一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统及预警方法

摘要

本发明公开了一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统及预警方法，包括监视雷达、AIS、光电探测设备和显控中心，还包括设置在风电场海域边界周边的航标灯；所述显控中心，能够将监视雷达、AIS进行数据融合并进行综合态势显示，并能够根据接收到的定位信息控制其附近的光电探测设备对目标进行跟踪、监视与拍照；还用于运算目标与风电场海域边界的距离，并判别两者距离是否达到设定阈值，当距离值小于或等于设定阈值控制所述航标灯开启，同时通过光电探测设备对目标航迹进行监视，当距离值大于设定阈值控制所述航标灯关闭。雷达24小时自动监控，通过监视雷达与光电探测设备协调配合，提高对海上风电场海域附近内船舶的精确监控，及时预警。

说明书

技术领域

本发明涉及雷达电子技术领域，具体涉及一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统及预警方法。

背景技术

海上风力发电是一种近年来发展非常迅猛的清洁能源，海上风电场投资大，建成后确保风电场的高效安全运维是一项十分重要的工作。世界各国特别是欧洲发达国家在风电场安全运维方面更是投入巨资采用先进的监控技术手段来保障风电场长期可靠运转。风电场场面监视系统的主要作用如下：

(1)预防无关船舶进入风电场内带来撞击风电设备的事故发生；

(2)预防渔民捕捞渔具(如旋围网、浮拽网、集鱼装备等)对海底电缆造成破坏；

(3)预防大型船舶锚泊对海底电缆损坏；

(4)提供风电场巡检运维船舶的行驶状态监视，保障安全生产，为遇险提供救援信息。

发明内容

针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统，能够实时跟踪监视风电场内及周边目标船舶的情况。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统，包括监视雷达、AIS、光电探测设备和显控中心，还包括设置在风电场海域边界周边的航标灯；

所述监视雷达，用于对风电场海域内目标进行定位，并将采集到的定位信息发送至显控中心；

所述显控中心，能够将监视雷达、AIS进行数据融合并进行综合态势显示，并能够根据接收到的定位信息控制其附近的光电探测设备对目标进行跟踪、监视与拍照；

其中，所述显控中心，还用于运算目标与风电场海域边界的距离，并判别两者距离是否达到设定阈值，当距离值小于或等于设定阈值控制所述航标灯开启，同时通过光电探测设备对目标航迹进行监视，当距离值大于设定阈值控制所述航标灯关闭。

进一步地，所述航标灯后开启发出固定的闪光频率，在夜间或天气恶劣的情况下，闪光频率可以为零，即航标灯长亮。

进一步地，所述显控中心包括数据处理单元、用户/设备管理单元、数据融合单元与显控终端，所述数据处理单元用于光电探测设备的控制以及对监视雷达、AIS与光电数据的采集，所述数据融合单元用于对监视雷达、AIS以及光电数据进行融合、分发，并进行数据运算以便对目标位置进行预判。

更进一步地，所述用户/设备管理单元，用于用户管理、数据处理前端管理、数据传递-显控以及数据库操作。

更进一步地，所述显控终端，用于目标航迹显示、航道与风电场海域区域管理、光电视频显示与管理。

进一步地，当风电场海域距离岸边较近时，所述监视雷达安装在岸上；当风电场海域距离岸边较远时，所述监视雷达安装在海上升压站上，对整个风电场海域进行覆盖，或采用多个小型雷达模式，将监视雷达安装在风机桅杆上，进行多雷达数据融合。

进一步地，所述光电探测设备包括设置在岸上的远程光电设备与设置在升压站的近程光电设备。

本发明的另一目的在于，提供一种基于上述海上风电场的雷达光电跟踪预警系统的预警方法，具体方法包括如下步骤：

S1.监视雷达风电场海域内目标进行定位，采集到目标的位置信息A，包括目标的位置坐标、方位、航速信息，发送至显控中心，显控中心同时接收AIS发送的目标船舶类型、特征、位置、航向、航行状态的参数信息，并进行相关信息融合、显示；

S2.显控中心通过用户管理输入目标与风电场海域边界距离的设定阈值C1；

S3.显控中心根据监视雷达发送的位置信息A，控制其附近的光电探测设备对目标进行跟踪、监视与拍照，并将数据信息再发送至显控中心进行显示，同时获取目标的具体位置信息B；

S4.显控中心接收步骤S3获取的具体位置信息B，同时监视雷达发送的位置信息A，通过数据融合处理，获取探测到的目标与风电场海域边界的距离值C2；

S5.当两者距离C2小于或等于设定阈值C1时，显控中心控制所述航标灯开启；

S6.通过光电探测设备对目标航迹进行监视，实时更新获得的目标的具体位置信息B，当监测到两者距离C2大于设定阈值C1时，显控中心控制所述航标灯关闭。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过监视雷达搜索风电场海域内的目标船舶，将目标船舶的坐标位置传送至显控中心，显控中心根据目标船舶的坐标位置控制其附近的光电探测设备，对目标船舶进行跟踪、监视、拍照，通过监视雷达与光电探测设备分析计算目标与风电场海域边界的距离，控制航标灯的开启或关闭，进行及时预警。

2、显控中心能够将雷达、AIS进行数据融合并进行综合态势显示，船舶运行态势和雷达光学影像信息一起使显控中心成为风电场运维监视的指挥调度中心。

3、雷达24小时自动监控，通过监视雷达与光电探测设备协调配合，提高对海上风电场海域附近内船舶的精确监控，及时预警。

4、风电场监视范围比较大，需要无需值班员调整就能同时兼顾近距离和远距离的不同目标跟踪监视。

附图说明

图1为本发明实施例1海上风电场的雷达光电跟踪预警系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一种海上风电场的雷达光电跟踪预警系统，包括监视雷达、AIS、光电探测设备和显控中心，还包括设置在风电场海域边界周边的航标灯；

所述监视雷达，用于对风电场海域内目标进行定位，并将采集到的定位信息发送至显控中心；

所述显控中心，能够将监视雷达、AIS进行数据融合并进行综合态势显示，并能够根据接收到的定位信息控制其附近的光电探测设备对目标进行跟踪、监视与拍照；

其中，所述显控中心，还用于运算目标与风电场海域边界的距离，并判别两者距离是否达到设定阈值，当距离值小于或等于设定阈值控制所述航标灯开启，同时通过光电探测设备对目标航迹进行监视，当距离值大于设定阈值控制所述航标灯关闭。

进一步地，所述航标灯后开启发出固定的闪光频率，在夜间或天气恶劣的情况下，闪光频率可以为零，即航标灯长亮。

进一步地，所述显控中心包括数据处理单元、用户/设备管理单元、数据融合单元与显控终端，所述数据处理单元用于光电探测设备的控制以及对监视雷达、AIS与光电数据的采集，所述数据融合单元用于对监视雷达、AIS以及光电数据进行融合、分发，并进行数据运算以便对目标位置进行预判。

更进一步地，所述用户/设备管理单元，用于用户管理、数据处理前端管理、数据传递-显控以及数据库操作。

更进一步地，所述显控终端，用于目标航迹显示、航道与风电场海域区域管理、光电视频显示与管理。

进一步地，当风电场海域距离岸边较近时，所述监视雷达安装在岸上；当风电场海域距离岸边较远时，所述监视雷达安装在海上升压站上，对整个风电场海域进行覆盖，或采用多个小型雷达模式，将监视雷达安装在风机桅杆上，进行多雷达数据融合。

进一步地，所述光电探测设备包括设置在岸上的远程光电设备与设置在升压站的近程光电设备。

实施例1

在本实施例中，预警系统，包括监视雷达、AIS、光电探测设备和显控中心，还包括设置在风电场海域边界周边的航标灯；

所述显控中心包括数据处理单元、用户/设备管理单元、数据融合单元与显控终端，为更直观的监控目标船舶情况，所述显控中心还包括海图服务单元，便于用户进行海图下载；

所述数据处理单元，用于AIS、雷达、光电数据采集；雷达数据存储、上报、检索；雷达数据处理；光电设备控制；故障、报警上报。

所述用户/设备管理单元，用于用户管理；数据处理前端管理；数据库操作(便于海关船舶监管查询)，还包括数据、显控、融合消息传递以及海图版本控制。

所述数据融合单元，用于点航迹数据分发、AIS数据分发、数据分发会话管理、光电数据分发、雷达回波分发与数据融合算法，进行数据运算以便对目标位置进行预判。

所述显控终端单元，包括航道与禁航区域管理、用户登录验证、海图显示、雷达回波显示、AIS显示、目标点航迹显示、目标的分类筛选、船舶信息显示、报警提示(显示航标灯的工作状态)，还可进行光电视频显示与控制、历史记录查询与回放；

其中，所述显控中心，通过数据融合单元运算目标船舶与风电场海域边界的距离，并判别两者距离是否达到设定阈值，当距离值小于或等于设定阈值控制所述航标灯开启，同时通过光电探测设备对目标航迹进行监视，当距离值大于设定阈值控制所述航标灯关闭。

实施例2

一种基于上述海上风电场的雷达光电跟踪预警系统的预警方法，具体方法包括如下步骤：

S1.监视雷达风电场海域内目标进行定位，采集到目标的位置信息A，包括目标的位置坐标、方位、航速信息，发送至显控中心，显控中心同时接收AIS发送的目标船舶类型、特征、位置、航向、航行状态的参数信息，并进行相关信息融合、显示；

S2.显控中心通过用户管理输入目标与风电场海域边界距离的设定阈值C1；

S3.显控中心根据监视雷达发送的位置信息A，控制其附近的光电探测设备对目标进行跟踪、监视与拍照，并将数据信息再发送至显控中心进行显示，同时获取目标的具体位置信息B；

S4.显控中心接收步骤S3获取的具体位置信息B，同时监视雷达发送的位置信息A，通过数据融合处理，获取探测到的目标与风电场海域边界的距离值C2；

S5.当两者距离C2小于或等于设定阈值C1时，显控中心控制所述航标灯开启；

S6.通过光电探测设备对目标航迹进行监视，实时更新获得的目标的具体位置信息B，当监测到两者距离C2大于设定阈值C1时，显控中心控制所述航标灯关闭。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。