海上风电场智慧运维管理系统研究

李苇林，王二峰，刘晓东

（华电重工股份有限公司，北京 100070）

1 海上风电智慧调度系统

1.1 系统架构

作为海洋工程领域的管理系统-用于海上风电场的智能航运管理系统，根据决策管理、人员管理、视频监控、海洋气象服务、工单管理、船舶管理、后台管理等七个方面的特定要求，可采用可视化管理方法和实现智能调度。

1.2 决策管理

可以根据工单类型查看可用的窗口期。可用的窗口周期是根据过程的类型，策略的配置以及风浪的高度来计算的。该数据可用于显示当日实时作业窗口时段和实时风速以及浪的高度信息，还可以查看特定的作业窗口时段的详细根据说明。

1.3 人员管理

（1）人员跟踪定位管理。人员监控管理系统通过现有的人事管理程序实现风电场人事信息管理，实现对出海任务和出海人员全过程的监控，建立有效的监督管理机制，提高员工防范安全隐患，避免突发事件的能力，达到员工安全管理的目的。

（2）人员急管理。①落水预警。掉入水中后，救生衣Aismob设备（个人位置指示器）可以向AIS基站和卫星发送求救信号。一旦系统接收到遇险信号，它就会在电子地图上自动标记人员在水中的位置，并发出听觉和视觉警报，以通知管理人员。②视频联动。当有掉入水中的预警时，通过光电设备连接功能，摄像机会自动对准掉落位置，以锁定掉入水中的人的掉落区域，以协助救援。

1.4 视频监控

视频监视系统包括一个远程红外热像仪，该摄像头可以穿透雾气，以监视整个风电场潜艇区域内的船只。视频监视系统与紧急情况管理系统和船舶控制系统相结合，可自动捕获和协调动态目标。

一旦有人掉入水中，海域视频监视系统将自动锁定位置，进行实时视频监视。

该系统可以通过AIS系统界面在地图上建立电子围栏区域。当船舶靠近，闯入或停泊不当时，系统将发出警报，并通过声音和灯光通知当值用户，并记录警报信息。同时，通过光电连接监视功能，通过摄像机实时监视船体的危险并记录视频。

1.5 海洋气象服务系统

该系统集成了气象数据的收集，预测和分析为一体，并实时测量风，温度，湿度，气压等其他气象要素。针对船舶、直升机的调度为它们提供根本的而天气信息。提供天气预报和天气预报服务，接收和显示天气预报，及海洋预报部门发布的强风和大浪警告信息。

与系统相关的气象数据包括温度，降水，风向，气压，能见度和台风等。该系统通过界面接收气象部门提供的气象数据，并在电子地图上实时更新它们。该系统可以根据风电场的气象条件，提出是否适合参与调查的指导建议

1.6 船舶管理系统

船舶控制系统可以通过获得项目海域的船舶AIS信息，在地图上用符号的办法显示船舶的实时位置和动态状态，并放置风力发电设施的位置符号，可以增加或减少地图显示区域，并可以移动屏幕窗口。单击船的徽标以查看船的名称、船号、MMSI、IMO、速度、方向、转弯、纬度和经度以及船的信息。注意特定的船舶，例如项目的海上平台，驳船的名称和船舶的维修编号、MMSI、IMO或选择（使用唯一符号显示）。将电子栏杆放在海图上圈上，以提醒船舶进入和离开特定区域。

2 雷达多源跟踪及边界警示系统

2.1 系统架构

主要功能是利用电子地图作为控制界面，实现对船舶的全面监控和报警。实时监控系统可以记录所有通过风电场的船舶的轨迹。该系统还提供了用于连接其他监视设备的接口，该接口可以完成进入虚拟警戒区的船舶的“连接监视”。除了多源雷达跟踪系统之外，在保护区的边界风力涡轮机上还安装了边界警告系统，以错误地减少进入风电场区域的船只。

高精度远程光电前端，小目标检测雷达（x波段）和AIS组成智能调度控制系统和用于雷达目标检测，光电联合确认和目标跟踪以及获取目标数据的AIS的综合跟踪系统。

旨在实现海上动态目标的自动化和信息管理智能同时，在风电场边界的基本风力涡轮机平台上采取了声音，灯光和无线电警告措施。在约两海里的距离处安装警告灯，以指示风扇的位置；安装烟雾探测器（可见性探测器）和警笛；安装雷达和带有导航标志的AIS航标专业应答器，以通过无线电通过的船只。

2.2 主要技术

（1）总体技术特点要求。作为主要传感器，雷达可以在无人值守和恶劣天气条件（雨、雾）下主动检测目标，并连续自动地进行监视，报警和记录。

雷达可以同时检测多个目标（系统可以跟踪和显示的最大目标数量：≥20000个系列），系统接收周围船舶的ais信号并将其与雷达信号智能集成，以实现对目标周围的全面风场监控。雷达信号覆盖范围内的电缆保护区域。所有进入该地区的船只将自动监视和录制视频。首次可以手动找到电缆网和锚，可以识别它们的特性和侧面编号。该警告在发布之前和之后发出。保存证据。系统还可以设置数据保留时间，可以在一段时间（最长1个月或更长时间）内追溯到特定船舶或特定区域的轨迹。

（2）软件系统主要功能。该系统可以实时和全景显示雷达视频信号，光电图像，海图和其他信息。该系统具有用于区域管理和事件管理的控制和警报功能。它具有自动跟踪和检测覆盖区域中的海洋目标的功能，并提供目标的位置，方向，速度和其他参数。

（3）边界警示系统。边界警报系统是多源雷达跟踪系统的附件，用于警告风电场附近的船只。主要功能如下：①根据风力发电机组的限制，将警告灯安装在2海里以上的距离，并在夜间自动打开警告灯，以显示风力涡轮机对经过的船舶的位置风电场。②安装烟雾检测设备（可见性检测器）和烟雾警报器（警报器），以及边界警告系统的控件。当能见度极差时，系统可以按照规定自动发送雾信号。

警报系统连接到多源雷达监视系统，可见性数据和雾信号连接到网络。风扇能见度数据可以由岸上集中控制中心工作站收集，而雾信号则由后端控制。

3 风机平台作业监管系统

3.1 系统架构

基于海上风电场的运行和维护，人脸识别，网络，数据库和可视化技术的海上风电场监控系统。

3.2 风机平台作业监管系统配置要求

风扇平台监控系统执行以下功能：

（1）远程应用工作任务，通过风扇维修审计应用程序远程完成工作，三角岛操作员通过网络程序收据接收网络应用程序。该操作任务将自动包括解锁锁和退出警告设备的权限，以防止有问题的风扇进入。

（2）风扇具有内置的微波警报器和高音扬声器，让人感觉很人性化，使下属的工作人员更容易在舞台上骑行。如果人员不在风扇平台上，设备将自动发出警报，并在警报完成后要求人员离开风扇平台。否则，在设定的时间过后，工作人员将启动高音扬声器以驱散它。平台上的工作人员使用该应用程序连接疏散警报设备，并且可以设置疏散时间。

（3）将风轮机的门锁设置为智能门锁，该智能门锁由应用程序打开控制。恢复网络后，应用程序日志将自动发送到后台系统，操作员将检查并计算操作记录。

（4）人脸识别和可视头盔，用于通过鼓门上的人脸识别摄像头在风扇平台上进行人员识别。同时，通过视觉头盔的配置对管理人员和专家进行远程指导监督。

4 结语

这项工作通过普拉风电场的智能调度系统，具有雷达风电场的多源雷达监视系统以及用于监视风电场运行的系统，建立了用于管理海上风电场的运行和维护的智能系统。该系统完成人员安全管理和船舶计划。同时，它可以对船舶进行全面监控，并确保海上风力发电场海上风力涡轮机和电缆的安全。最终，实现了在风力涡轮机平台上对风力涡轮机运营商的全面管理。该解决方案实现了实时图像捕获，视频回放以及实时信息和运输信息查询的功能。同时，结合航空情报和天气预报，船舶和人员资源的管理和定位，制定了船舶的建造、运营和维护计划，确保了船舶和人员的安全管理。