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港口大型裝卸機群風(fēng)場精細化模擬及風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) | 中港協(xié)科技獎

2023-06-12 來源：港口科技瀏覽數(shù)：352

開展港口大型裝卸機群作業(yè)狀態(tài)抗風(fēng)性能評估技術(shù)研究。選取了典型的港口大型裝卸機械，提出工作狀況抗滑移、抗傾覆計算模型與評估方法，確定大型裝卸機械工作狀態(tài)可承受的風(fēng)載荷為：3s瞬時風(fēng)速為20m/s的風(fēng)載荷或10min平均風(fēng)速為15.8m/s的風(fēng)載荷，實現(xiàn)抗風(fēng)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、科學(xué)化。

　　本項目開展了港口大型裝卸機群作業(yè)狀態(tài)抗風(fēng)性能評估技術(shù)研究；基于WRF與CFD的港口風(fēng)場多尺度耦合模擬與分析，系統(tǒng)解決了風(fēng)速風(fēng)向動態(tài)實時校正、主從設(shè)備智能配群與聯(lián)動報警等技術(shù)難題；開發(fā)港口大型裝卸機群風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)災(zāi)精準(zhǔn)監(jiān)測與科學(xué)報警。項目研究成果在營口港進行推廣應(yīng)用，效果良好，可保障港口大型裝卸機械安全穩(wěn)定運行，減少港口船舶壓港，提升港口營運的安全性與經(jīng)濟性。

　　（一）主要技術(shù)內(nèi)容

　　開展港口大型裝卸機群作業(yè)狀態(tài)抗風(fēng)性能評估技術(shù)研究。選取了典型的港口大型裝卸機械，提出工作狀況抗滑移、抗傾覆計算模型與評估方法，確定大型裝卸機械工作狀態(tài)可承受的風(fēng)載荷為：3s瞬時風(fēng)速為20m/s的風(fēng)載荷或10min平均風(fēng)速為15.8m/s的風(fēng)載荷，實現(xiàn)抗風(fēng)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、科學(xué)化。

　　開展港口大型裝卸機群風(fēng)速風(fēng)向儀布點優(yōu)化研究。基于WRF與CFD的港口風(fēng)場多尺度耦合模擬與分析，實現(xiàn)港口亞尺度精細化風(fēng)場特征描述；研究港口地形、裝卸機械機群遮擋效應(yīng)對風(fēng)場脈動特征的影響規(guī)律，優(yōu)化了真實復(fù)雜場景下大型裝卸機群風(fēng)速風(fēng)向儀的報警點位，解決主從設(shè)備智能配群與聯(lián)動報警的技術(shù)難題（1臺主動報警機械+2-4臺從動報警機械）。

　　研發(fā)適用于港口大型裝卸機群風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警的內(nèi)嵌式可編程控制模塊，建立不同風(fēng)廓線位置上平均風(fēng)剖面梯度高度的計算模型，形成電子羅盤自校正安裝技術(shù)，解決大型裝卸機械不同基準(zhǔn)面風(fēng)速與風(fēng)向的校準(zhǔn)標(biāo)定難題，實現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測與科學(xué)報警。

　　開發(fā)港口大型裝卸機群風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警信息化系統(tǒng)。所開發(fā)的風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警警信息化系統(tǒng)的功能包括：實時接收儲存風(fēng)速風(fēng)向信息、報警信息，向從動報警機械推送報警信息，設(shè)備管理，報警關(guān)聯(lián)、可編程控制器參數(shù)配置等功能，提高了風(fēng)災(zāi)監(jiān)測、預(yù)警、管控的智慧化水平。

　　（二）申請專利情況

　　一種用于港口門座式起重機作業(yè)風(fēng)速預(yù)警的方法及裝置

　　一種用于港口門座式起重機作業(yè)風(fēng)速預(yù)警的方法及裝置

　　（三）技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

　　大型裝卸機械工作狀態(tài)可承受的風(fēng)載荷為：3s瞬時風(fēng)速為20m/s的風(fēng)載荷或10min平均風(fēng)速為15.8m/s的風(fēng)載荷。

　　每組大型裝卸機械內(nèi)（主動報警機械+2-4臺從動報警機械）30m高度處風(fēng)速差最高不超過5%。

　　信息化系統(tǒng)實時動態(tài)數(shù)據(jù)（風(fēng)速風(fēng)向、報警）、靜態(tài)數(shù)據(jù)查詢（機械信息、參數(shù)配置）傳輸網(wǎng)絡(luò)延遲不超過1s，并能同時接受大于400臺風(fēng)速風(fēng)向儀的數(shù)據(jù)傳輸。

　　（四）應(yīng)用推廣及效益情況

　　本項目所開發(fā)的港口大型裝卸機械風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警管控系統(tǒng)已經(jīng)在遼港控股（營口）第一分公司等八余家企業(yè)進行了推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益，共節(jié)省設(shè)備投資200余萬元、減少安裝費用50余萬元，減少了風(fēng)速風(fēng)向儀檢測成本60%，以此系統(tǒng)運行10年為例，可節(jié)省檢測支出150余萬元。同時，該系統(tǒng)投入運行以后，能減少停產(chǎn)作業(yè)時長，提高大型裝卸機械利用率。

　　本項目所開發(fā)的港口大型裝卸機械風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警管控系統(tǒng)可以在我國各大沿海港口進行推廣應(yīng)用，對于保障港口大型裝卸機械的安全運行起到重要作業(yè)，經(jīng)濟和社會效益顯著。

　　2022年度中國港口協(xié)會科技進步獎一等獎

　　項目名稱：港口大型裝卸機群風(fēng)場精細化模擬及風(fēng)災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)

　　完成單位：交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所、遼港控股（營口）有限公司、天津東方泰瑞科技有限公司

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