一种潮间带风机作业风险等级预测方法技术

本发明专利技术公开了一种潮间带风机作业风险等级预测方法，包括以下步骤：根据风电场建设以及风机日常维护与施工作业的不同形式，划分不同的作业场景；综合考虑潮间带不同的潮汐变化情况，确定设备及人员通行所使用的不同运输交通方式；获取相关交通方式所涉及交通工具的相关参数；确定影响风机施工和运维作业的气象和海洋因素；获取气象和海洋因素的预报数据，并对数据进行降尺度加工及格式处理；根据不同作业场景以及交通运输类型相关参数设置各个数值要素的阈值，划分风险等级；根据开关要素和数值要素的预报数据进行风险等级的预测，并分析窗口期。本发明专利技术有助于维护人员制定合理施工作业计划，提升作业效率，减少施工和运维损耗，保障作业人员安全。保障作业人员安全。保障作业人员安全。

【技术实现步骤摘要】
一种潮间带风机作业风险等级预测方法


[0001]本专利技术涉及潮间带风电场风机维护与气象海洋预报预警的交叉领域，尤其涉及一种潮间带风机作业风险等级预测方法。

技术介绍

[0002]潮间带风电场的施工环境位于海洋和陆地之间，涨落潮时海浪与海风会对施工产生干扰，导致其海上维护作业的周期减短。另外，台风登陆时造成的风暴潮会对风电作业造成更大的破坏力，产生更大的安全隐患。
[0003]因此，潮间带风电场施工作业相比近海需要考虑潮汐影响，尤其需要注意台风和天文大潮作用下造成的风暴潮。基于此，本专利技术结合气象及海洋预报，精准预测潮间带风机不同作业场景下施工风险等级，确定合适的施工窗口期，为有效提高作业效率、降低作业成本、保障作业人员安全提供支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种潮间带风机作业风险等级预测方法，重点针对潮间带风电场风机施工作业的安全性做出精准预判。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供的一种潮间带风机作业风险等级预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1、根据风电场建设以及风机日常维护与施工作业的不同形式，划分不同的作业场景；
[0008]S2、综合考虑潮间带不同的潮汐变化情况，确定设备及人员通行所使用的不同运输交通方式；
[0009]S3、获取相关交通方式所涉及交通工具的相关参数；
[0010]S4、确定影响风机施工和运维作业的气象和海洋因素；
[0011]S5、获取气象和海洋因素的预报数据，并对数据进行降尺度加工及格式处理；
[0012]S6、根据不同作业场景以及交通运输类型相关参数设置各个数值要素的阈值，划分风险等级；
[0013]S7、根据开关要素和数值要素的预报数据进行风险等级的预测，并分析窗口期。
[0014]进一步地，步骤S1中作业场景划分为出海作业、登乘作业、基础施工、叶片吊装、塔筒吊装、海缆敷设六种。
[0015]进一步地，步骤S2中，当进入高潮时段，采用浅吃水的平板驳船作为交通工具；当进入低潮时段，采用滩涂通道器材或滩涂运输车作为运输工具。
[0016]进一步地，步骤S3交通工具包括船舶、滩涂通道器材和滩涂运输车；
[0017]船舶参数包括：吃水深度、船舶重量、船舶形态和船舶承重；
[0018]滩涂通道器材参数包括：通道器材的宽度、长度、承载力，以及海浪参数和海流参数；
[0019]运输车参数包括：车辆重量、最大载重、可涉水深度和外形尺寸。
[0020]进一步地，步骤S4中影响风机施工和运维作业的气象因素包括：降水量、能见度、雷电和风速。
[0021]进一步地，风速是背境风场与台风风场根据以下公式耦合所得：
[0022][0023]其中，r是预报点位与台风中心点的距离，α＝r
‑
R1/R2‑
R1，R1＝500km，R2＝800km，W
b
是背景风场风速；W
m
为台风风速。
[0024]进一步地，步骤S4中影响风机施工和运维作业的海洋因素包括：海浪有效波高、波周期、潮位和潮流流速，其中潮位包括无台风影响下的天文潮位以及有台风影响下的风暴潮。
[0025]进一步地，步骤S5的方法具体为：获取未来七天内相关气象和海洋要素预报数据，对数据的时间精度和空间精度进行降尺度处理，并对数据格式进行修改，获得风险等级预测模型可读入的逐小时气象和海洋要素预报数据文件。
[0026]进一步地，步骤S6中风险等级划分方法具体为：
[0027]将所有的要素分为两类，一类为开关要素，即只有一种判断条件，包括雷电、潮位和能见度；一类为数值要素，即需要根据不同作业场景和不同交通方式相关参数确定不同阈值作为判断条件，包括降水量、风速、海浪有效波高、波周期、潮流速度；设定高潮时潮位限制条件为TL1，低潮时潮位限制条件为TL2；
[0028]开关要素无需进行不同等级阈值的设置，一旦有雷电发生或能见度小于要求阈值或潮位TL2＜TL＜TL1，则预测风险等级为重大风险，否则进行数值要素的判断；
[0029]数值要素根据划分的风险等级，即无风险、中等风险以及重大风险三个等级，具体设定了两种阈值：无风险阈值和重大风险阈值；P≤P'、W≤W'、SWH≤SWH'、WP≥WP'、TS≤TS'，即分别为降水量、风速、海浪有效波高、波周期和潮流流速的无风险阈值；P≥P"、W≥W"、SWH≥SWH"、WP≤WP"、TS≥TS"，即分别为降水量、风速、海浪有效波高、波周期和潮流流速的重大风险阈值，其余阈值范围则属于中等风险。
[0030]进一步地，步骤S7风险等级的预测方法为：
[0031]重大风险等级判定：首先判定开关要素，如果有雷电或能见度VISIB＜VISIB'或潮位TL2≤TL≤TL1，则不可以出海或进行施工作业，判定为重大风险等级；其次若开关要素不满足重大风险判定条件，则继续根据潮位判定：当潮位满足TL＞TL1时，若满足P≥P"或W≥W"或SWH≥SWH"或WP＜WP"或TS≥TS"，则判定此时为重大风险等级；若P≤P'、W≤W'、SWH≤SWH'、WP≥WP'、TS≤TS'只满足1～2个条件，也判定此时为重大风险等级；当潮位满足TL＜TL2时，若P≥P"或W≥W"，则判定此时为重大风险等级，若P≤P'、W≤W'都不满足，也判定此时为重大风险等级；
[0032]无风险和中等风险等级判定：若经过以上判断确定不满足重大风险条件，则进行该项判定；根据无风险阈值进行判定，当潮位满足TL＞TL1时，若P≤P'、W≤W'、SWH≤SWH'、WP≥WP'、TS≤TS'都满足，则判定为无风险等级，若只满足3～4个条件，则判定为中等风险
等级；当潮位满足TL＜TL2时，若P≤P'、W≤W'都满足，则判定为无风险等级，若只满足1个条件，则判定为中等风险等级；
[0033]根据预测的风险等级，计算得到潮间带风电场未来七天内不同作业场景的出海施工作业窗口期。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0035]本专利技术的潮间带风机作业风险等级预测方法，包括作业场景划分、确定交通运输方式并获取交通运输方式相关参数、确定相关海洋及气象要素、获取海洋气象要素数据并进行处理、根据场景和交通运输方式相关参数等设定数值要素阈值、风险等级判定、分析合适窗口期等步骤，在考虑包括风暴增水在内的潮汐作用的基础上，基于气象和海洋预报数据，结合不同风机作业场景以及施工中采用不同交通运输方式所要求的海洋气象条件，设立两类风险等级预测要素，即开关要素和数值要素，并对相关的数值要素设定不同等级的阈值，最后根据两类要素预测任意时刻在任意潮间带位置的风机作业风险等级，包括无风险、中等风险、重大风险三种等级，能够根据风、浪、潮、流等预报数据，有效判定未来任意时刻潮间带风机作业的风险性，预测风险等级，重点针对潮间带风电场风机施工作业的安全性做出精准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据风电场建设以及风机日常维护与施工作业的不同形式，划分不同的作业场景；S2、综合考虑潮间带不同的潮汐变化情况，确定设备及人员通行所使用的不同运输交通方式；S3、获取相关交通方式所涉及交通工具的相关参数；S4、确定影响风机施工和运维作业的气象和海洋因素；S5、获取气象和海洋因素的预报数据，并对数据进行降尺度加工及格式处理；S6、根据不同作业场景以及交通运输类型相关参数设置各个数值要素的阈值，划分风险等级；S7、根据开关要素和数值要素的预报数据进行风险等级的预测，并分析窗口期。2.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S1中作业场景划分为出海作业、登乘作业、基础施工、叶片吊装、塔筒吊装、海缆敷设六种。3.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S2中，当进入高潮时段，采用浅吃水的平板驳船作为交通工具；当进入低潮时段，采用滩涂通道器材或滩涂运输车作为运输工具。4.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S3交通工具包括船舶、滩涂通道器材和滩涂运输车；船舶参数包括：吃水深度、船舶重量、船舶形态和船舶承重；滩涂通道器材参数包括：通道器材的宽度、长度、承载力，以及海浪参数和海流参数；运输车参数包括：车辆重量、最大载重、可涉水深度和外形尺寸。5.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S4中影响风机施工和运维作业的气象因素包括：降水量、能见度、雷电和风速。6.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，风速是背境风场与台风风场根据以下公式耦合所得：其中，r是预报点位与台风中心点的距离，α＝r
‑
R1/R2‑
R1，R1＝500km，R2＝800km。W
b
是背景风场风速；W
m
为台风风速。7.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S4中影响风机施工和运维作业的海洋因素包括：海浪有效波高、波周期、潮位和潮流流速，其中潮位包括无台风影响下的天文潮位以及有台风影响下的风暴潮。8.根据权利要求1所述的潮间带风机作业风险等级预测方法，其特征在于，步骤S5的方法具体为：获取未来七天内相关气象和海洋要素预报数据，对数据的时间精度和空间精度进行降尺度处理，并对数据格式进行修改，获得风险等级预测模型可读入的逐小...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈迪于，冀永鹏，严国斌，王雪，张迎宾，王晗晓昕，贾长峰，肖擎曜，杨舒辉，王晓峰，
申请(专利权)人：北京玖天气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：