[發明專利]一種海洋短期環流實時預報系統

在審

• 申請號: 202010031742.6
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111123412A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王彬;康彥彥;潘錫山;韓雪
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉傳玉

本發明公開了一種海洋短期環流實時預報系統，包括海洋環境實時檢測子系統和預報子系統，能夠實時監測作業區域的氣象和海洋環境參數的局地短期變化數據，并通過對潮汐潮流預報、氣象預報、海浪預報和海流預報，臨近預報單元在內的全面綜合評價預估還有環流下，海洋作業環境風險，選擇各要素同時滿足施工條件的時段，有利于海洋作業更方便和準確的制定作業時間計劃。

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，尤其涉及一種海洋短期環流實時預報系統。

背景技術

海洋環流是研究風引起的海流和密度分布不均勻所產生的密度流、大洋環流中流旋的生成和分布、大洋環流西向強化、海流的彎曲和變異、近赤道地區的流系結構、南極繞極流，大洋熱鹽環流，深海環流和與主躍層的關系，海水的輻散和輻合運動與升降流及朗繆爾環流等的關系，中尺度渦及其能量轉換，冰漂流等特殊的流動現象，海洋對風應力等的反應，以及近岸海區的環流等等；

海洋環流及平臺運動對海上作業安全的影響可通過以下幾個方面體現：

第一個是鉆井作業，在海洋平臺進行鉆井作業時，需要將鉆桿從平臺上放下直到海底，由平臺上攜帶的機械驅動鉆桿進行鉆井作業。這要求平臺相對于鉆井位置保持靜止或者只能在允許范圍內小幅運動。

第二個是直升機降落，平臺位于大海之上，常規補給及人員設備的運輸手段難以實現，直升機作為一種空中運輸方式非常適合平臺上的運輸工作。但直升機在起降作業對平臺甲板運動的影響較大，通常要求直升機甲板的運動小于一定值，否則會造成直升機降落時撞擊甲板，導致無法正常降落甚至威脅直升機與平臺的安全。

第三個是起重作業，起重是海洋平臺上的最為頻繁的作業之一，如設備的搬運、貨物的補給等。在起重作業過程中，起重設備吊裝貨物時會對平臺的運動有一定要求。當海浪較大時，過大的橫向運動會導致吊裝貨物產生劇烈搖擺，給平臺和海上作業安全帶來威脅：一方面會撞擊其他結構威脅平臺的安全，另一方面也會增大起重設備的負載，有可能拉斷繩索造成巨大的瞬損失。而過大的垂向運動，會造成起重機構在起重設備的時候有一個額外的加速度，會引起起重機構的受力突然增大或者減小，造成起重機的吊裝能力不足或者起重機瞬時功率過大、燒毀電機、導致機械的燒毀或是繩索斷裂，嚴重威脅起重過程及起重機本身的安全。

第四個是人員輸送，除了直升機之外，船舶是向平臺輸送工作人員的另一種重要的手段。而人員從船上到平臺、或者是從平臺到船上，都是通過乘坐類似升降梯的“吊籃”實現。在人員升降的過程中，平臺運動會對設備安全、乃至工作人員的生命安全造成嚴重威脅。

第五個是平臺間協同作業，對于海洋平臺，當采油平臺儲存了一定數量的原油以后，需要把這部分油運送出去，這需要借助于穿梭油輪，當平臺與穿梭油輪進行輸油作業時，由于常用的輸油方式是采用懸索管道的方式，因此要求二者的相對位置小于一定值，否則作業將會無法正常進行甚至會導致管道被撕裂威脅平臺與穿梭油輪的安全。除了穿梭油輪之外，一些海洋平臺需要其他輔助平臺來幫助進行作業，例如：982平臺需要伊頓平臺作為電源管理平臺配合進行工作；采油平臺需要配合穿梭油輪或者FPSO進行石油的運輸與處理。在運輸與處理的過程當中，要求平臺間的相對位移需小于允許的界限，否則，極有可能造成平臺間連接結構的破壞，給作業人員及設備安全帶來危險。

第六個是平臺海上安裝，平臺建造過程中，頂部模塊的安裝通常在海上進行。而在平臺安裝過程中，目標平臺與作業平臺均不允許出現大幅的運動。對于浮托安裝作業，API給出了駁船系泊線極限張力與安全因子的限制，當波浪較大時，系泊線受力超過規范要求會影響安裝過程甚至會威脅平臺與駁船的安全。對于浮吊法而言，當浮吊在較大的波浪中作業時，會難以對準安裝位置影響正常安裝平臺，當運動幅度過大時，甚至會導致安全事故。

綜上分析，海洋環流是引起平臺運動外部激勵的主要因素，而平臺運動又會對平臺海上作業和平臺結構安全造成威脅。因而，平臺周圍海浪及平臺的運動性能進行實時預報，對保障海洋浮體作業安全具有重要的意義。

發明內容