海洋气象监测系统对船舶海上施工的意义分析

陈 亮，杨 源

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州 510663）

风能属于优质且常用的可再生能源类型和清洁能源类型，具备总体储藏量大，以及空间性分布覆盖范围广泛等基本特点。伴随着风能开发使用技术，以及相关应用设备的逐渐发展成熟，风能的社会效益和经济效益得到了充分展现，支持风能逐渐演化成为我国现有能源供应基础系统的良好补充。风力发电是风能资源在利用过程中最为常见的技术形式，从现有的调查研究数据可以知道，与建立在内陆地区的风电场相对比，海上风电场具备风能资源储备数量丰富且稳定性相对较高、发电生产技术活动开展过程环境影响破坏程度小、土地资源要素占用和消耗数量少，以及电力能源产品产量规模大等基本特点，并且凭借上述特点，逐渐获取了来自我国各级政府相关主管职能部门的充分关注和重视。

1 海上风电场项目建设概述

在2010年7月，我国建设形成了首个大型海上风电场项目并且实现并网发电，也就是上海东海大桥海上风电场项目，其装机容量参数为102.00MW，该项目的建设形成，标志着我国海上风电场项目建设事业正式进入发展起步阶段。

在我国海上风电场项目建设事业的早期发展阶段，我国实际建设形成的海上风电场项目大多集中分布在江苏省沿海地域，其选址主要基于潮间带或者是潮下带风电滩涂空间区域，且项目建设所在海域的海水深度参数大多处在5.00m之下。最近若干年间，我国逐渐在福建省和广东省等东南沿海地区省份的外海空间区域之中，启动运作了海水深度参数介于5.00-50.00m之间的大型海上风电场建设项目。

在海上风电场建设项目实际运作过程中，桩基基础组成部分可供选择运用的施工技术主要涉及打入桩施工技术、灌注桩施工技术，以及嵌岩桩施工技术等表现形式。伴随着海上风电场建设项目设施所处空间位置海水深度参数的持续加大，桩端部位实际进入持力层内部的深度参数，以及桩体结构的直径参数都对应性地需要接受加大处理过程，海上风电场建设项目的工程施工成本将会显著上升，继而在小型风机设备无法支持满足成本控制要求前提下，需要引入运用大型风机设备。

在海上风电场建设项目施工建设活动实施过程中，需要先后完成桩基结构施工，附属性技术设备安装或者承台施工，以及风机吊装施工。海上风电场建设项目的施工工序为：钢管桩的制作与加工环节→钢管桩运输环节→钢管桩安装施工环节→附属性技术设备安装或者是承台施工环节→风机设备吊装施工环节。

2 海洋气象监测系统概述

海洋气象监测系统是针对海洋空间区域内部气象环境条件展开测量和监测干预的技术系统，其运行过程中获取的相关成果，能够为海上施工船舶的安全高效技术运用，创造和提供支持保障条件。

图1 基于海洋气象监测系统的船舶施工方案设计界面示意图

3 海上风电场船舶及人员智慧调度系统工程基础概述

3.1 海上风电场船舶及人员智慧调度系统工程设施的基本特点

（1）系统与业务紧密结合，能够大幅提高工作效率，缓解人、物力不足的矛盾；同时通过全覆盖的监管，保障人员、船舶和设施安全。

（2）系统功能齐全，借助于多种传感器监控技术手段的相互配合，对危害场区设施安全的船舶实现“三得化”管理，即“看得见、叫得通、管得住”，降低船舶违章率和事故发生率。

（3）系统选择运用先进的现代化与智能化处理技术，实现海上风电场场区内违规船舶的自动预警，虚警率低，借助于事后轨迹分析及视频分析为违规船舶追责提供证据。

（4）系统基于互联网技术为工作人员和船舶提供信息引导，提升运营效率，保障生产平稳运行。

（5）可扩展性强，系统采用微服务的软件架构，经由高度的抽象和建模，合理划分模块，形成灵活的系统组成；模块间信息交换采用标准协议，接口使用通用化的WebService接口，协议为适应强、实时性好的TCP协议，数据格式遵守当前国际、国内和行业的标准，以同一套服务接口实现内建业务应用、支撑第三方外部业务应用和未来需扩展的业务应用，实现真正的开放性系统。

3.2 人员管理系统的基本功能

（1）人员信息管理功能：管理人员可通过平台设置人员姓名、年龄、性别、部门、工种等相关信息，并可向指定人员发布相关任务。

（2）打卡定位功能：运维人员利用手机扫描张贴在风力发电机组、升压站、运输船及集控中心入口处二维码，或者在进入指定区域后通过手机APP签到打卡的方式，实现人员定位，考勤。

（3）位置显示功能：结合电子海图及云台监控，实时显示人员所在位置，并以直观图像或者直播方式显示在值班中心。

（4）应急管理功能：出海作业人员可佩带应急示位标，在人员落水时自动触发求救信号，系统收到信号后会自动通过系统、短信等方式向相关人员发送告警消息，并且可在平台向管理人员推荐相关应急方案，以及最近的船舶信息。

3.3 海域视频监控系统的基本功能

远距离高清激光摄像机专为远程昼夜监控领域而设计，采用超匀化红外激光作照明源，使用高像素、低照度长焦镜头，有效监控距离可达20.00km，可进行连续昼夜监控。

工业级嵌入式电子控制系统实现对摄像机的变倍、聚焦、视频切换、云台控制等功能，整机采用高强度铝合金材料，保证沿海及户外长时间使用的稳定性。

在日常视频监控方面，采用远距离高清激光摄像机，实现全景全域监控和重点区域动态影像跟踪以及落水人员自动跟踪，让监控调度更科学。

3.4 船舶管理系统的基本功能

（1）AIS基站会自动接收过往船舶发送的AIS信号并实时同步到系统，系统会根据接收到的船舶数据将船舶显示在电子海图上，形成船舶实时定位信息。

（2）呈现MMSI（水上移动通信业务标识码）、IMO（VHF频道号）、船首向、船航迹、船速、经纬度以及船舶基本信息（船长、宽等）。

（3）AIS配合电子海图划定警戒区域，入侵自动发起报警，点击报警信息可查看具体船舶信息以及船舶在风场区域的运动轨迹。

3.5 气象预报系统的基本功能

气象预报系统通过图表方式显示气象预报数据，主要的气象要素为：基于海平面10.00米的风力风向要素、基于海平面100.00米的风力风向要素、浪高要素、潮汐要素、能见度要素、气温要素、降水要素、气压要素、相对湿度要素等。

3.6 风场资产管理系统的基本功能

风场资产管理系统对所有风场资产进行统一管理，不同设备自动生成唯一二维码张贴在设备入口处，用户进入设备所在区域后可通过手机APP扫描二维码或者定位打卡的方式进行用户的定位、考勤；也可对所有出海作业工具进行统一管理，管理员分配任务时可选择不同作业任务需要携带的工具，以确保出海作业时不会遗漏工具，提升作业效率。

表1中列示的信息为海上大风预警等级，其中详细列示了与海上大风强度表现状态相对应的海面环境表现特征。

表1 海上大风预警等级分布表

遵从目前已经获取的技术性实践工作经验，对于正在运行使用的海上施工船舶而言，在面对种类多样的恶劣天气环境条件下，其部分施工作业技术工序甚至是所有施工作业技术工序需要面对停工问题，具体信息参见表2：

表2 作业停工划分表

4 结束语

综合梳理现有研究成果可以知道，风力发电生产技术，是电力能源产品绿色清洁生产技术的具体表现类型之一，通过规划建设与运行使用海洋气象监测技术系统，支持海上施工船舶的优质稳定技术使用状态，能确保海上风电场设施建设活动开展过程中顺利获取到最佳预期效果。