[发明专利]用于远海海上风电场的水文气象条件监测系统及方法

说明书

本发明提供的一种用于远海海上风电场的水文气象条件监测系统及方法，包括气象测量模块、海水测量模块、通信模块以及供电模块；气象测量模块和海水测量模块均连接通信模块，气象测量模块和海水测量模块将数据传送至通信模块，通信模块通过卫星传送数据；气象测量模块设置在海平面以上，并用于监测气象，海水测量模块设置在海平面以下；供电模块用于向气象测量模块、海水测量模块以及通信模块提供电能；激光雷达测风仪、声学多普勒海流计用于实时监控海域水文气象条件；分别基于WRF中尺度天气预报业务数据、模式识别的神经网络和风浪模型SWAN，进行远海风电场海域及其周围海域的短期风浪分布变化预测，为海上生产计划提供准确数据。

技术领域

本发明涉及远海海上风电场运输、安装、调试和运行维护领域，具体涉及用于远海海上风电场的水文气象条件监测系统及方法。

背景技术

随着国内海上风电由近海到远海的不断发展，必定带来越来越多的远海海上风电场运输、安装、调试和运行维护作业。远海海上风电场运输、安装、调试和运行维护作业会受到气象水文等诸多条件因素的影响，从作业船舶的行驶到风机点位作业，都需要应对海上复杂气象水文条件的变化。在保证作业人员和设备安全的前提下，如何提高作业效率，给当前的远海海上风电作业带来了挑战。

当前海上风电场的水文气象条件监控系统多为采用安装于固定塔架的测风塔和声学多普勒海流计进行水文气象条件测量，在远海海域应用时，存在安装、维护成本过高，投放不便等缺点。因此本发明应用浮标式激光雷达测风仪及锚系式声学多普勒海流计进行远海海域的水文气象条件实时监控。此外，当前基于风浪实时监控系统的海情信息系统，仅可用于紧急避险和短时预警，无法保证远海风电场作业时人员和设备的应急响应时间，影响作业进度，造成经济损失。因此通过建立水文气象条件的实时监控和预测系统，可以掌握未来一段时间内的高精度风电场海域气象水文信息，满足远海海上风电的运输、安装、调试和运行维护工作要求，优化施工资源的配置，减少因施工限制受阻造成损失。

在本发明之前，对于远海海上风电场作业的安排，大多依靠施工人员的经验判断，根据一些实时气象水文指数或者采用中尺度天气预报结果来进行指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于远海海上风电场的水文气象条件监测系统及方法，提供更加准确的气象数据，并进一步通过计算和模拟改善所得气象数据；有助于实现远海海上风电场的运输、安装、调试和运行维护期间船舶调度、施工进度控制及设备防灾撤离的智能管理。

为了达到以上目的，本发明采取的技术方案是：用于远海海上风电场的水文气象条件监测系统，包括气象测量模块、海水测量模块、通信模块以及供电模块；气象测量模块和海水测量模块均连接通信模块，气象测量模块和海水测量模块将数据传送至通信模块，通信模块通过卫星传送数据；气象测量模块设置在海平面以上，并用于监测气象，海水测量模块设置在海平面以下；供电模块用于向气象测量模块、海水测量模块以及通信模块提供电能。

还包括浮标，气象测量模块安装在浮标的上表面，浮标的底部设置有三根锚链。

采用一根锚链安装海水测量模块。

通信模块采用北斗短报文通信模块。

气象测量模块采用激光雷达测风仪，海水测量模块采用声学多普勒海流计。

供电模块包括太阳能电池板、风力发电机以及蓄电池，太阳能电池板和风力发电机均连接蓄电池，所述风力发电机与蓄电池之间设置有逆变器。

供电模块设置在海洋平台上。

采用本发明所述监测系统监测远海海上风电场的水文气象条件的方法，包括以下步骤：

S1.通过气象测量模块实时采集风电场区域的风场数据；通过海水测量模块实时采集风电场所在海域洋流流速数据，并将所述风场数据和洋流数据传送至通信模块，通信模块将所述风场数据和洋流数据传送至远程服务器；