[发明专利]一种海上风电场海缆监测与保护系统和方法

权利要求书

1.一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，包括以下过程，对海缆的温度、应变和扰动状态进行实时监测，通过船舶自动识别系统获取船舶信息，并在海缆外部设置电子围栏，依据船舶信息中的船舶航速对进入电子围栏的船舶发出警报；依据船舶自动识别系统获取的数据预测船舶的轨迹方向，通过雷达对船舶进行跟踪，对船舶进行视屏拍摄，并对船舶进行驱离，对海缆故障点进行定位分析。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，具体包括以下步骤，

步骤1，对海缆温度、应变和扰动的状态进行实时监测；

步骤2，建立海上船舶自动识别系统，当船舶经过海上风电场时，获取船舶信息；

步骤3，在海缆外设立分级分区域电子围栏，当船舶进入电子围栏区域时进行警告；

步骤4，获取船舶自动识别系统中的数据，预测船舶轨迹方向，进行锚害预警；

步骤5，采用雷达扫描对船舶进行跟踪；

步骤6，通过摄像装置对船舶进行监控，并实时上传至计算机；

步骤7，当船舶威胁到海缆安全时，对船舶进行喊话驱离；

步骤8，采用Φ-OTDR技术对受损部位进行定位。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤1中，海缆温度、应变和扰动的状态通过海缆监测传感器进行实时监测，监测精度为1m。

4.根据权利要求2所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤2中，所述船舶信息包括动态信息和静态信息，动态信息为船舶的即时速度、航向、改变航向率、航迹和告警信息；

所述静态信息包括船名、呼号、吨位、吃水、船厂船宽、装在货物和目的港。

5.根据权利要求2所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤3中，依据船舶和海缆距离以及船舶航速，分别在距离海缆500米、300米和100米处建立三级电子围栏。

6.根据权利要求2所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤4中，获取船舶自动识别系统中的经纬度坐标数据，将经纬度坐标转换成墨卡托坐标，通过对墨卡托坐标进行聚类分析，进而预测船舶轨迹方向，进行锚害预警。

7.根据权利要求6所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤4中的转换公式为

式中，地理坐标为墨卡托直角坐标为(x,y)，地球椭圆长为a，地球第一偏心率为e。

8.根据权利要求2所述的一种海上风电场海缆监测与保护方法，其特征在于，步骤5中，具体包括以下过程，

步骤5.1，雷达扫描到第一帧数据中，选取一个测量值记为航迹头，依据航迹头建立航迹档案；

步骤5.2，根据雷达扫描到目标船舶的速度和加速度及雷达扫描周期确定初始波门，雷达进行第二次扫描数据中选取落入初始波门内的所有点迹信息，与步骤5.1中的航迹头分别建立暂态航迹，每对量测值相关联的速度计算公式为；

v⁽²⁾＝(r⁽²⁾-r⁽¹⁾)/t_s

步骤5.3，根据目标运动方程对每个暂态轨迹进行外推，外推点位置计算公式为：

r⁽³⁾＝r⁽²⁾+v⁽²⁾·t_s

步骤5.4，建立以外推点为中心、半径为r的接收门，在第三次扫描中如果没有测量值位于接收门门限值内，则暂态轨迹终止，则没有正确起始；如果有多个测量值位于接收门门限内，暂态航迹会裂变为多支，与前面暂态航迹进行关联，求得加速度为：

a⁽³⁾＝(v⁽³⁾-v⁽²⁾)/t_s

预测第四次相关波门的中心位置为：

步骤5.5，重复步骤5.2至步骤5.4，直到形成一条稳定的航迹，对船舶进行跟踪。