港口防風防汛預警管理系統研究

曲明 李永華 孫玉旺

摘 要 港口生產存在諸多的風險隱患，尤其是無法以人力干擾的風汛問題，很多突發情況難以可靠預測，便會產生重大的經濟損失，甚至會發生安全事故。為保證港口生產作業的安全性與可靠性，就需要依靠各高新技術建立防風防汛預警管理系統，通過有效預警，來將損失控制到最小。

關鍵詞 港口生產;防風防汛;預警管理系統

研究港口防風防汛預警管理系統，主要目的是完成對風速、風向、潮位、溫濕度以及設備狀態等多方面的實時監控，通過對各類數據信息的分析處理，提前為港口提供科學預警，統籌制定針對性應急方案，盡最大可能將損失控制到最小。

1港口防風防汛預警管理系統分析

防風防汛預警管理系統對于港口的安全高效生產至關重要。以某集裝箱碼頭為例，碼頭所具有的設備可以實現現有最大型集裝箱船舶的裝卸作業，早于2017年的全年作業吞吐量已經超過300萬TEU。港口碼頭堆場需要全天作業，不僅要維持較高的作業效率，同時還要保證生產的安全性[1]。以實現港口安全生產管理為目的，構建了防風防汛預警管理系統，根據所掌握的實時數據來為港口生產提供科學預警。通過防風防汛預警管理系統的支持，對港口整個廠區的風速、潮位等氣象條件進行全面檢測，能夠更科學的預測異常大風、風暴潮，提前制定應對方案，達到最佳生產效果。

2港口防風防汛預警管理系統應用

2.1 系統基礎功能

①氣象條件監測。選擇港口合適位置安裝數個雷達潮位傳感器以及多普勒雷達風速風向傳感器，用以對場區潮位、風向、風速等信息進行收集，然后將所得到的各項數據匯總在一起，經過專業軟件的分析，為港口生產計劃的制定以及調整提供支持[2]。②設備溫濕度監測。對電氣房、油改電箱變內部安裝溫濕度傳感器，確保系統可以實時獲取各測點的溫濕度數據信息，掌握設備的實際運行狀態，及時就管理方案進行修改調整，更好地適應氣象條件，在保持高效生產的同時，堅持安全作業。③防風防汛預警。通過在岸橋合適位置安裝風速儀，與PLC數據聯合，對岸橋錨固開閉狀態進行監測，通過系統數據可以實時掌握港口各個岸橋的實時風速、風向以及錨固開閉的實際狀態，提前做好風險預警。④防汛物資管理。港口防風防汛預警管理系統還要具備防汛物資管理功能，基于生產實際需求來合理采購防汛物資，且對出入庫的物資做好詳細的等級管理工作，為防汛作業的有效執行提供保障。

2.2 系統硬件組成

（1）多普勒雷達風速風向傳感器。港口防風防汛預警管理系統所應用的為ELZX-WDS2000多普勒雷達風速風向傳感器，具備高精度雷達模塊，可完成對場區環境的全面監測。系統組成包括一體式金屬噴漆支架、傳感器、數據采集儀以及電源等幾部分，可滿足周圍環境風速、風向、溫濕度、CO2濃度、大氣壓力以及粉塵質量濃度等多種氣象要素的監測。其中，系統設置有4個超聲波探頭，用于對風速、風向的測量，未設置任何移動部件，儀器具備更強的耐用性，且所獲得的數據信息可靠性較高，可以用于氣象預警分析[3]。對多普勒雷達風速風向傳感器的運行原理進行分析，簡單來講就是對超聲波由北向南以及由南向北兩個傳感器之間傳輸所用時間的測量比較。同理，測量比較超聲波從西向東與由東向西兩個傳感器之間傳輸所用時間。例如港口周圍存在從北向吹來的風，超聲波從北到南之間傳輸所用的時間就要短一些，而從西向東與從東向西兩個方向的傳輸時間相同。根據測量得到的兩點之間的時間差，便可完成風速與風向的計算。其中，風速、風向的計算結果并不受溫濕度等因素的影響，可以將其忽略不計，保證采集數據的準確性。

（2）雷達潮位傳感器。雷達潮位傳感器所應用的技術原理是超聲波遙測技術，可以對潮水高度、積水厚度進行監測，以及還可以測量特定時間段內的降雪量。所應用的為20～50kHz的超聲波測量，作業時是向北側地面發射1個超聲波脈沖，并接收反射回波信號，測量超聲波脈沖在往返過程中所花費的時間。空氣溫度會對超聲波的運行狀態產生一定影響，在實際監測分析時，需要進行溫度修正，排除該因素的影響保證測量結果準確。本次所應用的潮位傳感器內集成有溫度傳感器，可自動進行溫度修正。設備投放后對環境的適應性較強，可以在惡劣條件下正常運行，完成潮位信息的精準監測，為防汛預警提供可靠數據。

（3）溫濕度傳感器。溫濕度傳感器的選用必須要確保其對各種環境條件均有較強的適應性，滿足高精度、大量程以及長期穩定的要求。港口所應用的溫濕度傳感器其電源為DC12V型，對于監測獲得的數據信息，可以直接通過GPRS網絡進行上傳，且記錄儀在通電后可以對網絡狀態進行自動檢測，網絡處于正常連接狀態時，傳感器可以走動連接服務器并上傳數據，最終管理人員可以通過客戶端的監控軟件了解相關監測數據，為港口防風防汛預警管理工作的展開提供數據支持[4]。

2.3 系統應用效果

將防風防汛預警管理系統應用到港口生產管理中，一直以來運行穩定，管理部門可以通過系統獲取更加全面的氣象信息，通過潮位、風向、風速以及岸橋錨固開閉狀態等信息的分析，為下一階段港口生產計劃的安排提供支持。包括是各部門之間信息共享，協調能力增強，港口綜合防災預警能力大大提升，更大程度上做到了安全生產運營。

3結束語

基于港口生產環境的特殊性，為降低特殊氣象條件對生產安全的影響，還需要從實際出發，加深對防風防汛預警管理系統的研究，合理選擇各種硬件設備，通過各種傳感器的支持，來做好氣象條件的全面監測，為港口防災預警管理工作提供可靠支持。

參考文獻

[1] 王強，楊向權.海南省防風防汛工作的實踐及經驗[J].中國水利，2020（5）：3-5.

[2] 鄒瑩瑩.港口船舶交通管理預警系統的設計與實現[D].大連：大連海事大學，2019.

[3] 屈東升.港口防風防汛預警管理系統[J].港口科技，2018（12）：26-31.

[4] 梁錦雄.港口突發天氣預警系統[J].港口科技，2015（9）：39-41.

作者簡介

曲明（1979-），男，天津人;學歷：研究生，職稱：高級工程師，現就職單位：天津港聯盟國際集裝箱碼頭有限公司。