海洋氣象監測系統對船舶海上施工的意義分析

陳 亮，楊 源

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

風能屬于優質且常用的可再生能源類型和清潔能源類型，具備總體儲藏量大，以及空間性分布覆蓋范圍廣泛等基本特點。伴隨著風能開發使用技術，以及相關應用設備的逐漸發展成熟，風能的社會效益和經濟效益得到了充分展現，支持風能逐漸演化成為我國現有能源供應基礎系統的良好補充。風力發電是風能資源在利用過程中最為常見的技術形式，從現有的調查研究數據可以知道，與建立在內陸地區的風電場相對比，海上風電場具備風能資源儲備數量豐富且穩定性相對較高、發電生產技術活動開展過程環境影響破壞程度小、土地資源要素占用和消耗數量少，以及電力能源產品產量規模大等基本特點，并且憑借上述特點，逐漸獲取了來自我國各級政府相關主管職能部門的充分關注和重視。

1 海上風電場項目建設概述

在2010年7月，我國建設形成了首個大型海上風電場項目并且實現并網發電，也就是上海東海大橋海上風電場項目，其裝機容量參數為102.00MW，該項目的建設形成，標志著我國海上風電場項目建設事業正式進入發展起步階段。

在我國海上風電場項目建設事業的早期發展階段，我國實際建設形成的海上風電場項目大多集中分布在江蘇省沿海地域，其選址主要基于潮間帶或者是潮下帶風電灘涂空間區域，且項目建設所在海域的海水深度參數大多處在5.00m之下。最近若干年間，我國逐漸在福建省和廣東省等東南沿海地區省份的外海空間區域之中，啟動運作了海水深度參數介于5.00-50.00m之間的大型海上風電場建設項目。

在海上風電場建設項目實際運作過程中，樁基基礎組成部分可供選擇運用的施工技術主要涉及打入樁施工技術、灌注樁施工技術，以及嵌巖樁施工技術等表現形式。伴隨著海上風電場建設項目設施所處空間位置海水深度參數的持續加大，樁端部位實際進入持力層內部的深度參數，以及樁體結構的直徑參數都對應性地需要接受加大處理過程，海上風電場建設項目的工程施工成本將會顯著上升，繼而在小型風機設備無法支持滿足成本控制要求前提下，需要引入運用大型風機設備。

在海上風電場建設項目施工建設活動實施過程中，需要先后完成樁基結構施工，附屬性技術設備安裝或者承臺施工，以及風機吊裝施工。海上風電場建設項目的施工工序為：鋼管樁的制作與加工環節→鋼管樁運輸環節→鋼管樁安裝施工環節→附屬性技術設備安裝或者是承臺施工環節→風機設備吊裝施工環節。

2 海洋氣象監測系統概述

海洋氣象監測系統是針對海洋空間區域內部氣象環境條件展開測量和監測干預的技術系統，其運行過程中獲取的相關成果，能夠為海上施工船舶的安全高效技術運用，創造和提供支持保障條件。

圖1 基于海洋氣象監測系統的船舶施工方案設計界面示意圖

3 海上風電場船舶及人員智慧調度系統工程基礎概述

3.1 海上風電場船舶及人員智慧調度系統工程設施的基本特點

（1）系統與業務緊密結合，能夠大幅提高工作效率，緩解人、物力不足的矛盾；同時通過全覆蓋的監管，保障人員、船舶和設施安全。

（2）系統功能齊全，借助于多種傳感器監控技術手段的相互配合，對危害場區設施安全的船舶實現“三得化”管理，即“看得見、叫得通、管得住”，降低船舶違章率和事故發生率。

（3）系統選擇運用先進的現代化與智能化處理技術，實現海上風電場場區內違規船舶的自動預警，虛警率低，借助于事后軌跡分析及視頻分析為違規船舶追責提供證據。

（4）系統基于互聯網技術為工作人員和船舶提供信息引導，提升運營效率，保障生產平穩運行。

（5）可擴展性強，系統采用微服務的軟件架構，經由高度的抽象和建模，合理劃分模塊，形成靈活的系統組成；模塊間信息交換采用標準協議，接口使用通用化的WebService接口，協議為適應強、實時性好的TCP協議，數據格式遵守當前國際、國內和行業的標準，以同一套服務接口實現內建業務應用、支撐第三方外部業務應用和未來需擴展的業務應用，實現真正的開放性系統。

3.2 人員管理系統的基本功能

（1）人員信息管理功能：管理人員可通過平臺設置人員姓名、年齡、性別、部門、工種等相關信息，并可向指定人員發布相關任務。

（2）打卡定位功能：運維人員利用手機掃描張貼在風力發電機組、升壓站、運輸船及集控中心入口處二維碼，或者在進入指定區域后通過手機APP簽到打卡的方式，實現人員定位，考勤。

（3）位置顯示功能：結合電子海圖及云臺監控，實時顯示人員所在位置，并以直觀圖像或者直播方式顯示在值班中心。

（4）應急管理功能：出海作業人員可佩帶應急示位標，在人員落水時自動觸發求救信號，系統收到信號后會自動通過系統、短信等方式向相關人員發送告警消息，并且可在平臺向管理人員推薦相關應急方案，以及最近的船舶信息。

3.3 海域視頻監控系統的基本功能

遠距離高清激光攝像機專為遠程晝夜監控領域而設計，采用超勻化紅外激光作照明源，使用高像素、低照度長焦鏡頭，有效監控距離可達20.00km，可進行連續晝夜監控。

工業級嵌入式電子控制系統實現對攝像機的變倍、聚焦、視頻切換、云臺控制等功能，整機采用高強度鋁合金材料，保證沿海及戶外長時間使用的穩定性。

在日常視頻監控方面，采用遠距離高清激光攝像機，實現全景全域監控和重點區域動態影像跟蹤以及落水人員自動跟蹤，讓監控調度更科學。

3.4 船舶管理系統的基本功能

（1）AIS基站會自動接收過往船舶發送的AIS信號并實時同步到系統，系統會根據接收到的船舶數據將船舶顯示在電子海圖上，形成船舶實時定位信息。

（2）呈現MMSI（水上移動通信業務標識碼）、IMO（VHF頻道號）、船首向、船航跡、船速、經緯度以及船舶基本信息（船長、寬等）。

（3）AIS配合電子海圖劃定警戒區域，入侵自動發起報警，點擊報警信息可查看具體船舶信息以及船舶在風場區域的運動軌跡。

3.5 氣象預報系統的基本功能

氣象預報系統通過圖表方式顯示氣象預報數據，主要的氣象要素為：基于海平面10.00米的風力風向要素、基于海平面100.00米的風力風向要素、浪高要素、潮汐要素、能見度要素、氣溫要素、降水要素、氣壓要素、相對濕度要素等。

3.6 風場資產管理系統的基本功能

風場資產管理系統對所有風場資產進行統一管理，不同設備自動生成唯一二維碼張貼在設備入口處，用戶進入設備所在區域后可通過手機APP掃描二維碼或者定位打卡的方式進行用戶的定位、考勤；也可對所有出海作業工具進行統一管理，管理員分配任務時可選擇不同作業任務需要攜帶的工具，以確保出海作業時不會遺漏工具，提升作業效率。

表1中列示的信息為海上大風預警等級，其中詳細列示了與海上大風強度表現狀態相對應的海面環境表現特征。

表1 海上大風預警等級分布表

遵從目前已經獲取的技術性實踐工作經驗，對于正在運行使用的海上施工船舶而言，在面對種類多樣的惡劣天氣環境條件下，其部分施工作業技術工序甚至是所有施工作業技術工序需要面對停工問題，具體信息參見表2：

表2 作業停工劃分表

4 結束語

綜合梳理現有研究成果可以知道，風力發電生產技術，是電力能源產品綠色清潔生產技術的具體表現類型之一，通過規劃建設與運行使用海洋氣象監測技術系統，支持海上施工船舶的優質穩定技術使用狀態，能確保海上風電場設施建設活動開展過程中順利獲取到最佳預期效果。