CN116092282A - 海上风电场智能边界警示系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电场智能边界警示系统、方法及装置，包括：预警模块，所述预警模块包括障碍标识灯和雾号；数据采集模块，所述数据采集模块包括雷达单元和AIS单元，所述数据采集模块用于采集船舶动态信息；处理模块，所述数理模块用于接收所述数据采集模块的数据信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定所述预警模块的工作状态指令；控制模块，所述控制模块与所述预警模块、所述数据采集模块和处理模块连接，所述控制模块用于根据所述处理模块的工作状态指令对所述预警模块进行控制。采用智能控制的方式，极大地提高了工作效率，节约了人力资源，同时扩大了海上风电场智能监控的范围。
Description
技术领域
本发明涉及风电场警示系统技术领域，尤其是涉及海上风电场智能边界警示系统、方法及装置。
背景技术
近年来，我国的海上风电开发迅速发展，风机单机容量不断上升，海上风电场规模日趋增大，且逐渐向深远海发展。运营期间，海上风电场内大型工程船移动，可能与风机或升压站基础发生碰撞；若有船只在风电场海底电缆周边进行拖网、锚泊等作业，很有可能勾到、损伤甚至拖断海缆。目前风电场的监控，远距离摄像机是常规的手段，可通过转动、变焦甚至热成像，实现对目标的监控。密集安装的摄像头，可以拍摄到目标，但需要有人值守才能及时发现异常情况，过于依靠人员操作，并且由于操作人员常常需要对密集的摄像机画面进行长时间不间断的观察，容易出现漏掉对风电场存在潜在危险的船只。
所以，亟需一种海上风电场智能边界警示系统，自主判断船只是否危险并发出警示。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上风电场智能边界警示系统，解决海上风电场周围船舶靠近时，需人工实时监测，且监控范围小距离短的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种海上风电场智能边界警示系统，包括：
预警模块，所述预警模块包括障碍标识灯和雾号，所述障碍标识灯和所述雾号安装于海上升压站和边界风机基础上；
数据采集模块，所述数据采集模块包括雷达单元和AIS单元，所述数据采集模块用于采集船舶动态信息；
处理模块，所述数理模块用于接收所述数据采集模块的数据信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定所述预警模块的工作状态指令；
控制模块，所述控制模块与所述预警模块、所述数据采集模块和处理模块连接，所述控制模块用于根据所述处理模块的工作状态指令对所述预警模块进行控制；
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块判断船舶风险等级的具体方法，所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
所述处理模块内预设有船舶距离矩阵D0，设定D0(D1，D2，D3，D4)，其中，D1为第一预设距离，D2为第二预设距离，D3为第三预设距离，D4为第四预设距离，且D1＜D2＜D3＜D4；
预设有船舶风险等级矩阵S0，设定S0(S1，S2，S3，S4)，其中，S1为第一预设风险等级，S2为第二预设风险等级，S3为第三预设风险等级，S4为第四预设风险等级，且S1＞S2＞S3＞S4；
获取船舶与海上风电场的实时距离D，根据所述实时距离D与各预设距离之间的关系设定船舶风险等级；
当D＜D1时，设定所述第一预设风险等级S1作为所述船舶风险等级；
当D1≤D＜D2时，设定所述第二预设风险等级S2作为所述船舶风险等级；
当D2≤D＜D3时，设定所述第三预设风险等级S3作为所述船舶风险等级；
当D3≤D＜D4时，设定所述第四预设风险等级S4作为所述船舶风险等级。
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块对所述船舶风险等级进行修正的具体方法，所述处理模块内预设有船舶速度矩阵V0，设定V0(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为第一预设速度，V2为第二预设速度，V3为第三预设速度，V4为第四预设速度，且V1＜V2＜V3＜V4；
获取船舶实时速度V,根据所述船舶实时速度V与各预设速度之间的关系，对所述船舶风险等级进行修正得到船舶实时风险等级；
当V＜V1时，则将所述预设风险等级作为所述船舶实时风险等级；
当V1≤V＜V2时，则将所述预设风险等级调升一级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V2≤V＜V3时，则将所述预设风险等级调升两级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V3≤V＜V4时，则将所述预设风险等级调升三级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级。
在本申请的一些实施例中，改进了所述处理模块，以使所述处理模块的工作内容更加清晰，所述处理模块根据所述船舶实时风险等级设定所述预警模块的工作状态指令，所述障碍标识灯夜间自动打开；
当所述船舶实时风险等级达到预设风险等级时，则根据所述船舶的方位施放相应位置的雾号。
在本申请的一些实施例中，改进了所述数据采集模块的组成，以使所述数据采集模块能够检测海上风电场边界的能见度数据，所述数据采集模块还包括能见度检测仪，所述能见度检测仪安装于风电场边界风机基础平台上，所述能见度检测仪用于检测风电场边界的实时能见度数据；
所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并根据所述能见度等级控制所述预警模块的工作状态指令；
当所述能见度等级低于预设能见度等级，则施放雾号。
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场能见度等级的具体方法，所述处理模块判断海上风电场的能见度等级的具体方法为：
所述处理模块内预设能见度矩阵F0，设定F0(F1，F2，F3，F4)，其中，F1为第一预设能见度，F2为第二预设能见度，F3为第三预设能见度，F4为第四预设能见度，且F1＜F2＜F3＜F4；
预设能见度等级矩阵L0，设定L0(L1，L2，L3，L4)，其中，L1为第一预设能见度等级，L2为第二预设能见度等级，L3为第三预设能见度等级，L4为第四预设能见度等级，且L1＜L2＜L3＜L4；
获取海上风电场的实时能见度F，根据所述实时能见度F与各预设能见度之间的关系设定海上风电场的能见度等级；
当F＜F1时，设定所述第一预设能见度等级L1作为海上风电场的能见度等级；
当F1≤F＜F2时，设定所述第二预设能见度等级L2作为海上风电场的能见度等级；
当F2≤F＜F3时，设定所述第三预设能见度等级L3作为海上风电场的能见度等级；
当F3≤F＜F4时，设定所述第四预设能见度等级L4作为海上风电场的能见度等级。
在本申请的一些实施例中，改进了所述数据处理模块的组成，以使能够实时监测海上风电场的画面，所述数据采集模块还包括视频监控单元，所述视频监控单元用于自动识别画面中的船舶并跟踪拍摄。
在本申请的一些实施例中，改进了所述海上风电场智能边界警示系统，以使便于查看历史警戒情况和实时动态数据，所述系统还包括存储模块和客户端，所述存储模块用于记录所述预警模块的开启次数及其开启时间；
所述客户端包括PC客户端和移动客户端，所述客户端用于实时显示海上风电场船舶动态信息。
本发明还公开了一种海上风电场智能边界警示方法，所述方法采用上述海上风电场智能边界警示系统进行实施，所述方法包括：
通过数据采集模块采集船舶动态信息，并将采集到的船舶动态信息传输至处理模块进行处理，所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
根据所述船舶动态信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定预警模块的工作状态指令，所述工作状态指令包括预警模块中障碍标识灯和雾号的开启或关闭；
采集风电场边界的实时能见度数据，所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并设定所述雾号的工作状态指令；
根据所述处理模块设定的工作状态指令对所述预警模块进行控制。
本发明还公开了一种海上风电场智能边界警示装置，所述装置包括上述海上风电场智能边界警示系统。
本发明公开了一种海上风电场智能边界警示系统，包括：预警模块，所述预警模块包括障碍标识灯和雾号，所述障碍标识灯和所述雾号安装于海上升压站和边界风机基础上；数据采集模块，所述数据采集模块包括雷达单元和AIS单元，所述数据采集模块用于采集船舶动态信息；处理模块，所述数理模块用于接收所述数据采集模块的数据信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定所述预警模块的工作状态指令；控制模块，所述控制模块与所述预警模块、所述数据采集模块和处理模块连接，所述控制模块用于根据所述处理模块的工作状态指令对所述预警模块进行控制。通过处理模块对数据采集模块收集到的数据信息进行处理，判断船舶风险等级，确定是否控制预警模块发出警示，采用智能控制的方式，极大地提高了工作效率，节约了人力资源，同时扩大了海上风电场智能监控的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明海上风电场智能边界警示系统的结构示意图；
图2为本发明海上风电场智能边界警示方法的流程图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的通常意义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合，而不排除其他元件或者物件。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指发明中任一部件或元件，不能理解为对发明的限制。术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
实施例
本发明提供了一种海上风电场智能边界警示系统，如图1所示，包括：
预警模块，所述预警模块包括障碍标识灯和雾号，所述障碍标识灯和所述雾号安装于海上升压站和边界风机基础上；
数据采集模块，所述数据采集模块包括雷达单元和AIS单元，所述数据采集模块用于采集船舶动态信息；
处理模块，所述数理模块用于接收所述数据采集模块的数据信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定所述预警模块的工作状态指令；
控制模块，所述控制模块与所述预警模块、所述数据采集模块和处理模块连接，所述控制模块用于根据所述处理模块的工作状态指令对所述预警模块进行控制；
在本申请的一些实施例中，所述数据采集模块包括有雷达应答器、AIS应答器。
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块判断船舶风险等级的具体方法，所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
所述处理模块内预设有船舶距离矩阵D0，设定D0(D1，D2，D3，D4)，其中，D1为第一预设距离，D2为第二预设距离，D3为第三预设距离，D4为第四预设距离，且D1＜D2＜D3＜D4；
预设有船舶风险等级矩阵S0，设定S0(S1，S2，S3，S4)，其中，S1为第一预设风险等级，S2为第二预设风险等级，S3为第三预设风险等级，S4为第四预设风险等级，且S1＞S2＞S3＞S4；
获取船舶与海上风电场的实时距离D，根据所述实时距离D与各预设距离之间的关系设定船舶风险等级；
当D＜D1时，设定所述第一预设风险等级S1作为所述船舶风险等级；
当D1≤D＜D2时，设定所述第二预设风险等级S2作为所述船舶风险等级；
当D2≤D＜D3时，设定所述第三预设风险等级S3作为所述船舶风险等级；
当D3≤D＜D4时，设定所述第四预设风险等级S4作为所述船舶风险等级。
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块对所述船舶风险等级进行修正的具体方法，所述处理模块内预设有船舶速度矩阵V0，设定V0(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为第一预设速度，V2为第二预设速度，V3为第三预设速度，V4为第四预设速度，且V1＜V2＜V3＜V4；
获取船舶实时速度V,根据所述船舶实时速度V与各预设速度之间的关系，对所述船舶风险等级进行修正得到船舶实时风险等级；
当V＜V1时，则将所述预设风险等级作为所述船舶实时风险等级；
当V1≤V＜V2时，则将所述预设风险等级调升一级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V2≤V＜V3时，则将所述预设风险等级调升两级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V3≤V＜V4时，则将所述预设风险等级调升三级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级。
在本申请的一些实施例中，改进了所述处理模块，以使所述处理模块的工作内容更加清晰，所述处理模块根据所述船舶实时风险等级设定所述预警模块的工作状态指令，所述障碍标识灯夜间自动打开；
当所述船舶实时风险等级达到预设风险等级时，则根据所述船舶的方位施放相应位置的雾号；
在本申请的一些实施例中，所述障碍标识灯射程为2海里以上；
所述雾号为成堆设置在边界风机基础上，并对准风电场外侧不同的方向。
在本申请的一些实施例中，改进了所述数据采集模块的组成，以使所述数据采集模块能够检测海上风电场边界的能见度数据，所述数据采集模块还包括能见度检测仪，所述能见度检测仪安装于风电场边界风机基础平台上，所述能见度检测仪用于检测风电场边界的实时能见度数据；
所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并根据所述能见度等级控制所述预警模块的工作状态指令；
当所述能见度等级低于预设能见度等级，则施放雾号。
在本申请的一些实施例中，公开了所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场能见度等级的具体方法，所述处理模块判断海上风电场的能见度等级的具体方法为：
所述处理模块内预设能见度矩阵F0，设定F0(F1，F2，F3，F4)，其中，F1为第一预设能见度，F2为第二预设能见度，F3为第三预设能见度，F4为第四预设能见度，且F1＜F2＜F3＜F4；
预设能见度等级矩阵L0，设定L0(L1，L2，L3，L4)，其中，L1为第一预设能见度等级，L2为第二预设能见度等级，L3为第三预设能见度等级，L4为第四预设能见度等级，且L1＜L2＜L3＜L4；
获取海上风电场的实时能见度F，根据所述实时能见度F与各预设能见度之间的关系设定海上风电场的能见度等级；
当F＜F1时，设定所述第一预设能见度等级L1作为海上风电场的能见度等级；
当F1≤F＜F2时，设定所述第二预设能见度等级L2作为海上风电场的能见度等级；
当F2≤F＜F3时，设定所述第三预设能见度等级L3作为海上风电场的能见度等级；
当F3≤F＜F4时，设定所述第四预设能见度等级L4作为海上风电场的能见度等级。
在本申请的一些实施例中，改进了所述数据处理模块的组成，以使能够实时监测海上风电场的画面，所述数据采集模块还包括视频监控单元，所述视频监控单元用于自动识别画面中的船舶并跟踪拍摄。
在本申请的一些实施例中，改进了所述海上风电场智能边界警示系统，以使便于查看历史警戒情况和实时动态数据，所述系统还包括存储模块和客户端，所述存储模块用于记录所述预警模块的开启次数及其开启时间；
所述客户端包括PC客户端和移动客户端，所述客户端用于实时显示海上风电场船舶动态信息。
本发明还公开了一种海上风电场智能边界警示方法，如图2所示，所述方法采用上述海上风电场智能边界警示系统进行实施，所述方法包括：
S1，通过数据采集模块采集船舶动态信息，并将采集到的船舶动态信息传输至处理模块进行处理，所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
S2，根据所述船舶动态信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定预警模块的工作状态指令，所述工作状态指令包括预警模块中障碍标识灯和雾号的开启或关闭；
S3，采集风电场边界的实时能见度数据，所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并设定所述雾号的工作状态指令；
S4，根据所述处理模块设定的工作状态指令对所述预警模块进行控制。
本发明还公开了一种海上风电场智能边界警示装置，所述装置包括上述海上风电场智能边界警示系统。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，包括：
预警模块，所述预警模块包括障碍标识灯和雾号，所述障碍标识灯和所述雾号安装于海上升压站和边界风机基础上；
数据采集模块，所述数据采集模块包括雷达单元和AIS单元，所述数据采集模块用于采集船舶动态信息；
处理模块，所述数理模块用于接收所述数据采集模块的数据信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定所述预警模块的工作状态指令；
控制模块，所述控制模块与所述预警模块、所述数据采集模块和处理模块连接，所述控制模块用于根据所述处理模块的工作状态指令对所述预警模块进行控制。
2.根据权利要求1所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，
所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
所述处理模块内预设有船舶距离矩阵D0，设定D0(D1，D2，D3，D4)，其中，D1为第一预设距离，D2为第二预设距离，D3为第三预设距离，D4为第四预设距离，且D1＜D2＜D3＜D4；
预设有船舶风险等级矩阵S0，设定S0(S1，S2，S3，S4)，其中，S1为第一预设风险等级，S2为第二预设风险等级，S3为第三预设风险等级，S4为第四预设风险等级，且S1＞S2＞S3＞S4；
获取船舶与海上风电场的实时距离D，根据所述实时距离D与各预设距离之间的关系设定船舶风险等级；
当D＜D1时，设定所述第一预设风险等级S1作为所述船舶风险等级；
当D1≤D＜D2时，设定所述第二预设风险等级S2作为所述船舶风险等级；
当D2≤D＜D3时，设定所述第三预设风险等级S3作为所述船舶风险等级；
当D3≤D＜D4时，设定所述第四预设风险等级S4作为所述船舶风险等级。
3.根据权利要求2所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，
所述处理模块内预设有船舶速度矩阵V0，设定V0(V1，V2，V3，V4)，其中，V1为第一预设速度，V2为第二预设速度，V3为第三预设速度，V4为第四预设速度，且V1＜V2＜V3＜V4；
获取船舶实时速度V,根据所述船舶实时速度V与各预设速度之间的关系，对所述船舶风险等级进行修正得到船舶实时风险等级；
当V＜V1时，则将所述预设风险等级作为所述船舶实时风险等级；
当V1≤V＜V2时，则将所述预设风险等级调升一级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V2≤V＜V3时，则将所述预设风险等级调升两级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级；
当V3≤V＜V4时，则将所述预设风险等级调升三级后作为所述船舶实时风险等级，若此时为所述第一预设风险等级S1，则直接将所述第一预设风险等级S1作为所述船舶实时风险等级。
4.根据权利要求3所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，所述处理模块根据所述船舶实时风险等级设定所述预警模块的工作状态指令，所述障碍标识灯夜间自动打开；
当所述船舶实时风险等级达到预设风险等级时，则根据所述船舶的方位施放相应位置的雾号。
5.根据权利要求1所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括能见度检测仪，所述能见度检测仪安装于风电场边界风机基础平台上，所述能见度检测仪用于检测风电场边界的实时能见度数据；
所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并根据所述能见度等级控制所述预警模块的工作状态指令；
当所述能见度等级低于预设能见度等级，则施放雾号。
6.根据权利要求5所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，
所述处理模块判断海上风电场的能见度等级的具体方法为：
所述处理模块内预设能见度矩阵F0，设定F0(F1，F2，F3，F4)，其中，F1为第一预设能见度，F2为第二预设能见度，F3为第三预设能见度，F4为第四预设能见度，且F1＜F2＜F3＜F4；
预设能见度等级矩阵L0，设定L0(L1，L2，L3，L4)，其中，L1为第一预设能见度等级，L2为第二预设能见度等级，L3为第三预设能见度等级，L4为第四预设能见度等级，且L1＜L2＜L3＜L4；
获取海上风电场的实时能见度F，根据所述实时能见度F与各预设能见度之间的关系设定海上风电场的能见度等级；
当F＜F1时，设定所述第一预设能见度等级L1作为海上风电场的能见度等级；
当F1≤F＜F2时，设定所述第二预设能见度等级L2作为海上风电场的能见度等级；
当F2≤F＜F3时，设定所述第三预设能见度等级L3作为海上风电场的能见度等级；
当F3≤F＜F4时，设定所述第四预设能见度等级L4作为海上风电场的能见度等级。
7.根据权利要求1所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括视频监控单元，所述视频监控单元用于自动识别画面中的船舶并跟踪拍摄。
8.根据权利要求1所述的海上风电场智能边界警示系统，其特征在于，所述系统还包括存储模块和客户端，所述存储模块用于记录所述预警模块的开启次数及其开启时间；
所述客户端包括PC客户端和移动客户端，所述客户端用于实时显示海上风电场船舶动态信息。
9.海上风电场智能边界警示方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-8任一项所述海上风电场智能边界警示系统进行实施，所述方法包括：
通过数据采集模块采集船舶动态信息，并将采集到的船舶动态信息传输至处理模块进行处理，所述船舶动态信息包括船舶与海上风电场的实时距离、船舶实时速度和方位；
根据所述船舶动态信息，判断船舶风险等级，并根据所述风险等级设定预警模块的工作状态指令，所述工作状态指令包括预警模块中障碍标识灯和雾号的开启或关闭；
采集风电场边界的实时能见度数据，所述处理模块根据所述实时能见度数据判断海上风电场的能见度等级，并设定所述雾号的工作状态指令；
根据所述处理模块设定的工作状态指令对所述预警模块进行控制。
10.海上风电场智能边界警示装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-8任一项所述海上风电场智能边界警示系统。
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