海上固定式光伏桩基局部冲刷监测技术发展现状
随着我国“双碳”目标提出，海洋新能源发展越来越受国家
和地方重视。我国东部沿海山东、河北、浙江、江苏、广东和福
建等地已陆续出台了海上光伏支持政策，内容涉及立体确权、发展
规模及补贴方案等。海上光伏产业正逐步发展成为一个大规模新业
态，必将在未来几年迎来产业发展爆发期。
海上光伏电场智能监测是海上光伏电场运维环节重要内容,
是确保海上光伏电场安全运营和发电效率提质增效基础和关键。桩
基固定式海上光伏电场基础是圆柱桩群，具有桩体密集、桩长较短、
桩径较小、基础较浅等特征。在复杂海洋动力环境中，这类桩基础
更易受极端海洋动力环境影响，存在超限位移、倾斜或共振破坏风
险，严重威胁电场运营安全。因此，亟需开展海上光伏工程智慧安
全监测关键技术和系统研究。
圆柱桩群基础是桩基码头、桩基桥梁、海洋导管架平台等工程中
常用基础形式。此类桩群一般与桩承台配套使用。桩基固定式海上
光伏电场圆柱桩群，桩体密集且相对独立（一般不建设桩基承台）。
由于桩体之间没有固连，且桩体数量庞大，以往针对单桩、群桩承台
点状监测方案无法直接适用。目前，海上固定式光伏桩基局部冲刷
仍面临两大技术瓶颈：一是缺乏低成本、分布式监测方案；二是针对
光伏桩群冲刷监测专项研究尚未系统开展。
海上光伏桩群在特定水动力条件下会产生独特海床冲刷形态,
相关冲刷机理本文不予以探讨。本文主要面向海上固定式光伏桩群冲
刷监测技术匮乏现状，通过系统地整理和分析现有桩基冲刷监测技
术，探讨适合海上光伏桩群冲刷监测高性价比方案，为固定式海上
光伏工程智慧安全监测技术和高效运维发展提供科学依据，并促进
海上光伏产业健康可持续发展。
一、桩基冲刷监测技术发展现状
桩基冲刷监测是海洋工程、桥梁工程和水利工程运维过程中重
要环节。早期，桩基冲刷通常通过定期视觉检查或地形测量来评估桩
基冲刷。然而，桩基失稳往往是缓慢累积、突然发生，这种状况难
以准确测量并及时预警。随着技术发展，基于声学、光纤传感、磁
学等原理监测技术逐渐成熟，并被先后部署到港口、桥梁、水库或
大坝等水利工程监测场景中。除了数据采集端技术进步，数据传
输、处理、存储、分析、发布等系列技术均逐渐成熟，不仅极大地提
高了冲刷监测效率和准确性，也使桩基冲刷实时监测成为可能。
1.基于声学探测的冲刷监测技术
利用声波探测技术可准确获取水下地形数据。声学技术优势在
于：声波信号在海水中衰减弱、穿透能力强，且具有较好方向性,
分辨率高，有助于精确测量桩基周边水深变化；声学探测技术适应
能力强，能够在不同水文地质条件下稳定获取数据；若使用新型三维
声呐系统，还可实现区域全覆盖和三维成像，有助于更好展示和理解
冲刷形态和发展趋势。因此，基于声学探测方法冲刷监测技术在桥
梁基础和近海建筑物监测中应用较为广泛。目前，常用声学探测
技术包括基于声呐(如单波束、多波束、双轴声呐和侧扫声呐等)和
基于超声波冲刷监测技术。
⑴基于声呐的冲刷监测技术
声呐技术是一种成熟水下目标物探