海上風(fēng)電場智慧運維管理系統(tǒng)研究

李葦林，王二峰，劉曉東

（華電重工股份有限公司，北京 100070）

1 海上風(fēng)電智慧調(diào)度系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

作為海洋工程領(lǐng)域的管理系統(tǒng)-用于海上風(fēng)電場的智能航運管理系統(tǒng)，根據(jù)決策管理、人員管理、視頻監(jiān)控、海洋氣象服務(wù)、工單管理、船舶管理、后臺管理等七個方面的特定要求，可采用可視化管理方法和實現(xiàn)智能調(diào)度。

1.2 決策管理

可以根據(jù)工單類型查看可用的窗口期。可用的窗口周期是根據(jù)過程的類型，策略的配置以及風(fēng)浪的高度來計算的。該數(shù)據(jù)可用于顯示當(dāng)日實時作業(yè)窗口時段和實時風(fēng)速以及浪的高度信息，還可以查看特定的作業(yè)窗口時段的詳細根據(jù)說明。

1.3 人員管理

（1）人員跟蹤定位管理。人員監(jiān)控管理系統(tǒng)通過現(xiàn)有的人事管理程序?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電場人事信息管理，實現(xiàn)對出海任務(wù)和出海人員全過程的監(jiān)控，建立有效的監(jiān)督管理機制，提高員工防范安全隱患，避免突發(fā)事件的能力，達到員工安全管理的目的。

（2）人員急管理。①落水預(yù)警。掉入水中后，救生衣Aismob設(shè)備（個人位置指示器）可以向AIS基站和衛(wèi)星發(fā)送求救信號。一旦系統(tǒng)接收到遇險信號，它就會在電子地圖上自動標記人員在水中的位置，并發(fā)出聽覺和視覺警報，以通知管理人員。②視頻聯(lián)動。當(dāng)有掉入水中的預(yù)警時，通過光電設(shè)備連接功能，攝像機會自動對準掉落位置，以鎖定掉入水中的人的掉落區(qū)域，以協(xié)助救援。

1.4 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)視系統(tǒng)包括一個遠程紅外熱像儀，該攝像頭可以穿透霧氣，以監(jiān)視整個風(fēng)電場潛艇區(qū)域內(nèi)的船只。視頻監(jiān)視系統(tǒng)與緊急情況管理系統(tǒng)和船舶控制系統(tǒng)相結(jié)合，可自動捕獲和協(xié)調(diào)動態(tài)目標。

一旦有人掉入水中，海域視頻監(jiān)視系統(tǒng)將自動鎖定位置，進行實時視頻監(jiān)視。

該系統(tǒng)可以通過AIS系統(tǒng)界面在地圖上建立電子圍欄區(qū)域。當(dāng)船舶靠近，闖入或停泊不當(dāng)時，系統(tǒng)將發(fā)出警報，并通過聲音和燈光通知當(dāng)值用戶，并記錄警報信息。同時，通過光電連接監(jiān)視功能，通過攝像機實時監(jiān)視船體的危險并記錄視頻。

1.5 海洋氣象服務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)集成了氣象數(shù)據(jù)的收集，預(yù)測和分析為一體，并實時測量風(fēng)，溫度，濕度，氣壓等其他氣象要素。針對船舶、直升機的調(diào)度為它們提供根本的而天氣信息。提供天氣預(yù)報和天氣預(yù)報服務(wù)，接收和顯示天氣預(yù)報，及海洋預(yù)報部門發(fā)布的強風(fēng)和大浪警告信息。

與系統(tǒng)相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)包括溫度，降水，風(fēng)向，氣壓，能見度和臺風(fēng)等。該系統(tǒng)通過界面接收氣象部門提供的氣象數(shù)據(jù)，并在電子地圖上實時更新它們。該系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)電場的氣象條件，提出是否適合參與調(diào)查的指導(dǎo)建議

1.6 船舶管理系統(tǒng)

船舶控制系統(tǒng)可以通過獲得項目海域的船舶AIS信息，在地圖上用符號的辦法顯示船舶的實時位置和動態(tài)狀態(tài)，并放置風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的位置符號，可以增加或減少地圖顯示區(qū)域，并可以移動屏幕窗口。單擊船的徽標以查看船的名稱、船號、MMSI、IMO、速度、方向、轉(zhuǎn)彎、緯度和經(jīng)度以及船的信息。注意特定的船舶，例如項目的海上平臺，駁船的名稱和船舶的維修編號、MMSI、IMO或選擇（使用唯一符號顯示）。將電子欄桿放在海圖上圈上，以提醒船舶進入和離開特定區(qū)域。

2 雷達多源跟蹤及邊界警示系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

主要功能是利用電子地圖作為控制界面，實現(xiàn)對船舶的全面監(jiān)控和報警。實時監(jiān)控系統(tǒng)可以記錄所有通過風(fēng)電場的船舶的軌跡。該系統(tǒng)還提供了用于連接其他監(jiān)視設(shè)備的接口，該接口可以完成進入虛擬警戒區(qū)的船舶的“連接監(jiān)視”。除了多源雷達跟蹤系統(tǒng)之外，在保護區(qū)的邊界風(fēng)力渦輪機上還安裝了邊界警告系統(tǒng)，以錯誤地減少進入風(fēng)電場區(qū)域的船只。

高精度遠程光電前端，小目標檢測雷達（x波段）和AIS組成智能調(diào)度控制系統(tǒng)和用于雷達目標檢測，光電聯(lián)合確認和目標跟蹤以及獲取目標數(shù)據(jù)的AIS的綜合跟蹤系統(tǒng)。

旨在實現(xiàn)海上動態(tài)目標的自動化和信息管理智能同時，在風(fēng)電場邊界的基本風(fēng)力渦輪機平臺上采取了聲音，燈光和無線電警告措施。在約兩海里的距離處安裝警告燈，以指示風(fēng)扇的位置；安裝煙霧探測器（可見性探測器）和警笛；安裝雷達和帶有導(dǎo)航標志的AIS航標專業(yè)應(yīng)答器，以通過無線電通過的船只。

2.2 主要技術(shù)

（1）總體技術(shù)特點要求。作為主要傳感器，雷達可以在無人值守和惡劣天氣條件（雨、霧）下主動檢測目標，并連續(xù)自動地進行監(jiān)視，報警和記錄。

雷達可以同時檢測多個目標（系統(tǒng)可以跟蹤和顯示的最大目標數(shù)量：≥20000個系列），系統(tǒng)接收周圍船舶的ais信號并將其與雷達信號智能集成，以實現(xiàn)對目標周圍的全面風(fēng)場監(jiān)控。雷達信號覆蓋范圍內(nèi)的電纜保護區(qū)域。所有進入該地區(qū)的船只將自動監(jiān)視和錄制視頻。首次可以手動找到電纜網(wǎng)和錨，可以識別它們的特性和側(cè)面編號。該警告在發(fā)布之前和之后發(fā)出。保存證據(jù)。系統(tǒng)還可以設(shè)置數(shù)據(jù)保留時間，可以在一段時間（最長1個月或更長時間）內(nèi)追溯到特定船舶或特定區(qū)域的軌跡。

（2）軟件系統(tǒng)主要功能。該系統(tǒng)可以實時和全景顯示雷達視頻信號，光電圖像，海圖和其他信息。該系統(tǒng)具有用于區(qū)域管理和事件管理的控制和警報功能。它具有自動跟蹤和檢測覆蓋區(qū)域中的海洋目標的功能，并提供目標的位置，方向，速度和其他參數(shù)。

（3）邊界警示系統(tǒng)。邊界警報系統(tǒng)是多源雷達跟蹤系統(tǒng)的附件，用于警告風(fēng)電場附近的船只。主要功能如下：①根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的限制，將警告燈安裝在2海里以上的距離，并在夜間自動打開警告燈，以顯示風(fēng)力渦輪機對經(jīng)過的船舶的位置風(fēng)電場。②安裝煙霧檢測設(shè)備（可見性檢測器）和煙霧警報器（警報器），以及邊界警告系統(tǒng)的控件。當(dāng)能見度極差時，系統(tǒng)可以按照規(guī)定自動發(fā)送霧信號。

警報系統(tǒng)連接到多源雷達監(jiān)視系統(tǒng)，可見性數(shù)據(jù)和霧信號連接到網(wǎng)絡(luò)。風(fēng)扇能見度數(shù)據(jù)可以由岸上集中控制中心工作站收集，而霧信號則由后端控制。

3 風(fēng)機平臺作業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于海上風(fēng)電場的運行和維護，人臉識別，網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫和可視化技術(shù)的海上風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 風(fēng)機平臺作業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)配置要求

風(fēng)扇平臺監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行以下功能：

（1）遠程應(yīng)用工作任務(wù)，通過風(fēng)扇維修審計應(yīng)用程序遠程完成工作，三角島操作員通過網(wǎng)絡(luò)程序收據(jù)接收網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。該操作任務(wù)將自動包括解鎖鎖和退出警告設(shè)備的權(quán)限，以防止有問題的風(fēng)扇進入。

（2）風(fēng)扇具有內(nèi)置的微波警報器和高音揚聲器，讓人感覺很人性化，使下屬的工作人員更容易在舞臺上騎行。如果人員不在風(fēng)扇平臺上，設(shè)備將自動發(fā)出警報，并在警報完成后要求人員離開風(fēng)扇平臺。否則，在設(shè)定的時間過后，工作人員將啟動高音揚聲器以驅(qū)散它。平臺上的工作人員使用該應(yīng)用程序連接疏散警報設(shè)備，并且可以設(shè)置疏散時間。

（3）將風(fēng)輪機的門鎖設(shè)置為智能門鎖，該智能門鎖由應(yīng)用程序打開控制?；謴?fù)網(wǎng)絡(luò)后，應(yīng)用程序日志將自動發(fā)送到后臺系統(tǒng)，操作員將檢查并計算操作記錄。

（4）人臉識別和可視頭盔，用于通過鼓門上的人臉識別攝像頭在風(fēng)扇平臺上進行人員識別。同時，通過視覺頭盔的配置對管理人員和專家進行遠程指導(dǎo)監(jiān)督。

4 結(jié)語

這項工作通過普拉風(fēng)電場的智能調(diào)度系統(tǒng)，具有雷達風(fēng)電場的多源雷達監(jiān)視系統(tǒng)以及用于監(jiān)視風(fēng)電場運行的系統(tǒng)，建立了用于管理海上風(fēng)電場的運行和維護的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)完成人員安全管理和船舶計劃。同時，它可以對船舶進行全面監(jiān)控，并確保海上風(fēng)力發(fā)電場海上風(fēng)力渦輪機和電纜的安全。最終，實現(xiàn)了在風(fēng)力渦輪機平臺上對風(fēng)力渦輪機運營商的全面管理。該解決方案實現(xiàn)了實時圖像捕獲，視頻回放以及實時信息和運輸信息查詢的功能。同時，結(jié)合航空情報和天氣預(yù)報，船舶和人員資源的管理和定位，制定了船舶的建造、運營和維護計劃，確保了船舶和人員的安全管理。