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一种海上 风 电场 电子 围栏及声光预警设备及方法

阅读：854发布：2024-01-25

专利汇可以提供一种海上风电场电子围栏及声光预警设备及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出了一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，至少包括：电子围栏配套设备，通过在海上风电场建立虚拟电子围栏和施工船舶警戒的电子围栏的设备；预警设备，根据进入电子围栏的目标进行预警。利用雷达、AIS、CCTV等传感器采集现场信息，实现全方位监控，并利用声光报警设备实现有船舶闯入风电预警区域时及时预警，与实物风电水域警示标志相比较，不占用通航水域，不影响视觉瞭望，避免了实物警示标志安装施工难度大、费用高和维护困难等问题；将AIS、雷达、CCTV、VHF等设备进行联动及信息融合，其设置可以有效捕捉、预警、呼叫、驱离所有误入船舶，有效的保障船舶通航安全以及海上风电场施工及营运安全。，下面是一种海上风电场电子围栏及声光预警设备及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，其特征在于，至少包括：
电子围栏配套设备，通过在海上风电场建立虚拟电子围栏和施工船舶警戒的电子围栏的设备；
预警设备，根据进入电子围栏的目标进行预警。
2.如权利要求1所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，其特征在于，所述电子围栏配套设备至少包括：
虚拟警示仪，与AIS收发基站协作在电子围栏显示至少一级电子围栏警示线，设置位置标示点位；
AIS收发基站，与虚拟警示仪协作确定电子围栏，实时检测附近水域船舶信息数据；
终端客户端和移动客户端，实时显示电子围栏内船舶信息，方便监控室查看；
服务器，连接虚拟警示仪、AIS收发基站和终端客户端与移动客户端，进行数据采集和分析。
3.如权利要求1或2所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，其特征在于，电子围栏的建立是指依据风电场施工区域的几何形状和通过结合该区域的船舶的通航条件、施工区域海况、气象等条件设立多边形或者圆形警戒区，每艘船舶根据操纵、转向等性能及工作区域的大小设计自身的警戒区。
4.如权利要求1所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，其特征在于，所述预警设备至少包括设置于指定预警区域内的：
雷达，实时探测电子围栏周围水域物标；
VHF设备，进行即时通信，向周围船舶播发语音报警信息；
CCTV系统，进行图像数据采集和通信，获取船舶动态信息；
声光报警器，进行声光报警，当船舶驶入电子围栏后采用声光信号提醒船舶尽快驶离。
5.如权利要求4所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，其特征在于，还包括人员动态跟踪、显示与失踪预警系统，采用物联网电子标签，标签体积小，可随身携带或者镶嵌至安全帽内，作为施工人员的定位标签。
6.如权利要求1所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警设备的预警方法，包括以下步骤：
S1，获取目标船舶的实时数据，包括船位、船速、航向，以及当时的风流压差；
S2若目标船舶进入虚拟电子围栏侦测范围，进行航迹预测；
S3若目标船舶预测航迹通过电子围栏，发布预警信息，并经过风场配备的距离目标船舶最近的声光预警设备，对船舶进行声光预警。
7.如权利要求6所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警方法，其特征在于，所述航迹预测是指在电子围栏内部，继续进行船舶航迹绘算，即：
从目标船点A绘画真航向线，并且自目标船A按风中航迹向绘画风中航迹线；在风中航迹线截取一点B，使AB＝vLt，VL为船速，t为时间；再自B点画水流矢量BC，BC长等于流程，端点C即为推算船位；连接起始点A和推算船位C，即AC为推算航迹线；
若推算航迹线AC经过距离其最近电子围栏警戒区，与警戒边界的第一个交点D，即BC8.如权利要求6所述的一种海上风电场电子围栏及声光预警方法，其特征在于，电子围栏至少包括由内之外的三级警戒线：红色警戒线、黄色警戒线和蓝色警戒线，其中，①目标船舶穿过蓝色警戒线，通过VHF设备自动向周围船舶播发语音：船名、位置、呼号+报警内容；
②目标船舶穿过黄色警戒线，通过声光预警设备提醒船舶尽快驶离；③目标船舶穿过红色警戒线，人为干预驱离船舶，同时，CCTV系统开启，跟踪监控船舶航行动态。

说明书全文

一种海上风 电场 电子 围栏及声光预警设备及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种海上风电场电子围栏及声光预警设备及方法。

背景技术

[0002] 截至目前为止，我国海上风电场已有十余年的建设历史，但是相应的海上风电场建设安全管理还处在初始摸索阶段，没有形成合理、有效、完善的监管规则体系，海上风电场由于其建设环境的特殊性和危险性，建设过程中仍存在较大的安全风险，一旦发生事故，将会对社会、对企业造成重大的生命财产损失，社会影响较大。因此，有必要加强对海上风电场建设过程的安全监督，从多个角度建立起一套完整的监管体系，覆盖建设过程中的船舶、人员和环境要素。

[0003] 面对日益严峻的水上交通监管形势，被动的传统监管方式无法应对多船会遇等复杂情景，且容易遗漏重要预警，进而可能导致水上交通事故的发生。因此，传统“以人为中心”的水上监管模式已经无法满足现代水上交通安全的需求，需要转变监管模式以提高监管效率。因此需要建立一种可以自动报警的电子围栏预警设备来来提高监管效率。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提出一种海上风电场电子围栏及声光预警设备及方法，可以实现智能化预警。

[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0006] 一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，至少包括：

[0007] 电子围栏配套设备，通过在海上风电场建立虚拟电子围栏和施工船舶警戒的电子围栏的设备；

[0008] 预警设备，根据进入电子围栏的目标进行预警。

[0009] 优选地，所述电子围栏配套设备至少包括：

[0010] 虚拟警示仪，与AIS收发基站协作在电子围栏显示至少一级电子围栏警示线，设置位置标示点位；

[0011] AIS收发基站，与虚拟警示仪协作确定电子围栏，实时检测附近水域船舶信息数据；

[0012] 终端客户端和移动客户端，实时显示电子围栏内船舶信息，方便监控室查看；

[0013] 服务器，连接虚拟警示仪、AIS收发基站和终端客户端与移动客户端，进行数据采集和分析。

[0014] 优选地，电子围栏的建立是指依据风电场施工区域的几何形状和通过结合该区域的船舶的通航条件、施工区域海况、气象等条件设立多边形或者圆形警戒区，每艘船舶根据操纵、转向等性能及工作区域的大小设计自身的警戒区。

[0015] 优选地，所述预警设备至少包括设置于指定预警区域内的：

[0016] 雷达，实时探测电子围栏周围水域物标；

[0017] VHF设备，进行即时通信，向周围船舶播发语音报警信息；

[0018] CCTV系统，进行图像数据采集和通信，获取船舶动态信息；

[0019] 声光报警器，进行声光报警，当船舶驶入电子围栏后采用声光信号提醒船舶尽快驶离。

[0020] 优选地，还包括人员动态跟踪、显示与失踪预警系统，采用物联网电子标签，标签体积小，可随身携带或者镶嵌至安全帽内，作为施工人员的定位标签。

[0021] 一种海上风电场电子围栏及声光预警方法，包括以下步骤：

[0022] S1，获取目标船舶的实时数据，包括船位、船速、航向，以及当时的风流压差；

[0023] S2若目标船舶进入虚拟电子围栏侦测范围，进行航迹预测；

[0024] S3若目标船舶预测航迹通过电子围栏，发布预警信息，并经过风场配备的距离目标船舶最近的声光预警设备，对船舶进行声光预警。

[0025] 优选地，所述航迹预测是指在电子围栏内部，继续进行船舶航迹绘算，即：

[0026] 从目标船点A绘画真航向线，并且自目标船A按风中航迹向绘画风中航迹线；在风中航迹线截取一点B，使AB＝vLt，VL为船速，t为时间；再自B点画水流矢量BC，BC长等于流程，端点C即为推算船位；连接起始点A和推算船位C，即AC为推算航迹线；

[0027] 若推算航迹线AC经过距离其最近电子围栏警戒区，与警戒边界的第一个交点D，即BC

[0028] 优选地，电子围栏至少包括由内之外的三级警戒线：红色警戒线、黄色警戒线和蓝色警戒线，其中，①目标船舶穿过蓝色警戒线，通过VHF设备自动向周围船舶播发语音：船名、位置、呼号+报警内容；②目标船舶穿过黄色警戒线，通过声光预警设备提醒船舶尽快驶离；③目标船舶穿过红色警戒线，人为干预驱离船舶，同时，CCTV系统开启，跟踪监控船舶航行动态。

[0029] 本发明产生的有益效果为：

[0030] (1)利用雷达、AIS、CCTV等传感器采集现场信息，实现全方位监控，并利用声光报警设备实现有船舶闯入风电预警区域时及时预警，与实物风电水域警示标志相比较，不占用通航水域，不影响视觉瞭望，避免了实物警示标志安装施工难度大、费用高和维护困难等问题。

[0031] (2)传统的航标配布方案难以对靠近风电场或穿越风电场区的部分船舶难以起到有效警示及驱离作用，从风电企业运营安全、便于监管以及减少水上交通事故的角度出发，配备带有多级预警的电子围栏及声光预警系统可以与风电场航标工程相辅相成，也是对传统航标工程在警示和驱离误入船舶领域的补充，起到共同保障风电场施工及船舶安全的作用。

[0032] (3)海上风电场周边交通环境复杂，附近通航船舶存在误入风电场，发生损坏海缆以及与风机、施工船舶、运维船舶等发生碰撞的安全隐患，特别是“三无”船舶及部分未开启AIS船舶，仅凭AIS系统很难捕捉，电子围栏及声光预警系统将AIS、雷达、CCTV、VHF、声光预警设备等进行融合，其设置可以有效捕捉、预警、呼叫、驱离所有误入船舶，有效的保障船舶通航安全安全以及风电场施工及营运安全。

[0033] (4)在风电已有光纤通信网络的基础上，建立自主的覆盖整个监控区域的无线网络，并能利用运营商的商用网络进行补充通信。

[0034] (5)融合VHF、单边带短波电台、IP话机、移动电话等通信系统，实现监控中心、巡逻船、办公网络等各个工作岗位基于IP的无缝调度和统一通信，并能实现对预警船舶的自动呼叫。

[0035] (6)实现电子海图显示平台、三维视景显示平台、风电水域智能监控和辅助决策等功能，为风电水域监控和遇险应急指挥提供一个基础数据平台，形成一个高度直观、智能化的监控三维地理信息系统。附图说明

[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0037] 图1为本发明的框架示意图。

[0038] 图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

[0039] 下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 如图1-2所示一种海上风电场电子围栏及声光预警设备，至少包括：电子围栏配套设备，通过在海上风电场建立虚拟电子围栏和施工船舶警戒的电子围栏的设备；预警设备，根据进入电子围栏的目标进行预警。

[0041] 其中，电子围栏配套设备至少包括：虚拟警示仪，与AIS收发基站协作在电子围栏显示至少一级电子围栏警示线，设置位置标示点位；AIS收发基站，与虚拟警示仪协作确定电子围栏，实时检测附近水域船舶信息数据；终端客户端和移动客户端，实时显示电子围栏内船舶信息，方便监控室查看；服务器，连接虚拟警示仪、AIS收发基站和终端客户端与移动客户端，进行数据采集和分析。

[0042] 电子围栏的建立是指依据风电场施工区域的几何形状和通过结合该区域的船舶的通航条件、施工区域海况、气象等条件设立多边形或者圆形警戒区，每艘船舶根据操纵、转向等性能及工作区域的大小设计自身的警戒区。

[0043] 其中，所述预警设备至少包括设置于指定预警区域内的：雷达，实时探测电子围栏周围水域物标；VHF设备，进行即时通信，向周围船舶播发语音报警信息；CCTV系统，进行图像数据采集和通信，获取船舶动态信息；声光报警器，进行声光报警，当船舶驶入电子围栏后采用声光信号提醒船舶尽快驶离。

[0044] 各设备的具体作用：

[0045] 虚拟警示仪，在施工船舶作业的重要区域、重要船舶周围设置基于自动识别系统、卫星定位系统(GPS/北斗)，电子海图/航道图系统等现代科技产生的新兴导助航应用技术的虚拟警戒仪以及风电场水域，提醒其他经过该位置的船舶提高警惕，小心驾驶，从而航经该区域的船舶能够及早获知该水域的危险性，及早作出避让措施，保证施工区域的安全。

[0046] AIS收发基站，获得船舶的AIS数据，接入第三方商业公司的卫星AIS数据，融合岸基AIS数据和卫星AIS数据，形成更高精度、更广范围的AIS数据，供监管人员准确查看。同时，叠加和融合雷达实时图像，对船舶进行实时跟踪和监管。

[0047] 雷达，通过建设雷达基站，实现对整个风电水域的目标跟踪和预警，实现24小时不间断跟踪和预警，并能有效的排除能见度不良(大雾等)情况的干扰。

[0048] CCTV系统，利用高清摄像机，采集船舶施工现场的视频数据，可以监控人员实时观看、回看，直接了解现场最直接、最清晰的画面，便于监管人员最直观、便捷地掌握现场施工状况。并能实现对目标船舶的自动联动跟踪。

[0049] 声光报警器，针对触发二级报警、穿过黄色预警线的船舶，通过声光报警器同时发送声音、光两种警示信号，警示船舶驶离风电场水域。该声光报警器相较传统的声光报警器，因为应用于海上，具备声光传播距离更远，穿透能力更强等特点。

[0050] 预警方法，包括以下步骤：

[0051] S1，获取目标船舶的实时数据，包括船位、船速、航向，以及当时的风流压差；

[0052] S2若目标船舶进入虚拟电子围栏侦测范围，进行航迹预测；

[0053] S3若目标船舶预测航迹通过电子围栏，发布预警信息，并经过风场配备的距离目标船舶最近的声光预警设备，对船舶进行声光预警。

[0054] 首先采集AIS数据，并结合其它船舶数据库等进行补充。获取AIS文本数据，并对AIS文本数据进行解码得到船舶动态信息，包括航行，时间，GPS船位、航速、航行状态信息。

[0055] 其次将获取的船位进行判断，在电子围栏内部，继续进行航迹预测。如图2所示，航迹预测是指在电子围栏内部，继续进行船舶航迹绘算，即：

[0056] 从目标船点A绘画真航向线，并且自目标船A按风中航迹向绘画风中航迹线；在风中航迹线截取一点B，使AB＝vLt，VL为船速，t为时间；再自B点画水流矢量BC，BC长等于流程，端点C即为推算船位；连接起始点A和推算船位C，即AC为推算航迹线；

[0057] 若推算航迹线AC经过距离其最近电子围栏警戒区，与警戒边界的第一个交点D，即BC

[0058] 电子围栏至少包括由内之外的三级警戒线：红色警戒线、黄色警戒线和蓝色警戒线，其中，①目标船舶穿过蓝色警戒线，通过VHF设备自动向周围船舶播发语音：船名、位置、呼号+报警内容；②目标船舶穿过黄色警戒线，通过声光预警设备提醒船舶尽快驶离；③目标船舶穿过红色警戒线，人为干预驱离船舶，同时，CCTV系统开启，跟踪监控船舶航行动态。

[0059] 还包括人员动态跟踪、显示与失踪预警系统，采用物联网电子标签，标签体积小，可随身携带或者镶嵌至安全帽内，作为施工人员的定位标签。该电子标签内置有GPS模块，实现人员在室外的定位跟踪。同时，为了弥补GPS室内定位精度不高的问题，该电子标签还具有物联网通信模块，通过与布置在船舶周围的定位网关相互通信，实现精准的室内定位。基于GPS和物联网通信模块，可以实现对每一个电子标签的准确定位，也可以准确统计人数以及每个人的工作时间，便于业主单位对整个施工人员的整体管理。

[0060] 地图可视化显示，购买国外权威电子海图以及电子地图、卫星影像图，组成可视化显示的基础，划定并标识海上风电场项目施工区范围，使施工水域清晰直观化，用户可以直观地在地图上查看整个海上风电场施工水域内的施工船舶实时位置；同时本项目所涉及的全部施工船舶、航经此水域的配备有AIS的其他船舶都可以在地图上显示。包括：实时风场显示，电子围栏显示，船舶动态显示，轨迹显示，历史预警信息查询统计；预警时，系统的预警警报声，海图预警点闪烁等。

[0061] 船舶动态实时跟踪及交通组织系统，获得船舶的AIS数据，接入第三方商业公司的卫星AIS数据，融合岸基AIS数据和卫星AIS数据，形成更高精度、更广范围的AIS数据，供监管人员准确查看。同时，叠加和融合雷达实时图像，对船舶进行实时跟踪和监管。

[0062] 虚拟警示引导系统，在施工船舶作业的重要区域、重要船舶周围设置基于自动识别系统、卫星定位系统(GPS/北斗)，电子海图/航道图系统等现代科技产生的新兴导助航应用技术的虚拟警戒仪以及风电场水域，提醒其他经过该位置的船舶提高警惕，小心驾驶，从而航经该区域的船舶能够及早获知该水域的危险性，及早作出避让措施，保证施工区域的安全。

[0063] CCTV系统，利用高清摄像机，采集船舶施工现场的视频数据，可以监控人员实时观看、回看，直接了解现场最直接、最清晰的画面，便于监管人员最直观、便捷地掌握现场施工状况。并能实现对目标船舶的自动联动跟踪。雷达目标跟踪和预警系统，通过建设雷达基站，实现对整个风电水域的目标跟踪和预警，实现24小时不间断跟踪和预警，并能有效的排除能见度不良(大雾等)情况的干扰。

[0064] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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