【安全应急】海上风电场应急通信系统的建设

摘要

完善的海上风电场应急通信系统主要包括海上无线通信系统、海上卫星通信和岸基移动通信，它们共同构成一个基本实现海上风电场全覆盖的通信网络。该应急通信系统能够保障风电场区域、风电场-陆上集控中心和船舶-船舶的日常通信，在海上风电场运行期间提供了相对可靠、准确、及时和安全的通信基础设施。

引言

目前通信系统安全，我国已核准的海上风电项目以离岸距离小于50千米、装机容量20万千瓦～40万千瓦的近海项目为主。2019年，欧洲在建的海上风电项目平均离岸距离59千米，目前已开标的项目中，最远的离岸距离达220千米。随着近些年我国对海洋领域的的开发，海上作业越来越多，但是海上环境复杂多变，为保障海上作业的安全性，构建一套完善的海上应急通信系统势在必行。目前来说海上应急通信系统主要包括海上无线通信系统、海上卫星通信和岸基移动通信，它们共同构成一个基本实现海洋全覆盖的通信网络。该系统能够保障近海、远海和远洋的船舶-海岸、船舶-船舶的日常通信。本文以海上风电领域为例，介绍了海上风电场应急通信系统的建设。

01

海上风电场应急通信系统的组成

海上风电场应急通信系统包括：

1)海上无线通信系统：本方案采用TDD LTE技术，基于运营商的核心网及网络运维平台实现LTE网络业务功能和网络运维，提供更加全面高质的通信运维服务和安全高效的网络优化管理，实现与公网移动通信服务的无缝对接。

2)海上卫星通信：通过在海上升压站安装卫星电话，满足应急状态下海上与陆上人员的通信。

3)岸基移动通信：本方案通过在海上升压站、陆上集控中心建设一套覆盖陆上集控中心、风电场海域的VHF通信系统，实现海上升压站与陆上集控中心、船舶之间通信的对讲平台。

02

海上风电场应急通信系统的实现

2.1

海上无线通信系统

通过4G小基站的部署，完成风电场全场的无线网络覆盖。部署在风机侧的基站通过35KV海底光电复合缆汇聚到海上升压站，海上升压站通过220KV海底光电复合缆传输至陆上集控中心，此场景，将Ka波段卫星通信系统作为海上升压站至陆上集控中心海底光电复合缆的备份，保障应急期间的无线网络，如出现海缆中断情况，利用海上升压站的Ka机动站通过卫星链路传输至地面卫星运营商的信关站，最终接入运营商核心网，方案拓扑图如图一所示。

图一海上风电场4G无线通信系统方案拓扑图

2.2

海上卫星通信

卫星通信具有全方位、全天候的特点，可以随时同控制中心建立卫星链路，进而通过控制中心的地面线路接入内网或运营商通信网。卫星通信系统全年99%可用、天线增益高，采用点波束和频率复用技术，具有大容量、大带宽、高速、频率复用次数多等特点。

通过在海上升压站二次设备间及休息室安装卫星电话，满足应急状态下海上与陆上人员通信需求。

2.3

岸基移动通信系统

为了能够与作业船只进行通信，对威胁风电场设施和作业船只安全的社会船舶进行联络和监听海面船舶的呼叫，建立一套覆盖陆上集控中心、风电场海域的调度系统，实现海上升压站与陆上集控中心、船舶之间通信的对讲平台。针对接近风电场海域的其他船只，集控室后台系统会发出告警，对船只符号进行闪烁显示，同时显示相关的船只信息和呼号，以进行呼叫劝离。

本系统可实现陆上集控中心与海上升压站的联网通信，根据作业人员数量配备个人手持终端，可以实现陆地、海上人员之间的对讲。频率选择非同频信道，作为风电场专用通话信道。VHF通信系统拓扑图如下：

图2VHF通信系统拓扑图

2.3.1 VHF中继台

陆上集控中心、海上升压站分别设置VHF中继台一台，陆上集控中心VHF中继台通过海底光电复合缆与海上升压站VHF中继台进行连接，用于转发陆地手持终端与海上船用无线电台、手持终端之间的通信，此方式极大提高了无线电台（或手持终端）的通信距离。长距离下，陆地和海上的终端可实现跨区域终端的联网，不受传输条件的限制。对讲范围覆盖陆上集控中心、陆上施工区域、海上测风塔、海上施工区域等。

2.3.2 VHF-FM无线电台

海上升压站平台安装两套海洋船舶专用VHF-FM无线电台，其中一套无线电台在16信道值守，用于紧急情况下实现与外部船只的驱赶喊话。设备满足GMDSS的相关要求，也可用作语音传输的备用通道。双频监视设备可以在监控信道16和工作信道。当通话完毕电话挂断时，这个设备能自动地重新设定在被指定为安全通信信道16上。电台还具有水上通信的特殊功能：如安全遇险频道的快捷键、多频道守听、功率转换等。

另一套VHF-FM无线电台装载有数字选呼功能(DSC)，电台通过DSC工作于70信道，同时配备手持终端，用于与平台附近工作的船只保持通信，电台安装在海上升压站平台二次设备间。

图3VHF海事频率表（国际）

2.3.3 VHF-FM便携式无线电话

便携式无线电话为合成型。便携式无线电话和其配件要完全适应海上的工作环境并具有本安认证。这些单元必须持久耐用，工作时不受天气影响，同时应备有挎带和外罩，在工作时可以挎在身上。手提式电话应配有天线。其消噪耳机和麦克风、适配器分开比较适合人员穿着海洋工服、戴安全帽时使用。

2.3.4 海上升压站航行警告接收系统

海上升压站设置航行警告接收系统(NAVTEX)，用于自动接收航行警告、气象警告(如台风和浪高）和搜救行动（包括紧急情况）等海上安全信息，是全球海上遇险和安全系统(GMDSS)中的重要组成部分。

2.3.5 海上升压站应急通信

在海上升压站二次设备间配置一台GPS卫星定位航海导航仪。在紧急情况下，可以在海上升压站发出求救SOS信号。

2.3.6 海上升压站救生艇应急通信系统

海上升压站救生艇应急通信系统平时放置在海上升压站二次设备间。救生艇应急通信系统在紧急情况下提供紧急通信，海上升压站救生艇应急通信系统包括：双向无线电话、搜救雷达应答器(SART)、个人位置示位标（PLB）、紧急无线电示位标(EPIRB)、单边带无线电台(SSB)。

1)VHF双向无线电话

为了海上救生用，必须装备VHF双向无线电话。依照国际海上人命安全公约(SOLAS)，该设备能为救生筏与船之间提供双向通信。

海上升压站平台需要配置VHF双向无线电话，要考虑到未经训练的人在紧急情况下都会使用。VHF双向无线电话必须能满足GMDSS的相关要求。

VHF双向无线电话至少能工作在VHF-FM 16信道和另外一个信道上。

VHF双向无线电话是一个完全独立的单元，它由长寿命的独立密封可充电电池供电。在发射接收比为1：9的情况下，可充电电池可为VHF双向无线电话供电8小时。

2)紧急无线电示位标(EPIRB)

海上升压站平台上需要配备两台紧急无线电示位标(EPIRB)。它包括发射器、电源和天线。它们都在同一个盒子内，这样没有操作经验的人也能在紧急情况下使用。

EPIRB必须完全与GMDSS要求一致，且能满足IMO的要求。它要能完全防水，放在水中时能浮于水面上，并且能承受从20米高度掉入水中的冲击力。

当人工激活后，EPIRB应能在5秒内开始工作；若EPIRB是漂浮自激类型，则其一旦处于漂浮状态就应能开始工作。EPIRB要由可长期保存的电池供电。

3)搜救雷达应答器(SART)

搜救雷达应答器应满足GMDSS性能的要求。

搜救雷达应答器(SART)被用于海上搜救工作。雷达应答器应该能覆盖方圆30海里的范围。

雷达应答器包括微波接收器、发射器、天线、电池、激活控制器和声频指示器。SART应该垂直放置，且安放位置要尽可能的高。

SART工作在9GHz频率下，通过与任何9GHz的海上或空中雷达进行交互，产生一系列的响应信号。

4)单边带无线电台(SSB)

一般通信系统中，载波经音频信号调制后，包含载波频率和上、下两个边频，这两个边带均能用来传输信息。通常传递信号，仅需要一个边带即可。但一般往往把载波频率和两个边频一起发送。为了提高通信效率和节约通信频带，在通信时，可将载波和另一边带去掉，只发送一个边带，这种通信方式称为单边带通信。单边带无线电台的通信距离可达4500海里，是远距离海洋通信的理想选择。

因此，配置一台单边带无线电台(SSB)，用于和远距离的船舶进行通信。

03

结束语

建设和完善好海上风电场的应急通信系统，对突发的不安全事件（如恶劣天气、人员落水、船舶误闯、海缆中断等）的快速处置起到重要作用，同时我们也应该组织制定并完善本单位的综合应急预案、专项应急预案、现场处置方案，定期组织演练，提高应急救援能力，最大程度保障人员安全，维护风电场的正常运行，提高海上风电场的快速反应能力。

参考文献：

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（编辑：云计算网_宿迁站长网）

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