2025海缆在线监测预警及水上交通安全预警系统

海缆在线监测预警及水上交通安全预警系统目录TOC\o"1-3"\h\u17810海缆在线监测预警及水上交通安全预警系统 132137一、项目概述 31134（一）企业简介 310901（二）项目背景 329193（三）项目建设情况 428323二、应用场景及建设方案 515842（一）场景描述 51840（二）技术架构 513202（三）建设方案 6197731.海缆在线监测系统 6155442水上交通安全预警系统 10117813领先性及创新点 1331573三、项目效果 1420076（一）项目效益 142046（二）鉴定评价（如有） 1422260（三）推广前景 1431363四、下一步计划 15一、项目概述（一）企业简介XX南澳勒门海风场位于汕头市东部、南澳县南部海域的勒门列岛附近，项目规划装机容量245MW，布置35台7.0MW的风电机组，同时配套建设一座220kV海上升压站和陆上开关站。海上风力发电机组共9条集电回路,采取链式拓扑结构，经35kV海底电缆连接到220kV海上升压站，再经过两回路规格127/220kV-3*400mm2复合2*48芯光纤海底电缆线路输送到沿岸登陆。（二）项目背景海底电缆作为风电场极为重要的设备，一旦损坏，检查和修复难度较大，而且修复时间较长，会严重影响海上风电场的产能。故在设计之初，多数海上风电场的海底电缆均通过加装铠装的方式增强海缆的强度，施工时将海缆埋设于海床表面下3米左右，以使海缆免受重物坠落、船锚、渔业拖网作业的损坏以及波浪洋流的冲击，但仍然存在很多隐患。以本工程为例：本工程海底电缆在不同区域面临着不同的风险隐患，大体可分为三部分。其一在常规海域，主要面临渔业拖网作业等风险；其二220KV海缆送出路由距离汕头港2#引航锚地、广澳3#锚地较为接近，且与航道存在交叉，主要面临大型船舶抛锚的风险；其三在近海岸浅水区及登陆段，一般船只和人类活动较为密集。受外界环境、船只和人类活动的冲击风险较大。国内海缆损坏事故频发，常规加装铠装、深埋等方式无法保证海底电缆不受到损伤。而此类事故中，事故原因为渔船拖网作业或其他人为活动占较大比重，若能够做到提前预警并处理，则可以避免事故的发生。目前国内并无此类成熟的系统或平台，大多数风电场处于被动防御的阶段，只能在海缆受到损坏后进行维护，对日常运行带来极大的困扰。由于海底电缆跨度较大，多数为十几至几十公里，无法使用船舶进行实时监控，且成本极高。故一个能够对海底电缆进行实时监测并对可能发生的损坏海缆事件进行预警的系统对海上风电场十分重要，它能够使现场人员快速反应，避免事故的发生。（三）项目建设情况海缆在线监测预警及水上交通安全预警系统项目于2021年12月31日投入使用，建设周期为半年。二、应用场景及建设方案（一）场景描述当威胁海缆正常运行的紧急事件发生时，可通过该项目两系统联动，进行紧急处理，大致流程如下：海缆监测系统能够在不安全事件刚刚发生或者即将发生的时候，发出海缆扰动异常报警，并在系统上显示具体方位、告警对象、告警等级、告警时间等重要信息，同时通过音频提示现场运行人员进行处理。运行人员根据海缆监测系统的告警信息确定告警方位，结合水上交通安全预警系统中的船舶信息判断告警原因。确定威胁海缆安全运行的船只信息后，可通过高频电台与现场船只进行通讯，了解具体情况，要求船只远离警戒区域、禁止抛锚或原地等待支援等。通过两系统的联动，值班人员能够在事故未发生时即可收到事故预警信息，且该系统可协助判断事故预警地点、等级，大大缩短的事故处理时间，往往能够在未发生事故时就发出预警，避免了更大的经济损失。（二）技术架构本工程除常规海缆保护手段外，新增技术手段主要由海缆在线监测系统和水上交通安全预警系统两个分系统组成。海缆监测系统主要包括海缆温度、扰动、埋深监测，冲刷监测及其综合监控平台；水上交通安全预警系统主要由电子海图数据服务系统、数据中心和数据交换中心、AIS子系统、高频电台等组成。（三）建设方案1.海缆在线监测系统1.1海缆在线监测系统简介本工程海缆在线监测系统主要包括海缆温度、扰动、埋深监测及其综合监控平台。采用光纤干涉和光纤传感原理，以光纤作为传感器，当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中部分光特性将会改变，通过配置特殊的感测设备，监测张力、位移、振动、负载等事件并进行分析。各子系统互联互通，有效地整合所有技术资源与手段，形成功能完整、性能可靠、多参数立体综合监测系统，通过系统主机的特殊算法和分析处理，区分第三方入侵行为与正常干扰，实现全程报警及定位功能。满足海上风电场对海底光电复合缆的安全要求，以及陆上集控中心的监控需求。1.2海缆在线监测系统综合监控平台简介1）监控系统全景路由图对监控区域全景进行展示（如图1），当出现报警时，对大致报警区域进行突出显示，方便运行人员查找报警原因。当主界面右上角红色感叹号出现数字时，既有告警事件发生，点击红色感叹号会弹出告警界面，根据告警信息确认处理方法即可。图一监控系统全景路由图2）220kV海缆测温子系统监控界面对220KV海缆温度进行展示（如图二），其余界面还可以对埋深、载流量及集电线路海缆相关监测信息进行展示。图二220kV海缆测温子系统监控界面告警信息查询界面通过告警信息展示（如图三），可以快速得到告警的基本信息及等级，也可以对具体告警进行查询，得到相关告警的具体信息（如图四）。也可对告警信息进行定位，在电子海图显示扰动报警发生大概位置点（如图五）。图三告警信息展示界面图四告警信息查询图五告警信息定位告警数据统计表本系统平台软件可针对告警级别，告警数量，单个对象测量值，多个监测对象数据最大值、最小值、平均值等数据进行统计分析，并生产数据报表。（如图六）图六告警数据统计表除上述功能外，该系统还具备：安全记录功能：可储存一年以内的历史数据，并可进行有效审核；历史数据分析功能：可以对历史数据进行查询、统计，可输出报表或曲线；无人值守功能：可通过短消息发送报警信息至相关负责人手机中，实现无人值守及信息及早发现等其他功能。旨在对海缆进行实时监测，告警信息快速、准确地展示，与水上交通安全预警系统信息结合，给值班运行人员提供最大的帮助，使之尽早发现问题并进行处理。2水上交通安全预警系统2.1水上交通安全预警系统简介本工程水上交通安全预警系统主要包括电子海图数据服务系统、数据中心和数据交换中心、AIS子系统、高频电台等。能够对海缆敷设所在海域进行船舶的识别以及定位，对船舶减速、抛锚、停航等各种状态进行实时监测，通过在综合监控系统海图上划定警戒线，对进入警戒线的船只进行重点监测及提示（如图七）。图七风电场警戒区域2.2水上交通安全预警系统功能简介1）电子海图数据服务系统系统可加载电子海图数据，包括船位信息、航道数据信息、船舶动态参数信息（如图八）等。该系统可显示航道情况、提供航海资料、标会实时轨迹、监测航行情况，显示海图信息、航道信息、本船信息、雷达信息等数据。图八船舶动态参数信息2）AIS子系统自动接收船舶AIS的信息，包括船舶标识、船型、位置、对地航向和对地航速、航行状态及其他与安全相关的信息；监视与跟踪安装有AIS的船舶；与AIS船舶交换数据；偏航防撞预警。本系统还包括VHF通信子系统、设备智能巡检子系统等子系统（如图九），以实现更好的对警戒区域船舶的监督及预警。图九系统操作界面3）船舶自动接收植入信息和识别功能对风电场特定范围设置电子围栏，嵌入AIS系统和电子海图系统，建立起风电场电子围栏，通过公众系统网在每1个AIS和电子海图终端显示。根据AIS数据识别越线船舶静态和动态数据，自动触发预警消息，自动发送提醒消息报文至船载显示器，发送VHF语音提醒消息至甚高频终端，告知区域内船舶注意避开风电场围栏内设施，谨慎驾驶。平台监控终端同时会显示，提醒值守人员，实施动态人工监控。4）综上所述，本系统通过AIS、雷达等前端设备，北斗、GPS等定位设备对靠近风电场水域的船舶进行感知，获取船舶航行动态，实现风电场全天候、全天时的监控。当船舶等外来设施进入风电场监护范围，系统自动触发启动警示信息，VHF系统会根据距离分三个级别向船舶发送警示信息。系统设置3种数据存储机制，边缘数据、云端数据和中控数据，并互为备份。管理人员可以通过系统随时对数据进行查阅、统计、打印，或事后取证。提供网页及手机APP终端，方便管理人员随时掌握动态，及早地了解情况、发现问题、采取相应的指挥措施，有效防止和避免风电场运行维护期间风机及附属设施被破坏或附近船舶安全受威胁。3领先性及创新点3.1实时在线监测：系统为实时在线监测方式，提供连续的温度、扰动、埋深等动态监测信号，系统可设置系统支持多级报警，如30℃初报警，40℃预报警，50℃采取措施等，并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定；具有差定温多种报警方式，3.2无人值守：可通过短消息发送报警信息至相关负责人手机中，实现无人值守及信息及早发现；可自定义报警事件的报警等级和接收人群。3.3故障定位：具备故障自动诊断能力与上传至站级平台监控平台的功能。3.4实时监控：实时监控海缆可能遭受的破坏，对于突发的危害事件进行预警及定位。精确报警定位船只拖拽海缆、船只在海周围抛锚碰触到海缆等事件。3.5实时联动：综合监控平台与水上交通安全预警系统联动，监测风电场海缆信息，同时自动接收船舶AIS的信息，包括船舶标识、船型、位置、对地航向和对地航速、航行状态等信息，满足风电场对海缆安全监测要求：提前发现，迅速处理。三、项目效果（一）项目效益通过两系统的运行，风电场运行人员可对海缆安全状况进行实时监视，且可以实现对事故预警快速响应，避免事故的发生。本风场2022年度共发生1起威胁海缆安全事件，事故大致经过为：海缆监测系统首先发出海缆扰动异常告警信号，经过两系统联动，对故障位置及水上交通安全预警系统海图船舶实时位置进行比对，很快判断出船舶信息，并判断该船舶正在220kV海缆正上方进行拖网捕鱼作业，对海缆安全造成极大威胁。随后通过高频电台与船舶通讯，要求尽快驶离海缆警戒区域。最终成功避免了海缆安全事故的发生及扩大，保证了风场的安全运行。（二）鉴定评价（如有）无（三）推广前景目前，国内海上风电发展迅速，大多数风场已对海缆采取了深埋等保护措施，但近年来，海缆被外力破坏导致风场非停的事件时有发生，绝大多数是由于渔船拖网或抛锚对海缆造成伤害。而如何避免此类事故的发生是对所有海上风电场的一个考验。仅靠事故发生后的被动维护是不够的，只有走到事故的前面，在发生事故前就提前阻止事故的发生，在发生事故前得到事故预警并将其扼杀，才能保证风电场的安全稳定的运行。海底不是只有风电场的海缆，也有各种通信光缆，随着人类活动需求越来越