 모두 검출할 수 있는 장점을 제공한다.According to the apparatus for detecting crude oil and red-green algae described above, it is possible to detect both leakage of crude oil and occurrence of red-green algae.
110: 레이저 광원 120: 다이크로익 미러
141: 제1콜리메이팅 렌즈 143: 제2콜리메이팅렌즈
160: 제3콜리메이팅 렌즈 170: 분광기
180: 처리부110: laser light source 120: dichroic mirror
141: first collimating lens 143: second collimating lens
160: third collimating lens 170: spectroscope
180: processing unit
Claims (3)
상기 레이저 광원에서 출사되는 레이저광은 반사시키고 역방향에서 입사되는 검출광은 상기 레이저광의 진행경로와 다른 경로로 투과시키는 다이크로익 미러와;
상기 다이크로익 미러에서 반사된 레이저광의 빔폭을 확대시켜 평행광으로 출사하고, 측정대상 영역으로부터 수신된 검출광을 상기 다이크로익 미러에 집속시키는 집속 광학유니트와;
상기 다이크로익 미러에서 투과된 검출광을 수신하고, 수신된 검출광에 대한 분광정보를 출력하는 수광부와;
상기 수광부에서 출력되는 분광정보로부터 원유의 유출 여부 및 녹적조의 발생여부를 판단처리하는 처리부;를 구비하고,
상기 레이저 광원은 450nm 레이저 광을 출사하고,
상기 처리부는 상기 레이저광에 여기되어 수신된 검출광의 분광 정보에 550nm 내지 580nm의 형광신호가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 원유가 누출된 것으로 처리하고,
상기 처리부는 상기 레이저광에 여기되어 수신된 검출광의 분광 정보에 680nm의 형광신호가 설정된 기준 강도 이상으로 검출되면 레이저광을 조사한 영역에 적녹조가 발생된 것으로 처리하며,
상기 집속광학 유니트는
상기 다이크로익 미러에서 반사된 레이저광을 집속시키는 제1콜리메이팅 렌즈와;
상기 제1콜리메이팅렌즈의 초점거리를 지나 확산되는 레이저광을 평행광으로 변환하는 제2콜리메이팅렌즈;를 구비하고,
상기 수광부는
상기 제2 및 제1 콜리메이팅 렌즈를 거쳐 상기 다이크로익 미러에서 투과되는 검출광을 집속하는 제3콜리메이팅 렌즈와;
상기 제3콜리메이팅 렌즈를 거쳐 집속되는 검출광을 수신하여 분광처리하고, 분광된 550nm 내지 580nm의 형광신호와 680nm의 형광신호를 상기 처리부에 제공하는 분광기;를 구비하고,
상기 처리부는 적조 및 녹조의 발생농도(n)의 측정 정밀도를 안정적으로 유지하기 위해
A dichroic mirror that reflects the laser light emitted from the laser light source and transmits the detection light incident in the reverse direction through a path different from that of the laser light;
A focusing optical unit that enlarges the beam width of the laser beam reflected from the dichroic mirror and emits it as parallel light, and focuses the detection light received from the measurement target area to the dichroic mirror;
A light receiving unit for receiving the detection light transmitted from the dichroic mirror and outputting spectral information on the received detection light;
And a processing unit for determining and processing whether crude oil is leaked from the spectral information output from the light receiving unit and whether or not a green algae is generated,
The laser light source emits 450nm laser light,
When the fluorescence signal of 550 nm to 580 nm is detected in the spectral information of the detected light excited by the laser light and received above a set reference intensity, it is treated as leaking crude oil in the area irradiated with the laser light,
When the spectral information of the detected light excited by the laser light and the fluorescence signal of 680 nm is detected above a set reference intensity, the processing unit processes it as the occurrence of red-green algae in the irradiated area,
The focusing optical unit is
A first collimating lens that focuses the laser light reflected from the dichroic mirror;
And a second collimating lens for converting laser light diffused past the focal length of the first collimating lens into parallel light, and
The light receiving unit
A third collimating lens for focusing the detection light transmitted from the dichroic mirror through the second and first collimating lenses;
A spectrometer for receiving and spectral processing the detection light focused through the third collimating lens, and providing the spectroscopic fluorescent signal of 550 nm to 580 nm and the fluorescent signal of 680 nm to the processing unit; and
In order to stably maintain the measurement accuracy of the occurrence concentration (n) of red tide and green algae, the processing unit
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190105720A KR102215071B1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | crude oil and green and red tide detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190105720A KR102215071B1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | crude oil and green and red tide detection apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102215071B1 true KR102215071B1 (en) | 2021-02-10 |
Family
ID=74560824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190105720A KR102215071B1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | crude oil and green and red tide detection apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102215071B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023096060A1 (en) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 주식회사 마하테크 | Sea surface oil detection device |
| WO2023120849A1 (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | 주식회사 마하테크 | Sea-level oil detection device capable of flat-top collimated light irradiation |
| KR102620882B1 (en) * | 2022-11-29 | 2024-01-04 | 주식회사 마하테크 | UV fluorescence measurement system to discriminate between water and oil |
| KR102672058B1 (en) | 2022-12-02 | 2024-06-04 | 주식회사 마하테크 | Oil detection device on the sea |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275135A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Apparatus and method for inspection of leakage oil |
| JP2015052551A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | 株式会社かんでんエンジニアリング | Component-in-oil measuring method and oil-filled electric instrument |
| KR20150122086A (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-30 | (주)링크옵틱스 | green tide and red tide remote monitoring apparatus |
| KR101616727B1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-04-29 | 동양하이테크산업주식회사 | Red tide and algae remote monitoring system integrated safety system |
-
2019
- 2019-08-28 KR KR1020190105720A patent/KR102215071B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275135A (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Apparatus and method for inspection of leakage oil |
| JP2015052551A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | 株式会社かんでんエンジニアリング | Component-in-oil measuring method and oil-filled electric instrument |
| KR20150122086A (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-30 | (주)링크옵틱스 | green tide and red tide remote monitoring apparatus |
| KR101616727B1 (en) * | 2014-10-28 | 2016-04-29 | 동양하이테크산업주식회사 | Red tide and algae remote monitoring system integrated safety system |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023096060A1 (en) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 주식회사 마하테크 | Sea surface oil detection device |
| WO2023120849A1 (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | 주식회사 마하테크 | Sea-level oil detection device capable of flat-top collimated light irradiation |
| KR20230096665A (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-30 | 주식회사 마하테크 | Oil detection device on the sea capable of irradiating flat-top collimated beam |
| KR102609743B1 (en) | 2021-12-23 | 2023-12-05 | 주식회사 마하테크 | Oil detection device on the sea capable of irradiating flat-top collimated beam |
| KR102620882B1 (en) * | 2022-11-29 | 2024-01-04 | 주식회사 마하테크 | UV fluorescence measurement system to discriminate between water and oil |
| KR102672058B1 (en) | 2022-12-02 | 2024-06-04 | 주식회사 마하테크 | Oil detection device on the sea |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102215071B1 (en) | crude oil and green and red tide detection apparatus | |
| Chen et al. | High-resolution measurements of chromophoric dissolved organic matter in the Mississippi and Atchafalaya River plume regions | |
| Barbini et al. | Differential lidar fluorosensor system used for phytoplankton bloom and seawater quality monitoring in Antarctica | |
| Singh et al. | Seasonal variability in CDOM absorption and fluorescence properties in the Barataria Basin, Louisiana, USA | |
| KR102211700B1 (en) | red tide and green tide monitoring system using drone | |
| KR101663163B1 (en) | green tide and red tide remote monitoring apparatus | |
| Blockstein et al. | Lensless miniature portable fluorometer for measurement of chlorophyll and CDOM in water using fluorescence contact imaging | |
| Lu et al. | Short-range remote sensing of water quality by a handheld fluorosensor system | |
| Sun et al. | A portable UAV-based laser-induced fluorescence lidar system for oil pollution and aquatic environment monitoring | |
| Gall et al. | Predicting visual clarity and light penetration from water quality measures in New Zealand estuaries | |
| Klinkhammer et al. | Behavior of terrestrial dissolved organic matter at the continent-ocean boundary from high-resolution distributions | |
| Barbini et al. | Shipborne laser remote sensing of the Venice lagoon | |
| Al Shehhi et al. | Satellites-based monitoring of harmful algal blooms for sustainable desalination | |
| Kul’chin et al. | Complex monitoring of the state of sea water basins by optical methods. Part 1. The concept of constructing the multilevel measurement systems for ecological monitoring of coastal water basins | |
| Svanberg | Laser fluorescence spectroscopy in environmental monitoring | |
| Chase et al. | Real-Time monitoring of oil using ultraviolet filter fluorometry | |
| KR102211701B1 (en) | red tide and green tide generation region information supply system using drone | |
| Barbini et al. | Fluorescence determination of pollutants and natural components in seawater from the onboard mobile lidar apparatus | |
| Bagheri | Hyperspectral Remote Sensing of Nearshore Water Quality | |
| Carić et al. | Nautical Tourism in Marine Protected Areas (MPAs): Evaluating an Impact of Copper Emission from Antifouling Coating. Sustainability 2021, 13, 11897 | |
| Barbini et al. | Mobile lidar fluorosensor equipment for continuous seawaters monitoring and in situ photosynthetic measurements: the ENEA realisation | |
| Yuan et al. | Hand-held water quality monitoring system based on laser-induced fluorescence | |
| Pavelescu et al. | Water analysis from LIDAR investigations on the Romanian Black Sea coast | |
| Griffiths | Review of oceanographic equipment and sensors for the detection and measurement of pollutants | |
| Barbini et al. | ENEA fluorosensor system used in monitoring the Adriatic Sea |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |