本項目開展了港口大型裝卸機群作業狀態抗風性能評估技術研究；基于WRF與CFD的港口風場多尺度耦合模擬與分析，系統解決了風速風向動態實時校正、主從設備智能配群與聯動報警等技術難題；開發港口大型裝卸機群風災監測預警系統，實現風災精準監測與科學報警。項目研究成果在營口港進行推廣應用，效果良好，可保障港口大型裝卸機械安全穩定運行，減少港口船舶壓港，提升港口營運的安全性與經濟性。
（一）主要技術內容
開展港口大型裝卸機群作業狀態抗風性能評估技術研究。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可承受的風載荷為：3s瞬時風速為20m/s的風載荷或10min平均風速為15.8m/s的風載荷，實現抗風作業的標準化、規范化、科學化。
開展港口大型裝卸機群風速風向儀布點優化研究。基于WRF與CFD的港口風場多尺度耦合模擬與分析，實現港口亞尺度精細化風場特征描述；研究港口地形、裝卸機械機群遮擋效應對風場脈動特征的影響規律，優化了真實復雜場景下大型裝卸機群風速風向儀的報警點位，解決主從設備智能配群與聯動報警的技術難題（1臺主動報警機械+2-4臺從動報警機械）。
研發適用于港口大型裝卸機群風災監測預警的內嵌式可編程控制模塊，建立不同風廓線位置上平均風剖面梯度高度的計算模型，形成電子羅盤自校正安裝技術，解決大型裝卸機械不同基準面風速與風向的校準標定難題，實現精準監測與科學報警。
開發港口大型裝卸機群風災監測預警信息化系統。所開發的風災監測預警警信息化系統的功能包括：實時接收儲存風速風向信息、報警信息，向從動報警機械推送報警信息，設備管理，報警關聯、可編程控制器參數配置等功能，提高了風災監測、預警、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風速預警的方法及裝置
一種用于港口門座式起重機作業風速預警的方法及裝置
（三）技術經濟指標
大型裝卸機械工作狀態可承受的風載荷為：3s瞬時風速為20m/s的風載荷或10min平均風速為15.8m/s的風載荷。
每組大型裝卸機械內（主動報警機械+2-4臺從動報警機械）30m高度處風速差最高不超過5%。
信息化系統實時動態數據（風速風向、報警）、靜態數據查詢（機械信息、參數配置）傳輸網絡延遲不超過1s，并能同時接受大于400臺風速風向儀的數據傳輸。
（四）應用推廣及效益情況
本項目所開發的港口大型裝卸機械風災監測預警管控系統已經在遼港控股（營口）第一分公司等八余家企業進行了推廣應用，取得了顯著的經濟效益，共節省設備投資200余萬元、減少安裝費用50余萬元，減少了風速風向儀檢測成本60%，以此系統運行10年為例，可節省檢測支出150余萬元。同時，該系統投入運行以后，能減少停產作業時長，提高大型裝卸機械利用率。
本項目所開發的港口大型裝卸機械風災監測預警管控系統可以在我國各大沿海港口進行推廣應用，對于保障港口大型裝卸機械的安全運行起到重要作業，經濟和社會效益顯著。
2022年度中國港口協會科技進步獎一等獎
項目名稱：港口大型裝卸機群風場精細化模擬及風災監測預警系統研發
完成單位：交通運輸部天津水運工程科學研究所、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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