港口防風(fēng)防汛預(yù)警管理系統(tǒng)

楊 萌

（天津港歐亞國際集裝箱碼頭有限公司，天津 300461）

0 引言

港頭堆場屬于全天24 h 作業(yè)，在促進(jìn)社會生產(chǎn)及貨品流通中有重要的作用，所以碼頭堆場的安全管理工作十分重要。不僅如此，還要注意對當(dāng)?shù)丨h(huán)境提前做好預(yù)防工作，尤其是最近幾年來發(fā)生了諸多極端惡劣天氣導(dǎo)致的安全事故，這給當(dāng)?shù)氐母劭趲砹瞬豢赏旎氐膿p失。因此，需要設(shè)計相應(yīng)的港口防風(fēng)防汛預(yù)警管理系統(tǒng)來提前預(yù)知港口的情況，能對惡劣天氣提前進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作來應(yīng)對可能發(fā)生的危險。它還能對異常大風(fēng)以及風(fēng)暴潮等進(jìn)行預(yù)警，保證沿港口附近生產(chǎn)的安全，同時還能對港口的其他條件進(jìn)行全天監(jiān)控（如設(shè)備間的濕度、溫度等），為碼頭作業(yè)安全提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)功能

在5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景下，創(chuàng)建一套完善的港口防風(fēng)防汛預(yù)警系統(tǒng)至關(guān)重要。本文介紹的系統(tǒng)擁有多種不同類別的功能，主要包含實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、閾值報警、值班管理、外部接口以及設(shè)備監(jiān)控功能[1]。

（1）對風(fēng)速以及風(fēng)向的預(yù)警。在這個過程中，當(dāng)測得港口的風(fēng)速大于港口的規(guī)定時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提前提示工作人員注意安全。

（2）對潮位監(jiān)測及預(yù)警。即當(dāng)港口的潮水達(dá)到設(shè)定的潮位時，系統(tǒng)會發(fā)生報警。

（3）對溫濕度監(jiān)測。在工作過程中，不同的作業(yè)往往對需要的環(huán)境溫度、濕度有要求，該系統(tǒng)就可以實時監(jiān)測作業(yè)現(xiàn)場的溫度和濕度。

（4）對實時環(huán)境監(jiān)測。對于碼頭的空氣污染控制是一項很重要的過程，該系統(tǒng)可以對港口周圍的空氣成分進(jìn)行監(jiān)測，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣污染。

（5）實時天氣監(jiān)測。當(dāng)天氣出現(xiàn)惡劣變化時，系統(tǒng)會發(fā)出提前預(yù)警，保證當(dāng)?shù)毓ぷ髡＿\(yùn)行。

（6）數(shù)據(jù)分析及處理功能。該系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的存儲能力，能夠根據(jù)往年的數(shù)據(jù)分析進(jìn)行繪制相關(guān)的圖形，這樣能很快對每年的風(fēng)速進(jìn)行季節(jié)性的預(yù)測，提前給出預(yù)警。

（7）第三方氣象數(shù)據(jù)平臺接口。在系統(tǒng)的設(shè)計中可以加入當(dāng)期的天氣預(yù)報接口，這樣能夠更加有效地對天氣進(jìn)行預(yù)判。

（8）信息共享，指的是系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)可以提供給外部系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

（9）手機(jī)客戶端?？梢酝ㄟ^手機(jī)客戶端與系統(tǒng)進(jìn)行連接，讓居民能夠盡快了解天氣信息。

（10）移動便攜。設(shè)計過程中每一個系統(tǒng)都加入定位器，這樣能夠方便人們對傳感器所在的具體位置進(jìn)行追蹤，同時也更加方便。

（11）資源整合。此系統(tǒng)可以借助5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)與其他設(shè)計的融合，讓人們無論在任何時候都能收到相關(guān)的消息。

（12）應(yīng)急短信提醒。將現(xiàn)代移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)，保證在緊急情況下用戶能收到應(yīng)急短信。

1.2 系統(tǒng)性能及參數(shù)

（1）對港口的風(fēng)速以及風(fēng)向進(jìn)行測定，同時也能對其他方面的參數(shù)進(jìn)行測定。

（2）能夠?qū)Ω劭诘臏囟纫约皾穸冗M(jìn)行測定。

（3）最大風(fēng)速采集是80 m/s，采集的精度為±0.5 m/s，風(fēng)向±3.6°。

（4）在設(shè)計過程中應(yīng)該對不同的風(fēng)速設(shè)置不同的等級報警，這樣可以更加安全，保證萬無一失。

（5）系統(tǒng)能夠直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及了解其規(guī)律，這樣就可以進(jìn)行提前判定。

（6）能夠存儲所采集的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失對港口造成影響，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，防止其在傳輸過程中發(fā)生錯誤。

（7）該系統(tǒng)能直接與當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行連接，更加方便居民提前了解情況。

（8）能夠繪制所有數(shù)據(jù)的曲線圖，掌握相應(yīng)的規(guī)律。

2 港口現(xiàn)場相關(guān)硬件

2.1 多普勒雷達(dá)風(fēng)速風(fēng)向傳感器

系統(tǒng)主要包塊金屬支架、電源、傳感器以及采集儀器，通過這些儀器能夠測定港口周圍的風(fēng)速和溫度：采用超聲波探頭測量風(fēng)速，能保證風(fēng)速測定的真實性，具有更高的可靠性；傳感器采用的是ELZX-WDS2000 多普勒雷達(dá)風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其精度能夠達(dá)到一定的等級，還能對于不同的環(huán)境進(jìn)行重新調(diào)整其精度等級[2]。

多普勒雷達(dá)風(fēng)速風(fēng)向傳感器的工作原理：當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)風(fēng)的時候，由傳感器對風(fēng)速的超聲波進(jìn)行檢測，然后超聲波再由傳感器輸入端輸入、從輸出端輸出，通過測定超聲波在這個過程中的傳輸時間，就能得到大致的風(fēng)速（圖1）。例如，對于從北邊吹過來的風(fēng)，那么超聲波可以對風(fēng)進(jìn)行相應(yīng)的時間感應(yīng)。當(dāng)然不管風(fēng)的方向如何，該系統(tǒng)都能進(jìn)行測定，所以超聲波能夠有效地測定當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速以及風(fēng)向。同時該系統(tǒng)完全不會受到當(dāng)?shù)氐钠渌麠l件影響，能夠保證很好的可靠性[3]。

2.2 雷達(dá)潮位傳感器

雷達(dá)潮位傳感器是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接的，運(yùn)用的也是超聲遙測技術(shù)，超聲波設(shè)置在20～50 kHz。它主要是通過脈沖的方式進(jìn)行工作：超聲波發(fā)生一個脈沖，然后脈沖在海面進(jìn)行傳播，如果遇到潮位的上漲，脈沖就會返回一個值，工作人員通過對返回時間進(jìn)行分析最終就可以得到潮位的具體時間。值得注意的是，應(yīng)該考慮空間溫度的影響，因為溫度對脈沖的傳播過程影響很大，所以對分析的數(shù)據(jù)應(yīng)該考慮溫度系數(shù)，這樣才能提高可靠性。因此，通過應(yīng)用5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)置入其中，可以讓潮位傳感器內(nèi)部集成溫度傳感器，對溫度進(jìn)行修正[4]。采用5G 技術(shù)后，當(dāng)現(xiàn)場沒有網(wǎng)絡(luò)支持時，可以通過5G 傳送數(shù)據(jù)，極大增加了設(shè)備的適用范圍。該設(shè)備也可以承受十分惡劣的外部天氣，在天氣條件十分惡劣的情況下依然可以獲得較為可靠的數(shù)據(jù)。

3 總結(jié)

隨著港口的高樓以及施工設(shè)備與日俱增，如果不對港口周圍環(huán)境進(jìn)行風(fēng)速以及風(fēng)向的預(yù)測，就很容易造成較大的損失。該系統(tǒng)能夠很好地對港口的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測定，有效保證當(dāng)?shù)卦O(shè)備以及工作人員的相關(guān)安全，同時用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行功能選擇。綜上所述，使用這種系統(tǒng)來對港口的各種天氣條件進(jìn)行監(jiān)控，可以防止發(fā)生意外事故，提前做好各種預(yù)防方案?？傊?，該系統(tǒng)能夠運(yùn)用到各種各樣的場景，有很高的利用價值。

圖1 多普勒雷達(dá)風(fēng)速風(fēng)向傳感器