水下文化遗产安全技术防范系统设计要点

    【CPS中安网 cps.com.cn】我国拥有300万平方公里的辽阔海域，1.8万公里的大陆海岸线和丰富的内陆水域，蕴含着种类多样、数量巨大的水下文化遗产，包括数量众多的沉船遗址等。保护这些珍贵的水下文化遗产，深入挖掘其历史、艺术和科学价值，不但是弘扬中华民族优秀文化、增强民族凝聚力的需要，更是落实国家海洋发展战略的重要内容之一。然而由于海洋特殊的自然环境，对安全防范系统的建立提出了更高的要求，主要表现在前端设备的选型安装与防护、前端设备的供电及信号的传输等，本文将对上述三个关键要素进行简要分析。

　　前端设备的选型、安装与防护

　　海面雷达预警系统

　　由于需要保护的海面往往范围很大，传统的报警设备根本无法满足防护要求，建立远程海面雷达预警系统能够实现对防护海域的监测。远程海面雷达预警系统安装在距保护海域最近的岛屿上，根据距离选用适当的设备，使其探测半径能够完全覆盖保护海域。远程海面雷达预警系统能够探测保护海域内的海面舰船、低空旋翼直升机等目标，实现对目标的搜索、定位，识别目标为正常航道船只还是违法作业船只，对标记的违法船只可以实施连续追踪和记录。

　　重点部位视频监控及声音警告系统

　　在水下文物集中的重点部位，选取具备安装条件的礁石，安装摄像机、拾音器和扬声器，可以实时监视重点区域附近的情况。根据雷达预警系统的探测结果，对发现的可疑船只进行图像和声音复核，图像和声音进行24小时不间断录像，为日后调查取证保存证据。在发现可疑船只靠近重点区域时，可以通过现场安装的扬声器对可疑人员进行警告和驱赶。

　　考虑到现场的恶劣环境，选择摄像机应从环境适应性、集成度、是否带音频和报警、变焦倍数等多方面进行考核，选用高强度、高性能的一体化网络高速云台摄像机。一体化网络高速云台摄像机是集编码器、云台和护罩为一体的易安装的云台摄像机系统，包括一个一体化摄像机模块和一个雨刷器。摄像机及防护罩的外壳采用高强度合金材料，以适应海面的环境，工作温度为-40°C-60°C，防护罩应具有低温自动加热功能和去霜/防雾化功能。

　　前端设备的智能防护

　　设备防护系统是为了避免现场设备受高温、海水腐蚀的影响，使其能正常运行，主要包括设备箱、设备箱状态检测系统、降温系统。现场设备箱采用不锈钢材料定制，并经过防水、防腐蚀处理，达到IP66标准。设备箱内放置供电系统控制设备、网络通讯设备、智能供电及控制单元、箱内温湿度、水浸、破坏报警等检测设备。

　　系统中所使用的设备需进行防水降温的防护，防水部分可以抗海盐高腐蚀，降温部分采用海水制冷，拟在设备防护箱中盘辅冷凝管，由海水泵使冷凝管中的海水循环制冷，进水口在海平面以下2米。

　　前端设备安装杆塔

　　为避免遭到海水的浸泡腐蚀，前端设备应安装在海平面之上的一定距离。考虑到海面风大浪大的情况，应选用满足强度要求的杆塔。根据保护海域的潮汐表，查得海面最大高差，确定设备安装杆塔的高度。杆塔固定在具备安装条件的礁石上，塔架采用钢结构，多折线型立面廓线，使基础受力小，整塔稳定性好;塔架上设置有用于安装视频监控、告警扩音等设备的平台;整个塔架承载负荷强，针对保护海域恶劣环境增加强度，防水防腐蚀。

　　前端设备的供电

　　由于海面上不具备敷设供电线路的条件，根据海域的自然条件，可以充分利用风力、潮汐、太阳能等自然资源，解决前端设备的供电问题。采用风光互补的发电方式能同时利用太阳能和风能发电，可实现昼夜互补。在适宜气象条件下，风光互补系统可提高系统供电的连续性和稳定性。由于通常夜晚无阳光时恰好风力较大，所以互补性好，可以减少系统的太阳能板配置，从而大大降低系统造价，单位容量的系统初投资和发电成本均低于独立的光伏系统。

　　风光互补供电系统，起动风速低，风能利用率高，体积小，运行振动低;风轮叶片采用新工艺经精密注射成型，配以优化的气动外形设计和结构设计，风能利用系数高，增加了年发电量;采用永磁转子交流发电机，有效地降低发电机的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性;配合太阳能电池板供电，采用大容量蓄电池，保证电池可以单独连续供电2~3天。每个设备塔架配备一套风光互补发电系统，能够满足前端设备的供电要求。