海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法与流程

本申请属于海上风电，涉及一种海上风电监测，特别是涉及一种海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法。

背景技术：

1、海上风电作为新型清洁能源，具有资源丰富、发电利用率高、不占用土地和适宜大规模开发等特点，是全球风电发展的最新前沿。海上风电作为我国可再生能源的重点领域。参照当前沿海各省的海上风电发展规划，未来十年内我国海上风电规模有望迎来进一步爆发式增长。

2、海上风电风机基础对风机塔的有效支撑起着决定性作用。受潮汐、洋流、风暴潮等海洋要素的影响，桩基周围的泥沙更容易遭受局部冲刷，造成桩基四周覆盖土层的溃散形成冲坑，轻则降低基础刚度，重则引起基础结构倾斜，甚至造成风机机组倾覆事故。故需开展对桩基基础周边地形的监测工作。

3、目前，风机基础地形监测主要采用巡查模式，定期或不定期使用声呐设备和作业船舶，对桩基周边进行扫测并与历史数据进行对比分析。采用此监测模式受海况、天气影响较大，监测及时性难以得到保证；其次，作业频次受限，监测密度不够导致出现疏漏的概率提高；另外，不同航次的扫测数据质量很难保持在一个水准，给数据对比分析和风险研判带来影响。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法，用于解决海上风电风机基础监测受海况条件限制而影响监测的频次、监测的安全风险较大，从而导致不能及时监测到风机基础地形冲淤变化情况，进而无法及时为风机运维安全提供保障的问题。

2、第一方面，本申请提供一种海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法，所述系统包括：无人码头装置、无人船装置、数据采集装置和数据处理装置；所述无人船装置设置于所述无人码头装置中，用于搭载所述数据采集装置；所述数据采集装置设置于所述无人船装置上，用于采集海上风电风机基础地形的监测数据；所述数据处理装置用于基于所述监测数据建立风机bim模型和地形三维模型。

3、本申请中，所述无人船装置和所述无人码头装置通过搭载所述数据采集装置对海上风电基础所在地的地形环境数据以及海上风电风机的数据进行采集，再通过所述数据处理装置对采集到的数据进行分析、处理，最后建立风机bim模型和地形三维模型，以便用户能够更加直接地通过三维模型观察待测风电风机在一段时间内的变化情况。

4、在第一方面的一种实现方式中，所述无人码头装置包括底盘、仓门、上盖和活动导轨；所述底盘设置于所述无人码头装置的底部，且呈镂空结构；所述仓门设置于所述无人码头装置的侧面，采用自动化闭合方式；所述上盖设置于所述无人码头装置的顶部；所述活动导轨设置于所述无人码头装置的外部，用以调节所述无人码头装置的升降。

5、本实施例中，所述无人码头装置包括底盘、仓门、上盖和活动导轨。所述无人码头装置用于存放所述无人船装置。根据用户设定条件，需要对待测风机及其地形进行监测时，通过活动导轨将所述无人码头装置下降至海平面上，打开仓门，所述无人船装置驶出所述无人码头装置进行检测，并采集相关数据。

6、在第一方面的一种实现方式中，所述数据采集装置包括：测深定位模块、测深改正模块；所述测深定位模块设置于所述无人船装置上，用于测量海上风电风机所在地的位置信息；所述测深改正模块设置于所述无人船装置上，用于对所述无人船装置在测深过程中的姿态和声速进行调整。

7、本实施例中，所述数据采集装置包括：测深定位模块、测深改正模块。所述测深定位模块和所述测深改正模块通过搭载所述无人船装置，至海平面上进行全方位的检测、数据采集工作。

8、在第一方面的一种实现方式中，所述数据采集装置还包括气象测量模块；所述气象测量模块设置于所述无人码头装置中，用于获取所述无人码头装置所在位置的气象数据。

9、在第一方面的一种实现方式中，所述系统还包括：监控模块和通信模块；所述监控模块设置于所述无人码头装置上，用于远程观看海上风电风机情况和海上风电风机所处的环境条件；所述通信模块设置于所述无人码头装置上，用于所述无人码头装置与所述无人船装置之间的通信、以及所述无人码头装置与后台控制系统之间的通信。

10、在第一方面的一种实现方式中，所述通信模块采用无线技术和光纤通信相结合的方式。

11、本实施例中，所述通信模块设置于所述无人码头装置中，并通过无线技术将采集到的数据传输到无人码头，再通过光纤通信方式将该数据传输到数据处理装置中，以备处理。

12、在第一方面的一种实现方式中，所述系统还包括：定位服务模块；所述定位服务模块设置于所述无人码头装置上，用于给所述无人船装置作业提供海上风电风机的定位数据。

13、本实施例中，通过所述定位服务模块将所述无人船装置作业的海上风电风机的数据进行一一对应，确保数据所对应的位置。

14、在第一方面的一种实现方式中，所述数据处理装置包括：控制与数据处理模块；所述控制与数据处理模块设置在陆上指挥中心，用于远程操控所述无人码头装置以及所述无人船装置进行作业，对采集到的相关数据进行处理、分析、展示。

15、在第一方面的一种实现方式中，所述控制与数据处理模块采用b/s架构。

16、本实施例中，所述控制与数据处理模块采用b/s架构，设置在陆上指挥中心，用于远程发送控制指令，数据获取，处理分析，可视化展示等，以满足用户对监测的个性化需求。

17、第二方面，本申请提供一种海上风电风机基础地形自动化监测方法，包括以下步骤：通过无人船装置搭载数据采集装置对海上风机进行数据采集，并将采集的数据进行修正；通过数据处理装置由修正后的数据建立风机基础bim模型和地形三维模型。

18、本申请中，通过所述无人船装置与所述无人码头装置相配合进行数据采集，并对采集到的数据进行分析、处理、归纳，并通过三维模型进行展示。

19、如上所述，本申请所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法，具有以下有益效果：

20、(1)本申请所采用的无人船装置实现了自动化检测过程；

21、(2)本申请所采用的海上风电风机基础地形自动化监测系统，能够避免因受海况和天气影响而导致监测的及时性无法保证的问题；同时，避免了因监测频次受限、监测密度不够而导致监测工作出现疏漏的概率较高的问题；

22、(3)本申请所采用的海上风电风机基础地形自动化监测系统，能够将不同航次的的扫描监测数据的质量保持在同一个水准层面上，减小了不同频次的监测数据的误差，提高了监测的精准度；

23、(4)本申请所采用的装置，抗干扰能力强，监测效果好；同时，装置中采用的模块适配性强，减少了人工作用和设备运维的成本，有效地提高了经济效益。

技术特征：

1.一种海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述系统包括：无人码头装置、无人船装置、数据采集装置和数据处理装置；

2.根据权利要求1所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述无人码头装置包括底盘、仓门、上盖和活动导轨；

3.根据权利要求1所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：测深定位模块、测深改正模块；

4.根据权利要求3所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括气象测量模块；所述气象测量模块设置于所述无人码头装置中，用于获取所述无人码头装置所在位置的气象数据。

5.根据权利要求1所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述系统还包括：监控模块和通信模块；

6.根据权利要求5所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述通信模块采用无线技术和光纤通信相结合的方式。

7.根据权利要求1所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述系统还包括：定位服务模块；

8.根据权利要求1所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述数据处理装置包括：控制与数据处理模块；

9.根据权利要求8所述的海上风电风机基础地形自动化监测系统，其特征在于，所述控制与数据处理模块采用b/s架构。

10.一种海上风电风机基础地形自动化监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本申请提供一种海上风电风机基础地形自动化监测系统及方法，所述系统包括：无人码头装置、无人船装置、数据采集装置和数据处理装置；所述无人船装置设置于所述无人码头装置中，用于搭载所述数据采集装置；所述数据采集装置设置于所述无人船装置上，用于采集海上风电风机基础地形的监测数据；所述数据处理装置用于基于所述监测数据建立风机BIM模型和地形三维模型。本申请采用无人船实现自动化检测，能够在不受海况条件影响的情况下实施测量，大大提高了监测频次，降低监测安全风险及成本，及时提供风机基础地形冲淤变化成果，为风机运维安全提供保障。技术研发人员：杜锐,雒卫民,王宵,张开,陈波,陆吉,杨万伦,王顺,陈小月,林中杰受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5