海面溢油的准确及时处置对海洋环境的保护具有重要意义。海面溢油监测方法一般可分为固定式监测和遥感监测。固定式监测方法由于其较高的实时性和全天候的特性被广泛应用于近海、港口和码头等溢油高发地点。但受监测范围限制,无法满足大面积溢油监测需求。遥感监测方法具有更广泛的监测范围,能够及时监测出石油运输泄露导致的大范围溢油,但重复观测周期过长,无法对溢油扩散及漂移进行实时跟踪。本文以近距离海面溢油监测系统为研究对象,设计并实现了系统的整体方案。论文的主要研究成果如下:首先,根据实际环境需求设计固定式海面溢油监测硬件平台。该平台包括紫外光源、光电倍增管、FPGA芯片和A/D采样电路等功能模块,对各功能模块的设计进行了介绍。随后介绍了光源调制的基本理论,阐述了光源调制在海面溢油中的应用,并通过仿真对现有的调制模块进行了改进。通过光源调制解决了实验中噪声过大覆盖溢油荧光信号的问题,有效地提升了监测距离。其次,深入研究了固定式海面溢油监测中影响阈值设定的因素:监测距离和太阳光辐射。针对设置固定阈值造成溢油监测虚警率高的问题,结合被监测海域的太阳高度、天气、紫外线强度和潮汐情况等环境信息,提出了一种基于决策树及神经网络的监测阈值设定方法,有效地降低了溢油监测系统的虚警率。然后,配合系统硬件平台开发了固定式海面溢油监测软件。分析了软件需求,软件具有串口设置、监测数据显示、监测数据下载、监测阈值设定、监测画面显示和短信报警等功能,其中监测阈值设定和短信报警都可从服务器调取指定接口实现。根据各功能模块的设计完成相应的编码工作,并对软件进行了测试,验证了软件的可靠性。最后,设计了无人机溢油监测系统的整体方案。借助百度鹰眼实现了方案中的地面站信息处理平台。详细介绍了该平台数据传输、遥感图像获取及处理、无人机轨迹监控和溢油跟踪的实现方法,结合具体应用场景对无人机溢油监测系统的优点进行了分析。