CN116294957A - 一种海上风电结构体形变监测系统及方法 - Google Patents
一种海上风电结构体形变监测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116294957A CN116294957A CN202310231269.XA CN202310231269A CN116294957A CN 116294957 A CN116294957 A CN 116294957A CN 202310231269 A CN202310231269 A CN 202310231269A CN 116294957 A CN116294957 A CN 116294957A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pile foundation
- wind power
- offshore wind
- positioning device
- underwater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000037237 body shape Effects 0.000 title description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 9
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 9
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241000242583 Scyphozoa Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000000246 remedial effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/727—Offshore wind turbines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本公开提供了一种海上风电结构体形变监测系统及方法，包括包括位于水上风电平台的若干均匀分布的第一定位装置、位于水上风机柱体上的第二定位装置、水下桩基信息采集装置、海岸边架设的基准站以及远端服务器；其中，所述水下桩基信息采集装置用于获取水下桩基的图像信息及其自身的当前位置信息；所述远端服务器用于接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，同时，接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及水下桩基部分的图像，并基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别。
Description
技术领域
本公开属于海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风电结构体形变监测系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着风力发电这一清洁新能源技术的不断推进，海上风机数量越来越多，由于受海洋复杂环境的影响，风机结构体易出现不均匀沉降、倾斜或裂缝现象，将直接影响海上风电的安全性和耐久性。在风电场的建设和运维过程中，海底地质条件、设计方案、施工工艺等因素都会造成风机基础产生不均匀沉降或者倾斜，高速运转的风机转轴对基础沉降要求特别严格，必须将沉降控制在允许的范围之内，才能保证风电机组设备正常运转。此外，水下结构体长期受到海水的侵蚀以及海洋生物的附着也会出现裂缝的可能，海上风电投资成本较高，一旦发生事故将会造成重大的经济损失和不良的社会影响。因此，如何通过技术手段对海上风电结构体形变状况进行水上水下一体化监测与定量评估，实现早期故障的预警，是海上风电安全检测的重点和难点。通过根据监测结果准确了解海上风电结构体的形变结果，从而进行针对性的维护，达到事半功倍的有效运维策略，进而为海上风电的管理和保护措施制定提供参考依据和技术支持。
发明人发现，现有的形变监测方法存在以下缺陷，无法适用于海上风电结构体的形变监测：
(1)由于海上风电平台一般离海岸较远，通常无法提供可靠固定架设设备的观测平台，常规形变监测方法对其沉降或倾斜等监测比较困难，观测数据有限，且监测精度不高，不易实现自动化监测；同时，海上风电工程结构承受强风、大浪、海流、浮冰等复杂的海洋环境荷载及海上盐雾、潮寒、台风等恶劣天气影响，常规的监测方法无法完全满足海上风电安全监测的需求
(2)静力水准测量技术虽然监测精度高、可实现实时连续自动化监测，但它只能进行竖向的一维监测，无法对海洋平台的水平位移变形进行监测，同时，在同一平台上其稳定的基准点的选设也存在一定困难；
(3)对于水下结构体部分的腐蚀或裂缝监测，例如：在陆地水下桥墩裂缝主要通过三维声纳进行监测，但是需要把设备架设在水下三脚架上，而在海洋里受浪潮流的综合影响，固定架设在海底比较困难，成本也比较高；若是把设备固定到船体上进行扫射，当海上风电水下部分是三角架结构形式时，船体就无法靠近，即使可以进行监测，但需复杂的后处理过程，同时，产生裂缝的具体位置难以准确定位，监测结果也不能形象直观的展现，目前还未见较成功的案例。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提供了一种海上风电结构体形变监测系统及方法，所述方案通过集成精密单点定位技术和ROV(遥控无人潜水器：Remote Operated Vehicle)技术手段，能够快速、形象直观的获取海上风电结构体的水上水下形变信息，并准确获取水下结构体裂缝的具体地位置和深度，所述方案能够对海上风电结构体有针对性的维护提供准确的靶标，达到事半功倍的效果，进而为海上风电的管理和保护措施制定提供参考依据和技术支持。
根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种海上风电结构体形变监测系统，包括位于水上风电平台的若干均匀分布的第一定位装置、位于水上风机柱体上的第二定位装置、水下桩基信息采集装置、海岸边架设的基准站以及远端服务器；其中，所述水下桩基信息采集装置用于获取水下桩基的图像信息及其自身的当前位置信息；
所述远端服务器用于接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，同时，接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及水下桩基部分的图像，并基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别。
进一步的，所述接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：
周期性的获取所述第一定位装置及第二定位装置的位置坐标；
基于每个定位装置当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标进行比较，根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜。
进一步的，所述根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：分别计算当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标中各轴坐标的差值，并与预设阈值进行比较；当Z轴竖直坐标差值不小于预设阈值时，则判定发生沉降；当X轴或Y轴的水平坐标差值不小于预设阈值时，判定发生倾斜。
进一步的，所述基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别后，基于水下桩基信息采集装置的位置信息获得桩基裂缝的实际位置坐标。
进一步的，所述水下桩基信息采集装置采用遥控无人潜水器，其搭载有图像采集模块、导航定位系统及高度计，所述水下桩基信息采集装置的位置信息包括遥控无人潜水器的坐标信息以及利用所述高度计获得的遥控无人潜水器距离水面的距离。
进一步的，所述系统还包括告警模块，其用于当所述远端服务器检测到海上风电结构体出现沉降或倾斜，或发现水下桩基部分存在裂缝时，向运维人员发出告警信息。
进一步的，所述第一定位装置、第二定位装置及基准站均采用组合导航GNSS接收机，所述图像采集模块采用高清摄像机。
根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种海上风电结构体形变监测方法，其基于上述的一种海上风电结构体形变监测系统，包括：
周期性的接收来自第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜；
接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及获得的水下桩基部分的图像，并基于预设图像识别模型从所述图像中进行桩基裂缝识别；
基于获得的海上风电结构体的沉降和倾斜判断结果，以及桩基裂缝识别结果，实现海上风电结构体形变监测。
根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种海上风电结构体形变监测方法。
根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种海上风电结构体形变监测方法。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开提供了一种海上风电结构体形变监测系统及方法，所述方案通过集成精密单点定位技术和ROV技术手段，能够快速、形象直观的获取海上风电结构体的水上水下形变信息，并准确获取水下结构体裂缝的具体地位置和深度，有效解决了现有的常规形变监测方法无法适用于海上风电特殊场景下的风电结构体形变监测的问题。
(2)相对于现有的静力水准测量技术，本公开所述方案不仅能够实现竖向监测，还能够准确实现海上风电结构体水平位移的形变监测。
(3)相对于现有的水下形变监测方法，本公开所述方案通过采用搭载有图像采集模块、遥感定位模块以及高度计的遥控无人潜水器，一方面避免了现有方法在水下固定设置监测装置困难度以及成本较高的问题，另一方面，在灵活性上，本公开所述方案更加灵活，不会对其它作业产生影响。
(4)所述方案能够对海上风电结构体有针对性的维护提供准确的靶标，达到事半功倍的效果，进而为海上风电的管理和保护措施制定提供参考依据和技术支持。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例中所述的一种海上风电结构体形变监测方法流程图；
图2为本公开实施例中所述的一种海上风电结构体形变监测系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
术语解释：
组合导航GNSS接收机：即GNSS(Global Navigation Satellite System)高精度接收机和IMU(Inertial Measurement Unit)惯性传感器结合的组合导航接收机，可以输出高频率的导航参数信息(即位置信息),并且在长、短期的导航过程中均能具备较高精度。
实施例一：
本实施例的目的是提供一种海上风电结构体形变监测系统。
一种海上风电结构体形变监测系统，包括位于水上风电平台的若干均匀分布的第一定位装置、位于水上风机柱体上的第二定位装置、水下桩基信息采集装置、海岸边架设的基准站以及远端服务器；其中，所述水下桩基信息采集装置用于获取水下桩基的图像信息及其自身的当前位置信息；
所述远端服务器用于接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，同时，接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及水下桩基部分的图像，并基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别。
在具体的实施方式中，所述海上风电结构体包括水上风电平台、水上风机柱体以及水下桩基部分,所述图像采集模块采用高清摄像机，所述第一定位装置、第二定位装置及基准站均采用组合导航GNSS接收机，所述接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：
周期性的获取所述第一定位装置及第二定位装置的位置坐标；
基于每个定位装置当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标进行比较，根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜。
在具体的实施方式中，所述根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：分别计算当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标中各轴坐标的差值，并与预设阈值进行比较；当Z轴竖直坐标差值不小于预设阈值时，则判定发生沉降；当X轴或Y轴的水平坐标差值不小于预设阈值时，判定发生倾斜。
以下进行举例说明：
假设各定位设备第i次监测的三维平面坐标为(Xi,Yi,Zi)，第j次监测的三维平面坐标为(Xj,Yj,Zj)，j与i的监测周期≤预设周期阈值(本实施例中设置的预设周期阈值为1年)。在排除系统误差的条件下，如果Zj-Zi≥预设阈值或者多次监测变形量出现连续异常变化，判定风电结构体存在沉降现象。如果Xj-Xi≥警戒值或Yj-Yi≥警戒值；或者多次监测平面坐标值出现连续异常变化，认为风电结构体可能倾斜现象。
在一个或多个实施方式中，所述基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别后，基于水下桩基信息采集装置的位置信息获得桩基裂缝的实际位置坐标。所述水下桩基信息采集装置采用遥控无人潜水器，其搭载有图像采集模块、导航定位系统及高度计，所述水下桩基信息采集装置的位置信息包括遥控无人潜水器的坐标信息以及利用所述高度计获得的遥控无人潜水器距离水面的距离。
在一个或多个实施方式中，所述系统还包括告警模块，其用于当所述远端服务器检测到海上风电结构体出现沉降或倾斜，或发现水下桩基部分存在裂缝时，向运维人员发出告警信息。
具体的，为了便于理解，以下结合附图对本实施例所述方案进行详细说明：
精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)作为一项全球导航卫星系统(GNSS)定位新技术，具有精度高、成本低、覆盖范围广的特点，不受基准站设置、作用距离影响，在低轨卫星精密定轨、高精度坐标框架维持和海洋测绘等诸多方面得到了广泛的应用，同样适用于海上风电水上部分安全监测。ROV，即遥控无人潜水器(Remote OperatedVehicle)，它是在水上母船上控制，通过搭载导航系统和云台，利用水下摄像机、成像声呐等专用设备进行水下观察，或者通过机械手等工具进行水下作业。可应用于水下探测、能源、军事、以及海洋渔业等领域。因此，本实施例所述方案集成PPP和大载荷ROV技术手段，实现对海上风电结构体沉降、倾斜、腐蚀和裂缝水上水下一体化监测。
为了解决现有技术存在的问题，本实施例所述方案提供了一种集成PPP和ROV技术手段的海上风电结构体水上水下一体化形变监测方法，以实现对结构体出现沉降、倾斜、腐蚀以及裂缝现象诊断与早期预警。如图1所示，一种海上风电结构体形变监测系统，包括水上部分监测设备、水下部分监测设备以及远端服务器，在本实施例中，所述水下桩基信息采集装置采用遥控无人潜水器，其中：
水上部分监测设备：在岸边设置基准站，水上风电平台均匀布设2-3个监测点(即第一定位装置所处位置)，优选的，可以在风机柱体上布设监测点(即第二定位装置所处位置)，监测点安装高性能组合导航GNSS接收机，可提供高精度三维位置，监测站接收机连同基准站同步开展静态观测，以确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜。
水下部分监测设备：包括大载荷ROV，其搭载高清摄像机、精密导航定位系统以及高度计。高清摄像机获取水下结构体影像信息，精密导航定位系统确定结构体裂缝坐标信息，而高度计测量裂缝位置到海底或者水面的距离。
远端服务器用于接收各监测点及基准站的三维位置，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，同时，接收所述遥控无人潜水器的位置信息及获得的水下桩基部分的图像，并基于预设图像识别模型从所述图像中进行桩基裂缝识别。
如图2所示，本实施例以某海上风电平台结构体为例，对本实施例所述方案进行说明，其中，监测的海上风电结构体包括水上风电平台202、水上风机柱体203和水下桩基部分206。在海岸边架设基准站201，在海上风电平台水上部分(即水上风电平台202及水上风机柱体203)上布设若干监测点，基准站201、水上风电平台202和水上风机柱体203开展静态同步观测；水下桩基部分206通过ROV 205进行观测，ROV同时搭载精密导航定位系统和高度计，以确定具体位置，具体的：在本实施实例所述方案水上部分的基准站201和监测点202和203上架设类似Npos220高性能组合导航GNSS接收机204，采用深耦合组合导航算法(其中，深耦合组合导航算法是一个比较复杂的系统，集成在Npos220 GNSS接收机中，本领域技术人员可理解该算法的具体处理过程，故此处不再赘述)，内部集成高精度GNSS板卡和战术级MEMS IMU(Micro Electro Mechanical Systems Inertial Measurement Unit)，可提供高精度、高可靠的三维位置，监测站接收机连同基准站同步开展静态观测，以确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜；水上平台监测点一般要求布设2～3个，且均匀分布，也可根据特殊需要增加；同时为保证静态观测时长超过24小时，当内置电池不足以支撑时，应提供电源或电瓶供电。
进一步的，本实施例所述方案中监测点的数据获取，具体为：
(1)数据采集与获取
GNSS接收机采集GNSS观测数据，通过接收机对应厂家提供的转换软件将数据转化成标准的RINEX格式的通用文件(RINEX格式文件为通用的数据格式，转换后，便于数据处理)，并下载当天导航电文、IGS(International GNSS Service)精密轨道和钟差产品，用于获取GNSS卫星位置和钟差信息。接收机与计算机相连接，利用后处理软件将观测数据传输至计算机。生成四个数据文件：载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和测站信息文件(前两个文件是转换软件处理生成，后两个通过武汉大学IGS数据中心下载http://www.igs.gnsswhu.cn)。
(2)数据预处理
1)统一数据文件格式，并将各类数据文件加工成标准化文件；
2)对GNSS观测数据进行平滑滤波检验、剔除粗差；
3)探测载波相位观测数据中由于GNSS卫星信号失锁而导致的整周计数跳变或中断，即整周跳变点(周跳是指GNSS载波相位观测数据中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断)，并修复整周跳变；
4)对观测值进行各种模型改正，如采用sasstamoinen模型改正对流层干延迟，天线相位中心改正模型改正相位中心偏差，海洋负荷潮模型改正海洋负荷潮影响等。
(3)GNSS精度单点定位解算
1)数据输入：预处理后的标准化文件，包括载波相位和伪距观测标准化文件、星历参数文件、电离层参数和测站信息等文件；
2)数据处理：观测方程构建，观测方程线性化，法方程的组成，定权，定位解算及其精度评定；
3)成果输出：输出GNSS精密单点定位解算结果，包括高精度三维坐标、天顶对流层湿延迟以及接收机钟差等信息及其精度。
本实施例所述方案海上风电水下桩基部分主要通过类似深之蓝的水下机器人(ROV)205搭载精密导航系统、高度计和摄像机开展水下结构体裂缝监测206。ROV要求大载荷，其搭载的水下精密导航系统利用水下声学定位可提供ROV的精确坐标信息，高度计利用压力传感器可提供ROV所在位置离海底或者水面的距离，摄像机可拍摄水下结构体裂缝图像。结合水下精密导航系统和高度计提供的ROV精确位置，基于水下拍摄图像，采用图像识别模型可以方便识别、获取裂缝的精确位置和距离海底或者水面的深度，为后续补救措施的实施提供精确定位。本实例采用的ROV集成了水下精密导航系统和高度计，获取的水下结构体的照片信息207可直接显示坐标信息和距离海底或海面的深度信息，无需进行额外数据处理。其中，所述图像识别模型可以采用基于SIFT(Scale Invariant FeatureTransform)模型算法、卷积神经网络或基于pseudo-Zernike矩的算法等。
进一步的，本实施实例获取的水上部分高精度三维坐标信息出现明显的变化，或者水下桩基照片信息出现裂缝皆可判断海上风电结构体发生了形变。
实施例二：
本实施例的目的是提供一种海上风电结构体形变监测方法。
如图1所示，一种海上风电结构体形变监测方法，其基于上述的一种海上风电结构体形变监测系统，包括：
周期性的接收来自第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜；
接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及获得的水下桩基部分的图像，并基于预设图像识别模型从所述图像中进行桩基裂缝识别；
基于获得的海上风电结构体的沉降和倾斜判断结果，以及桩基裂缝识别结果，实现海上风电结构体形变监测。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例一中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一中所述的方法。
实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
上述实施例提供的一种海上风电结构体形变监测系统及方法可以实现，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，包括位于水上风电平台的若干均匀分布的第一定位装置、位于水上风机柱体上的第二定位装置、水下桩基信息采集装置、海岸边架设的基准站以及远端服务器；其中，所述水下桩基信息采集装置用于获取水下桩基的图像信息及其自身的当前位置信息；
所述远端服务器用于接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，同时，接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及水下桩基部分的图像，并基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别。
2.如权利要求1所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述接收所述第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：
周期性的获取所述第一定位装置及第二定位装置的位置坐标；
基于每个定位装置当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标进行比较，根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜。
3.如权利要求2所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述根据比较结果确定海上风电结构体是否出现沉降和倾斜，具体为：分别计算当前获取的位置坐标与前一次获取的位置坐标中各轴坐标的差值，并与预设阈值进行比较；当Z轴竖直坐标差值不小于预设阈值时，则判定发生沉降；当X轴或Y轴的水平坐标差值不小于预设阈值时，判定发生倾斜。
4.如权利要求1所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述基于所述图像利用预设的图像识别模型进行桩基裂缝的识别后，基于水下桩基信息采集装置的位置信息获得桩基裂缝的实际位置坐标。
5.如权利要求1所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述水下桩基信息采集装置采用遥控无人潜水器，其搭载有图像采集模块、导航定位系统及高度计，所述水下桩基信息采集装置的位置信息包括遥控无人潜水器的坐标信息以及利用所述高度计获得的遥控无人潜水器距离水面的距离。
6.如权利要求1所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述第一定位装置、第二定位装置及基准站均采用组合导航GNSS接收机，所述组合导航GNSS接收机中内置有深耦合组合导航算法，且集成有高精度GNSS板卡和战术级MEMSIMU。
7.如权利要求1所述的一种海上风电结构体形变监测系统，其特征在于，所述系统还包括告警模块，其用于当所述远端服务器检测到海上风电结构体出现沉降或倾斜，或发现水下桩基部分存在裂缝时，向运维人员发出告警信息。
8.一种海上风电结构体形变监测方法，其特征在于，其基于如权利要求1-7任一项所述的一种海上风电结构体形变监测系统，包括：
周期性的接收来自第一定位装置、第二定位装置及基准站的三维位置信息，以判断海上风电结构体是否出现沉降和倾斜；
接收所述水下桩基信息采集装置的位置信息及获得的水下桩基部分的图像，并基于预设图像识别模型从所述图像中进行桩基裂缝识别；
基于获得的海上风电结构体的沉降和倾斜判断结果，以及桩基裂缝识别结果，实现海上风电结构体形变监测。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8所述的一种海上风电结构体形变监测方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的一种海上风电结构体形变监测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310231269.XA CN116294957A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种海上风电结构体形变监测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310231269.XA CN116294957A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种海上风电结构体形变监测系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116294957A true CN116294957A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86820049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310231269.XA Pending CN116294957A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种海上风电结构体形变监测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116294957A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117587866A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-23 | 浙江正泰新能源开发有限公司 | 一种水上光伏电站及其桩基沉降检测系统 |
-
2023
- 2023-03-08 CN CN202310231269.XA patent/CN116294957A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117587866A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-23 | 浙江正泰新能源开发有限公司 | 一种水上光伏电站及其桩基沉降检测系统 |
| CN117587866B (zh) * | 2024-01-16 | 2024-04-16 | 浙江正泰新能源开发有限公司 | 一种水上光伏电站及其桩基沉降检测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108413926B (zh) | 用于海上风电场群桩桩基水下地形高程高精度测量的方法 | |
| CN107883932B (zh) | 一种适用岛礁与岸滩的测量系统与方法 | |
| KR102237407B1 (ko) | 3d 센서 탑재형 dgnss 기반 드론을 이용한 교량 시설물 유지관리 시스템 | |
| Menna et al. | A photogrammetric approach to survey floating and semi-submerged objects | |
| CN105711768A (zh) | 一种船载式船舶吃水自动检测系统 | |
| US20180031685A1 (en) | Method for underwater scanning of an object and target for underwater scanning of an object | |
| RU2581103C1 (ru) | Система управления степенью производимого монтажа в судовом плавучем доке | |
| JP2011149720A (ja) | 測量システム | |
| CN116294957A (zh) | 一种海上风电结构体形变监测系统及方法 | |
| CN106405559A (zh) | 一种船舶吃水检测方法 | |
| CN102518161B (zh) | 挖泥船直接高程控制挖泥方法 | |
| McGuire et al. | Smart iceberg management system–rapid iceberg profiling system | |
| JP6969053B2 (ja) | 海況情報測定装置 | |
| CN105738903A (zh) | 一种船舶吃水测量值的计算方法 | |
| CN116953707B (zh) | 一种潮位监测雷达装置及监测方法和系统 | |
| CN116164747B (zh) | 一种水下机器人的定位与导航方法及系统 | |
| CN216049711U (zh) | 潮滩微地貌动态变化检测装置 | |
| CN114475985A (zh) | 用于水下电缆日常巡检的仿生机器鱼 | |
| CN115290055A (zh) | 基于无人机和无人船的海岸带sbt-dem构建方法 | |
| CN211977915U (zh) | 一种实时潮位的确定装置 | |
| Jin et al. | Intelligent buoy system (inbus): Automatic lifting observation system for macrotidal coastal waters | |
| CN113483739A (zh) | 海上目标位置测量方法 | |
| Ngagipar et al. | RTK GPS water level measurement on dynamic sea surface | |
| Ma et al. | Analysis of verticality measurement by binocular stereo vision system for offshore monopile | |
| CN213677075U (zh) | 一种基于惯性传感技术的高精度船舶吃水实时测量系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |