一、方案背景

海上风电场由于其不占用土地资源、基本不受地形地貌影响、海上风速高、单机容量大等优点，已成为我国风电开发的重要方向。目前，海上风电单桩基础是普遍采用的基础类型，具有结构简单、施工便利、承载性能好等优势。然而，由于海上风电场地理位置独特，自然条件复杂，桩基础的存在改变了原始流场，并在波流共同作用下形成了马蹄涡和尾涡等涡流系统，会对桩基础产生冲刷作用，导致基础埋深减少、悬臂长度增大和持力层深度减少。这不仅会降低基础的承载能力和结构的刚度，还可能导致基础振动频率降低，诱发结构共振并造成结构损伤，进而威胁风机的安全。为了保证海上风电场建筑物结构长期服役的安全性、完整性、适用性和耐久性，对海上风电工程结构安全的监测显得尤为重要。因此，对海上风电工程结构进行安全监测和定期检测，具有重要的意义。

二、方案概述

对海上风力发电机组基础定期检测，内容包括桩体的基础沉降、基础位移、结构应力应变、桩体倾斜、桩体振动、疲劳检测，和基础的冲刷检测。

通过在海上风力发电机组的桩体上安装光纤光栅静力水准传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅倾角传感器、光纤光栅振动传感器等监测设备，监测数据上传到嘉兆监测系统云平台，一旦发现异常，可通过电子邮件和短信发送报警信号，从而实现对基础桩体的基础沉降、基础位移、结构应力应变、桩体倾斜、桩体振动监测。

采用非破坏性检测方式中的超声波无损检测对桩基进行疲劳检测，评估其质量和稳定性,确保其能够承受风机塔架和风机叶片的重量，并能够在恶劣的海洋环境下保持稳定。检测要求包括桩基的材料、尺寸、质量、施工质量等方面的要求。

本方案利用多波束测深系统为代表的声呐设备对海上风电场水下结构冲刷状况开展检测，评估其水下结构的生命周期。多波束测深系统可以获取目标区域高精度的水深数据及点位，生成反映海底地貌特征的三维立体图像。获取结果后，通过和上年度测量结果的量化比对，可以准确清晰的检测到桩基水下地形的变化情况，根据变化量精确的计算出缺陷的危害程度。

三、监测方案示意图

海上风电变形监测系统架构

四、方案功能特点

1）高精度、高分辨率、不受电磁干扰；

2）冲刷检测可实现大扫宽覆盖及浑水优化，测量效率高；

3）监测点管理：实现对桩体基础监测点信息与监测网络信息的展示、查询与统计；

4）监测信息实时采集：通过对桩体的基础沉降量、基础位移量、结构应力变化量、桩体倾斜程度、桩体振动速率等实时在线监测，实时掌握海上风电桩基的结构变化；

5）云平台数据查询：设备便捷接入平台，即时查看设备监测数据和运行状态，轻松实现设备远程监控管理；实现数据从采集、传输、处理、整编、存储、分析、展现，到数据推送的一系列规范化数据服务；快速部署上线，弹性可扩展，实现通用化和定制化业务应用；

6）监测信息管理与分析：能按时间、按类型检索监测站点监测值，并生成对应的曲线图、折线图，可与历史同期数据进行比较；

7）监测点自动预警：可以自定义不同监测点的监测预警阀值，在监测设备监测值达到预警阀值后会自动向指定人员发送预警信息。及时采取措施，将安全隐患消除在萌芽状态。

五、主要监测设备

1）光纤光栅静力水准传感器

2）光纤光栅位移传感器

3）光纤光栅应变传感器

4）光纤光栅倾角传感器

5）光纤光栅振动传感器

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