中國電建集團國際工程有限公司 吳 迪 中國電建集團江西省電力設計院有限公司 李 克

新時代背景之下，國家對于可再生能源的開發(fā)愈加重視，而海上風電機組的存在能夠有效促進可再生能源的開發(fā)?；诖?，就需要相關部門和企業(yè)加強對于海上風電機組消防安全的重視度，明確在海上風電機組中建設消防物聯(lián)網的實際意義，并及時完善消防物聯(lián)網系統(tǒng)建設。

為使海上風電機組更具安全性，消防物聯(lián)網系統(tǒng)設計具有必要性。本文從消防物聯(lián)網系統(tǒng)設計作用和意義入手，在系統(tǒng)結構、監(jiān)控設計、信息化管理、數(shù)據分析等多個方面闡述了海上風電機組消防物聯(lián)網系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，旨在希望為海上風電機組排除消防安全隱患。

1 消防物聯(lián)網系統(tǒng)設計意義

海上風電機組建設在海面之上，由于其地理位置的特殊性，導致海上風電機組不能夠像陸地上的風電機組一樣能夠隨時進行維護工作。海上風電機組在工作時是處于機組獨立運行的工作狀態(tài)，并不能在值班人員看守下進行作業(yè)，所以導致海上風電機組一旦出現(xiàn)消防事故，陸面很可能無法實現(xiàn)對于機組設備的及時救援，從而造成嚴重的經濟損失。

為保證海上風電機組設備安全，可以使用消防物聯(lián)網系統(tǒng)對其進行安全維護，先要派專業(yè)技術人員前往海上風電機組所處位置，并為其安裝一套能夠自動實現(xiàn)消防功能的裝置，然后將海上風電機組錄入到消防物聯(lián)網系統(tǒng)中，錄入之后，物聯(lián)網系統(tǒng)就可以隨時實現(xiàn)對于海上風電機組工作狀態(tài)以及健康狀態(tài)的實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)消防事故物聯(lián)網系統(tǒng)就會立即報警，以實現(xiàn)陸面工作者的及時救援，若遇到大風大雨天氣無法實現(xiàn)人工救援，還可以手動啟動系統(tǒng)中的自動消防系統(tǒng)進行滅火操作，能夠進一步保證海上風電機組的設備及運行安全，促進可再生能源開發(fā)速度。

2 消防物聯(lián)網系統(tǒng)在海上風電機組中的設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)拓撲結構

2.1.1 物聯(lián)網網關

物聯(lián)網網關是安裝在海上風電機組之上、用來實現(xiàn)海上與陸地之間連接的網絡系統(tǒng)，可以對數(shù)據進行分析和轉換。為防止海上風電機組出現(xiàn)消防安全隱患，一般是將物聯(lián)網網關與消防系統(tǒng)相互關聯(lián)，一般連接時使用的是RS485串口來連接，聯(lián)接之后物聯(lián)網網關就可以隨時監(jiān)控并采集海上風電機組消防系統(tǒng)的所有運行數(shù)據，若出現(xiàn)故障或報警信息，網關就會迅速將這些信息傳回陸地上的監(jiān)控指揮中心，以實現(xiàn)海上風電機組消防安全維護。在選擇物聯(lián)網網關時，選擇了具有國家標準的通信協(xié)議，在此通信協(xié)議的基礎之上，還在網關上添加了能夠遠程控制的系統(tǒng)設置，能夠實現(xiàn)當海面上出現(xiàn)大風或大雨無法實現(xiàn)及時救援時，能夠遠程操控消防系統(tǒng)實現(xiàn)緊急滅火。

2.1.2 通信網絡

為保證陸地與海面能夠實現(xiàn)順暢的通信，在監(jiān)控中心和海上風電機組之間建立了光纖環(huán)網系統(tǒng)，且為了保證通信網絡能夠具有一定的安全性，在設計時采用的是冗余技術，這種技術形式能夠做到對通信網絡中所有數(shù)據進行實時備份，且若在通信工作中某一點出現(xiàn)了系統(tǒng)斷開，也能夠繼續(xù)實現(xiàn)數(shù)據通信工作，不會出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓的情況，冗余技術的使用對通信網絡安全性有著重要意義。為了進一步保證通信網絡安全，通信系統(tǒng)中所包含的所有網關、監(jiān)控設備、信息化設備都應該配備獨立的IP地址，并為其設立了虛擬局域網，虛擬局域網的設置會將其與光纖網絡中的其他應用系統(tǒng)分割開來，以保證通信網絡安全性能夠實現(xiàn)進一步提升[1]。

2.1.3 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心在海上風電機組消防安全維護上具有重要作用。所以監(jiān)控中心的網絡安全是最需要重視的。實現(xiàn)監(jiān)控功能的軟件安裝至監(jiān)控中心的服務器中，技術人員可以通過監(jiān)控計算機上的瀏覽器對海上風電機組消防安全進行實時監(jiān)控。為提升監(jiān)控中心系統(tǒng)安全性和實用性，一般從兩個方面進行安全維護操作：

第一，兩臺監(jiān)控服務器所采用的是雙機熱備份的工作模式，也就是兩臺服務器可以實現(xiàn)同步監(jiān)控進度，一旦工作服務器出現(xiàn)不能正常運行系統(tǒng)時，另一臺服務器就會立即接手繼續(xù)工作，給技術人員維修提供了時間；第二，每一臺服務器中都有兩套硬盤設備，但一個是主硬盤、另一個是基于服務器硬盤設置模式而衍生出來的鏡像硬盤，若主硬盤在工作中出現(xiàn)異常，鏡像硬盤就能夠自動替代主硬盤進行工作，進一步保證了監(jiān)控中心系統(tǒng)安全性。但海上風電機組數(shù)量會逐漸增加，產出數(shù)據量也會增加，進而會對服務器產生壓力。為避免這一現(xiàn)象，可以使用動態(tài)擴充的方式將服務器數(shù)量做出一定程度的提升，以分擔海上風電機組數(shù)量增加對服務器產生的壓力[2]。

2.2 實時監(jiān)控設計

實時監(jiān)控的設計能夠做到隨時監(jiān)控海上風電機組的所有消防設備的運行狀態(tài)。如果出現(xiàn)消防問題，監(jiān)控系統(tǒng)捕捉到后就會將這一問題通報給陸地上的監(jiān)控中心。實時監(jiān)控還可以實現(xiàn)對報警機組的定位工作，它既可以在整個海上風電機組的設備布局圖中選定是具體哪一個設備出現(xiàn)了消防警報，也可以直接對報警機組在地圖上進行精確度較高的定位。不同程度和級別的消防警報會在監(jiān)控中心中產生不同顏色的警報顏色，且系統(tǒng)能夠自動根據不同級別消防安全產出一個最佳消防方案，并提示陸地上監(jiān)控中心的值班技術人員進行系統(tǒng)操作。

若海上風電機組出現(xiàn)了較為嚴重的火災，監(jiān)控中心會直接下達命令要求開啟遠程滅火系統(tǒng)，接收到命令之后海上風電機組自動消防系統(tǒng)就會開始工作。為避免工作人員出現(xiàn)系統(tǒng)誤操作而耽誤海上風電機組工作效率，遠程滅火系統(tǒng)的啟動需要當時值班的兩名技術人員同時將啟動密碼輸入才可以實現(xiàn)。

2.3 視頻聯(lián)動

為了保證海上風電機組的工作安全，在海上風電機組中需要設置一定數(shù)量的視頻監(jiān)控設備，并同時做好視頻設備之間的聯(lián)動工作，確保能夠實現(xiàn)一個機組設備有兩個或兩個以上的視頻設備做覆蓋，并對這些視頻設備及其所覆蓋的機組設備進行準確數(shù)據記錄。這一系統(tǒng)設置的主要目的是當海上風電機組中某一設備出現(xiàn)了火災警報時，陸地工作人員可以立即根據系統(tǒng)記錄數(shù)據調取覆蓋該設備的視頻監(jiān)控設備，并對該設備進行多角度視頻觀察，以獲取判斷火災警報真?zhèn)巍⒒馂那闆r嚴重程度等信息，觀察完畢后，陸地上的工作人員需要根據海上風電機組設備具體情況，來采取不同的救援手段，以保證將海上風電機組消防事故造成的損害降到最低，視頻監(jiān)控設備的使用也有效避免了消防系統(tǒng)誤警報、值班人員誤操作的情況產生，對于海上風電機組的工作安全和工作效率都能夠有所幫助[3]。

2.4 明確消防系統(tǒng)建設情況

在整個消防系統(tǒng)都設立好了之后，需要工作人員將整個消防系統(tǒng)的設置繪制成一張圖。通過這張繪制圖，可以使陸地上的工作人員明確系統(tǒng)布局，為后續(xù)消防安全維護工作提供方便。在繪制圖的過程之中也要注意，圖中的一些具體信息一定要記錄的準確細致，例如視頻監(jiān)控的數(shù)量、滅火控制器的數(shù)量、感煙探測器的數(shù)量等，這些數(shù)據的記錄能夠使工作人員明確救援方案，在海上機組設備發(fā)生消防安全問題時能夠起到至關重要的作用。

2.5 消防資料信息化管理

消防系統(tǒng)的資料能夠被完整保存是整個物聯(lián)網系統(tǒng)得以運行的重要基礎，也是在對消防設備進行日常維護和保養(yǎng)的技術保障。消防資料上需要明確風電機組數(shù)量、自動消防設備布局、消防設備的型號及編號等重要信息，并能夠實現(xiàn)對信息進行實時查詢與修改。消防資料信息化能夠更加直接有效的對消防信息進行管理和制作。

首先，信息化平臺可以對圖元進行制作，技術人員在制作圖元時要將圖元設置為不同類型，以方便其對不同消防設備進行表達；其次，信息化平臺還可以對消防設備布局圖實現(xiàn)制作，系統(tǒng)中存在和CAD繪圖軟件級別相同的圖紙，技術人員可以直接使用本系統(tǒng)進行布局圖繪制工作，根據海上風電機組消防系統(tǒng)設置，利用不同圖元來表示不同設備，進而實現(xiàn)完整消防布局圖的制作。完成制作后，當海上風電機組發(fā)生火災警報，工作人員就可以直接通過消防布局圖上的定位來確定預警設備，方便后續(xù)救援工作。若海上風電機組建筑面積較大，則可以按照樓層或防火區(qū)域對消防布局圖進行劃分，使海上風電機組消防布局圖更加清晰且具有實用性。

2.6 數(shù)據分析

大數(shù)據背景之下，可以運用現(xiàn)代化技術手段來幫助進行海上風電機組的消防安全維護工作。當前在市場上受到廣泛歡迎的數(shù)據挖掘技術很適合應用于這一操作中。技術人員需要在監(jiān)控中心的數(shù)據庫中應用數(shù)據挖掘技術，數(shù)據挖掘可以通過對設備維修時間、設備完好率、日常運行數(shù)據等數(shù)據的挖掘，從中選擇出有效數(shù)據并對這些數(shù)據展開分析和預測工作，數(shù)據挖掘技術還能夠根據這些數(shù)據信息，對當前海上風電機組消防安全及其日常維護水平進行系統(tǒng)性評估，為加強其消防系統(tǒng)設置提供一些有效修改建議并提供做出此決策的依據，能夠進一步保證海上風電機組工作安全[4]。

2.7 權限管理

在對消防系統(tǒng)進行管理時，也要對陸地上管理人員管理權限進行細致劃分。在系統(tǒng)管理中主要涉及到三個部分的管理權限，分別是數(shù)據權限、菜單權限以及功能按鈕權限，其中具有數(shù)據權限的管理人員可以實現(xiàn)對于數(shù)據范圍的查看以及日常管理；具有菜單權限的管理人員可以設置是否展示某一菜單；具有功能按鈕權限的管理人員則是具有隨時添加、刪除或更改等按鈕的操作權限。

通過將管理系統(tǒng)中這些管理權限進行細致的劃分，可以實現(xiàn)對管理人員的成體系管理，明確個人管理職責，保證責任能夠落實到個人。若海上風電機組設備較多，在管理時還可以采用分級管理的模式，在總監(jiān)控中心附近設立一些附屬監(jiān)控分中心，每一個分中心負責一個區(qū)域的消防系統(tǒng)管理，并在總監(jiān)控中心實現(xiàn)匯總，極大地提高了管理效率，也保證了海上風電機組的安全。

2.8 自身監(jiān)控

消防物聯(lián)網系統(tǒng)是一個較為復雜、龐大的系統(tǒng)，且其在實際應用中具有非常重要的作用，能夠保證海上風電機組的消防安全。基于此，消防物聯(lián)網系統(tǒng)對于自身安全的監(jiān)控也不容忽視，系統(tǒng)中應該進一步完善自身監(jiān)控系統(tǒng)，做到當自身出現(xiàn)故障時能夠及時預警，方便技術人員對系統(tǒng)進行維修，保證后續(xù)工作順利進行。

2.9 遠程調試及升級

消防物聯(lián)網系統(tǒng)在符合國家檢測標準的基礎之上，添加了遠程調試和軟件升級的功能設置。在陸地上的監(jiān)控中心中，這一功能能夠隨時挖掘物聯(lián)網網關中傳輸?shù)臄?shù)據信息，并隨時監(jiān)控其運行情況，若服務器自身運行出現(xiàn)問題會及時進行預警提示。

一般情況下，若物聯(lián)網網關中的嵌入式軟件需要更新升級，需要專業(yè)技術人員到達現(xiàn)場，再對嵌入式軟件進行更新,這樣的軟件更新方式比較麻煩，工作效率也很低，會對海上風電機組工作造成一定程度的影響。但現(xiàn)在通過系統(tǒng)處理器可以實現(xiàn)技術人員遠程編程，編程完畢后，總監(jiān)控中心會將代碼通過通信網絡傳輸給互聯(lián)網網關，互聯(lián)網網關通過對監(jiān)控中心傳來的嵌入式軟件更新代碼的接收，可以對代碼正確與否作出檢測，若代碼正確無誤便可以實現(xiàn)嵌入式軟件的自動更新，這一功能能夠有效提升海上風電機組嵌入式軟件更新效率，以保證海上風電機組工作能夠順利進行。

3 結語

綜上所述，消防物聯(lián)網系統(tǒng)的設置能夠有效保證海上風電機組的消防安全。系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)實時監(jiān)控，還能夠實現(xiàn)遠程控制滅火，隨著我國海上風力發(fā)電技術的逐步發(fā)展，消防物聯(lián)網系統(tǒng)將會有更多的使用空間，進一步實現(xiàn)對于海上風電機組的消防安全維護。