[发明专利]一种海洋短期环流实时预报系统

说明书

本发明公开了一种海洋短期环流实时预报系统，包括海洋环境实时检测子系统和预报子系统，能够实时监测作业区域的气象和海洋环境参数的局地短期变化数据，并通过对潮汐潮流预报、气象预报、海浪预报和海流预报，临近预报单元在内的全面综合评价预估还有环流下，海洋作业环境风险，选择各要素同时满足施工条件的时段，有利于海洋作业更方便和准确的制定作业时间计划。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种海洋短期环流实时预报系统。

背景技术

海洋环流是研究风引起的海流和密度分布不均匀所产生的密度流、大洋环流中流旋的生成和分布、大洋环流西向强化、海流的弯曲和变异、近赤道地区的流系结构、南极绕极流，大洋热盐环流，深海环流和与主跃层的关系，海水的辐散和辐合运动与升降流及朗缪尔环流等的关系，中尺度涡及其能量转换，冰漂流等特殊的流动现象，海洋对风应力等的反应，以及近岸海区的环流等等；

海洋环流及平台运动对海上作业安全的影响可通过以下几个方面体现：

第一个是钻井作业，在海洋平台进行钻井作业时，需要将钻杆从平台上放下直到海底，由平台上携带的机械驱动钻杆进行钻井作业。这要求平台相对于钻井位置保持静止或者只能在允许范围内小幅运动。

第二个是直升机降落，平台位于大海之上，常规补给及人员设备的运输手段难以实现，直升机作为一种空中运输方式非常适合平台上的运输工作。但直升机在起降作业对平台甲板运动的影响较大，通常要求直升机甲板的运动小于一定值，否则会造成直升机降落时撞击甲板，导致无法正常降落甚至威胁直升机与平台的安全。

第三个是起重作业，起重是海洋平台上的最为频繁的作业之一，如设备的搬运、货物的补给等。在起重作业过程中，起重设备吊装货物时会对平台的运动有一定要求。当海浪较大时，过大的横向运动会导致吊装货物产生剧烈摇摆，给平台和海上作业安全带来威胁：一方面会撞击其他结构威胁平台的安全，另一方面也会增大起重设备的负载，有可能拉断绳索造成巨大的瞬损失。而过大的垂向运动，会造成起重机构在起重设备的时候有一个额外的加速度，会引起起重机构的受力突然增大或者减小，造成起重机的吊装能力不足或者起重机瞬时功率过大、烧毁电机、导致机械的烧毁或是绳索断裂，严重威胁起重过程及起重机本身的安全。

第四个是人员输送，除了直升机之外，船舶是向平台输送工作人员的另一种重要的手段。而人员从船上到平台、或者是从平台到船上，都是通过乘坐类似升降梯的“吊篮”实现。在人员升降的过程中，平台运动会对设备安全、乃至工作人员的生命安全造成严重威胁。

第五个是平台间协同作业，对于海洋平台，当采油平台储存了一定数量的原油以后，需要把这部分油运送出去，这需要借助于穿梭油轮，当平台与穿梭油轮进行输油作业时，由于常用的输油方式是采用悬索管道的方式，因此要求二者的相对位置小于一定值，否则作业将会无法正常进行甚至会导致管道被撕裂威胁平台与穿梭油轮的安全。除了穿梭油轮之外，一些海洋平台需要其他辅助平台来帮助进行作业，例如：982平台需要伊顿平台作为电源管理平台配合进行工作；采油平台需要配合穿梭油轮或者FPSO进行石油的运输与处理。在运输与处理的过程当中，要求平台间的相对位移需小于允许的界限，否则，极有可能造成平台间连接结构的破坏，给作业人员及设备安全带来危险。

第六个是平台海上安装，平台建造过程中，顶部模块的安装通常在海上进行。而在平台安装过程中，目标平台与作业平台均不允许出现大幅的运动。对于浮托安装作业，API给出了驳船系泊线极限张力与安全因子的限制，当波浪较大时，系泊线受力超过规范要求会影响安装过程甚至会威胁平台与驳船的安全。对于浮吊法而言，当浮吊在较大的波浪中作业时，会难以对准安装位置影响正常安装平台，当运动幅度过大时，甚至会导致安全事故。

综上分析，海洋环流是引起平台运动外部激励的主要因素，而平台运动又会对平台海上作业和平台结构安全造成威胁。因而，平台周围海浪及平台的运动性能进行实时预报，对保障海洋浮体作业安全具有重要的意义。

发明内容