CN108256261A - 海上浮式结构的稳定性评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稳定性评估技术领域，具体涉及一种海上浮式结构的稳定性评估方法及装置，该海上浮式结构的稳定性评估方法及装置应用于终端设备，在进行评估之前，需将按海上浮式结构缩小的模型放置于水面，以通过对该模型进行稳定性评估以实现间接对海上浮式结构的稳定性进行评估。该海上浮式结构的稳定性评估方法包括接收与终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片，分析每张所述图片中模型的预设的追踪点的坐标值得到分析结果，进而根据分析结果评估模型的稳定性，以评估该海上浮式结构的稳定性。本方案方式简单，同时测量精准。
Description
技术领域
本发明涉及稳定性评估技术领域，具体而言，涉及一种海上浮式结构的稳定性评估方法及装置。
背景技术
对于海上浮式结构漂浮稳定性的评估，一般采用公式法(线性动力学方法、非线性动力学方法)以及有限元分析法。其中，线性动力学方法，假设结构运动是小幅线性的，并且忽略各自由度之间的耦合作用，适用于分析结构的小幅运动。非线性动力学方法，包括对结构在横浪中大幅非线性横摇运动稳定性和在纵浪中横摇运动稳定性以及在随机波浪中的运动稳定性的分析。结构在横浪中大幅非线性横摇运动的计算通常采用多尺度法、KBM法、平均法平均化方法以及范德坡变换方法等求得二阶解析解和幅频响应方程；或者采用胞映射方法、小波分析法等判断结构的运动状态。结构在纵浪中横摇运动的计算，通常采用多自由度方程，建立多自由度的非耦合横摇运动模型。结构在随机波浪中的计算通常采用FPK法得到受波浪激励的非线性系统响应的概率密度函数，从而获得系统响应的统计规律。有限元分析方法，一般采用大型水动力计算软件(AQWA)建立模型进行数值仿真分析。
但是，公式法，线性动力学方法，缺点是在很多情况下的理论分析结果与实际情况相差很大，对于一些结构在波浪作用下发生的事故无法给予合理的解释。非线性动力学方法，计算复杂，难以建立精确的全面考虑各自由度之间耦合关系的多自由度模型，且理论分析结果精度不高。有限元分析方法，可能因边界条件、荷载工况等的模拟不准确而造成精确度浮动性比较大。因此，提供一种更为精确地评估海上浮式结构的稳定性的方法是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海上浮式结构的稳定性评估方法，以实现更为简单精确地对海上浮式结构的稳定性进行评估。
本发明的另一目的在于提供一种海上浮式结构的稳定性评估装置，以实现更为简单精确地对海上浮式结构的稳定性进行评估。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种海上浮式结构的稳定性评估方法，应用于终端设备，将按所述海上浮式结构缩小的模型放置于水面模拟所述海上浮式结构的应用场景，所述方法包括：接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片；分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果；根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
第二方面，本发明实施例还提供了一种海上浮式结构的稳定性评估装置，应用于终端设备，将按所述海上浮式结构缩小的模型放置于水面模拟所述海上浮式结构的应用场景，所述装置包括：接收模块，用于接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片；分析模块，用于分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果；评估模块，用于根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法及装置，该海上浮式结构的稳定性评估方法及装置应用于终端设备，在进行评估之前，需将按海上浮式结构缩小的模型放置于水面，以通过对该模型进行稳定性评估以实现间接对海上浮式结构的稳定性进行评估。该海上浮式结构的稳定性评估方法包括接收与终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片，分析每张所述图片中模型的预设的追踪点的坐标值得到分析结果，进而根据分析结果评估模型的稳定性，以评估该海上浮式结构的稳定性。本方案方式简单，同时测量精准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的应用场景示意图。
图2示出了本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的流程示意图。
图3示出了本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的折线图。
图4示出了本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估装置的功能模块示意图。
图示：100-终端设备；210-模型；220-预设追踪点；300-高精度摄像头；110-海上浮式结构的稳定性评估装置；111-接收模块；112-分析模块；113-评估模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
该海上浮式结构包括但不限于，浮式风力发电基础，海上测量设备，该海上浮式结构通常需要进行海上作业，其工作环境大致分为两种，一种为固定在一个固定位置，但是仍会随水波的流动上下浮动，另一种为抛锚固定，可在锁链可以达到的区域活动。由于海上作业工作强度大，工作测量精度要求高，因此，需要保持海上浮式结构相对稳定，以便于减少水流的影响，提高作业的精度。容易理解的，湖泊作业或河流作业可做类似理解，即也需要对其进行稳定性的测量，以提高作业精度。由此，本发明实施例提供一种海上浮式结构的稳定性评估方法，以通过更为简单的手段实现对海上浮式结构的稳定性进行精确评估。
请参照图1，是本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的应用场景的示意图。
其包括按照海上浮式结构缩小的模型210、高精度摄像头300以及终端设备100，其中，该模型210可以为任意一种海上浮式结构的缩小模型，该模型210上设置有两个预设追踪点220，容易理解的，该预设追踪点可以根据测量需要设置多个。在实际进行测量时，将模型210按照海上浮式结构在真实的应用场景中的安装状态安装于水中，然后使用标定板确定模型210与高精度摄像头300的距离，并将高精度摄像头300固定设置以便于采集模型210的图片。该高精度摄像头300与终端设备100配置连接，该终端设备100可以是，但不限于，笔记本电脑或平板电脑等智能电子设备，该终端设备100上安装有VIC-SNAP系统，通过该VIC-SNAP系统对高精度摄像头300采集的图片进行分析以评估模型210的稳定性，进而间接评估出海上浮式结构的稳定性。
请参照图2，是本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的流程示意图，该海上浮式结构的稳定性评估方法应用于终端设备100中，该方法包括：
步骤S110，接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片。
由于水面一直是运动的，则模型210随着水面的运动而运动，在该模拟实验中将控制水面在一段时间内维持波动，该一段时间大致为一两分钟。该高精度摄像头300将在该模型210运动的这一段时间内实时采集模型210的图片，并将采集的多张图片发送至终端设备100。
步骤S120，分析每张图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果。
由于事先对模型210确定了多个预设追踪点，因此对每张图片中模型的预设追踪点的坐标值进行分析。具体为：第一方面，分析连续两张图片上所述模型对应的预设追踪点的坐标值得到模型210在水面上运动产生的空间夹角，如第一张图片上模型210的预设追踪点的坐标值为A(x0，y0，z0)和B(x1，y1，z1)，与第一张图片连续的第二张图片上模型210的预设追踪点的坐标值为A'(x0'，y0'，z0')和B'(x1'，y1'，z1')，则该模型210的空间夹角的计算方式为：
此外，根据相同的计算方式得到该模型210的多个空间夹角。
第二方面，分析所有图片上该模型210的预设追踪点的坐标值得到该模型210最大的运动范围，该模型210的最大运动范围为预设追踪点中最大X坐标值、最大Y坐标值、最大Z坐标值确定的范围，该模型210的最大运动范围表征该模型210在水面波动情况下的位移情况。
步骤S130，根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
具体地，选取计算得到的多个空间夹角中最大的空间夹角为目标空间夹角，将该目标空间夹角与预设角度进行比较，该预设角度为根据实际的海上浮式结构设定的一个夹角，若目标空间夹角大于预设角度，则模型210的稳定性低，海上浮式结构的稳定性也低，若目标空间夹角小于预设角度，则模型210的稳定性高，海上浮式结构的稳定性也高。
此外还可以通过该模型210的最大运动范围评估该模型210的稳定性，具体为，将该模型210的最大运动范围与预设位移进行比较，该预设位移为根据有限元分析方法得出的实际的海上浮式结构可能遭受破坏时发生的位移，若该模型210的最大运动范围大于预设位移，则模型210的稳定性低，海上浮式结构的稳定性也低，若该模型210的最大运动范围小于预设位移，则模型210的稳定性高，海上浮式结构的稳定性也高。
为了保证对模型210的稳定性评估准确，也可通过同时比较模型210的目标空间夹角和最大运动范围来进行模型210的稳定性评估，具体为：若该目标空间夹角小于预设角度且若该模型210最大的运动范围小于预设位移，则该模型210的稳定性高，海上浮式结构的稳定性高；若该目标空间夹角大于预设角度且若该模型210最大的运动范围大于预设位移，则该模型210的稳定性低，海上浮式结构的稳定性低。
由此可见，本方案通过简单的手段对模型210的稳定性进行预评估，进而实现对海上浮式结构的稳定性进行评估。为了模拟海上浮式结构在不同环境下的应用情况，进而评判海上浮式结构的稳定性，在实验时，还可以通过造波机造出不同波高的波浪，以测得不同情况下模型210的运动情况。同时在对数据进行分析时，还可以对模型210沿着波浪方向的运动情况和模型210垂直于波浪的运动情况分别分析，以提高模型210稳定性的评估精度，如图3所示，是本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法的折线图，该图是通过分析了模型210分别在沿着波浪方向与垂直于波浪方向的空间夹角的角度情况，以更好地反映出模型210的运动情况。
请参照图4，是本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估装置110的结构示意图，该海上浮式结构的稳定性评估装置110包括接收模块111、分析模块112以及评估模块113。
接收模块111，用于接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片。
在本发明实施例中，步骤S110可以由接收模块111执行。
分析模块112，用于分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果。
在本发明实施例中，步骤S120可以由分析模块112执行。
评估模块113，用于根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
在本发明实施例中，步骤S130可以由评估模块113执行。
由于在海上浮式结构的稳定性评估方法部分已经详细描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的一种海上浮式结构的稳定性评估方法及装置，该海上浮式结构的稳定性评估方法及装置应用于终端设备，在进行评估之前，需将按海上浮式结构缩小的模型放置于水面，以通过对该模型进行稳定性评估以实现间接对海上浮式结构的稳定性进行评估。该海上浮式结构的稳定性评估方法包括接收与终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片，分析每张所述图片中模型的预设的追踪点的坐标值得到分析结果，进而根据分析结果评估模型的稳定性，以评估该海上浮式结构的稳定性。本方案方式简单，同时测量精准。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种海上浮式结构的稳定性评估方法，应用于终端设备，其特征在于，将按所述海上浮式结构缩小的模型放置于水面模拟所述海上浮式结构的应用场景，所述方法包括：
接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片；
分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果；
根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果的步骤包括：
分析连续两张图片上所述模型对应的预设追踪点的坐标值得到由于所述模型在水面上运动产生的空间夹角。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果的步骤包括：
分析所有图片上所述模型的预设追踪点的坐标值得到所述模型最大的运动范围，所述模型最大的运动范围为所述预设追踪点中最大X坐标值、最大Y坐标值、最大Z坐标值确定的范围。
4.如权利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性的步骤包括：
选取多个空间夹角中值最大的空间夹角为目标空间夹角；
将所述目标空间夹角与预设角度进行比较；
将所述模型最大的运动范围与预设位移进行比较；
若所述目标空间夹角小于预设角度且若所述模型最大的运动范围小于预设位移，则所述模型的稳定性高，所述海上浮式结构的稳定性高；
若所述目标空间夹角大于预设角度且若所述模型最大的运动范围大于预设位移，则所述模型的稳定性低，所述海上浮式结构的稳定性低。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性的步骤包括：
选取多个空间夹角中值最大的空间夹角为目标空间夹角；
将所述目标空间夹角与预设角度进行比较，若所述目标空间夹角小于预设角度，则所述模型稳定性高，所述海上浮式结构的稳定性高，若所述目标空间夹角大于预设角度，则所述模型稳定性低，所述海上浮式结构的稳定性低。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性的步骤包括：将所述模型最大的运动范围与预设位移进行比较，若所述模型最大的运动范围小于预设位移，则所述模型的稳定性高，所述海上浮式结构的稳定性高，若所述模型最大的运动范围大于预设位移，则所述模型的稳定性低，所述海上浮式结构的稳定性低。
7.一种海上浮式结构的稳定性评估装置，应用于终端设备，其特征在于，将按所述海上浮式结构缩小的模型放置于水面模拟所述海上浮式结构的应用场景，所述装置包括：
接收模块，用于接收与所述终端设备连接的高精度摄像头采集的多张模型在水面上运动的图片；
分析模块，用于分析每张所述图片中所述模型的预设追踪点的坐标值得到分析结果；
评估模块，用于根据所述分析结果评估所述模型的稳定性以评估所述海上浮式结构的稳定性。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于：
分析连续两张图片上所述模型对应的预设追踪点的坐标值得到由于所述模型在水面上运动产生的空间夹角。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于：分析所有图片上所述模型的预设追踪点的坐标值得到所述模型最大的运动范围，所述模型最大的运动范围为所述预设追踪点中最大X坐标值、最大Y坐标值、最大Z坐标值确定的范围。
10.如权利要求8和9所述的装置，其特征在于，所述评估模块还用于：
选取多个空间夹角中值最大的空间夹角为目标空间夹角；
将所述目标空间夹角与预设角度进行比较；
将所述模型最大的运动范围与预设位移进行比较；
若所述目标空间夹角小于预设角度且若所述模型最大的运动范围小于预设位移，则所述模型的稳定性高，所述海上浮式结构的稳定性高；
若所述目标空间夹角大于预设角度且若所述模型最大的运动范围大于预设位移，则所述模型的稳定性低，所述海上浮式结构的稳定性低。
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2018
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