CN116738186A - 浮式防波堤防护性能评估方法及评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理领域，具体涉及浮式防波堤防护性能评估方法及评估系统，用于解决目前无法对浮式防波堤的防护性能进行评估，无法评估其防护性能的优劣，无法有效的保护海岸线和港口安全的问题；该系统包括以下模块：防护监控模块、参数分析模块、性能评估平台、防波监控模块以及安全报警模块；该方法可以在铺设时通过防护系数对浮式防波堤的防护性能进行预判，可以在实际使用过程中通过波差系数对浮式防波堤的防护性能进行判断，通过两次的判断能够精准的对浮式防波堤的防护性能进行评估，从而选择合适的浮式防波堤进行铺设，能够有效的保护海岸线和港口安全。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域，具体涉及浮式防波堤防护性能评估方法及评估系统。
背景技术
浮式防波堤是一种用于海洋工程的防波堤，其主体结构由大量浮筒组成，与海床连接的仅有锚链或钢缆，可以在海洋工程中起到防波、减浪、保护海岸线等作用，其优点是施工简单、维护方便、成本低廉等。
浮式防波堤的主要结构包括浮筒、锚链或钢缆、连接件等。浮筒一般采用聚乙烯材料制成，具有轻质、耐腐蚀、抗紫外线等特点；锚链或钢缆则用于将浮筒与海床连接，保持其位置稳定；连接件则用于连接浮筒和锚链或钢缆。
浮式防波堤的应用范围广泛，可以用于海岸线保护、港口工程、海上风电等领域，其在海岸线保护中的应用可以有效地减少海浪对海岸线的冲击，保护海岸线不受侵蚀；在港口工程中的应用可以减小波浪对码头、船舶的影响，提高港口的安全性；在海上风电领域，浮式防波堤可以减小波浪对风力发电机组的影响，提高风电设备的稳定性。
但是，目前无法对浮式防波堤的防护性能进行评估，无法评估其防护性能的优劣，无法有效的保护海岸线和港口安全。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供浮式防波堤防护性能评估方法及评估系统：通过防护监控模块获取浮式防波堤的自身因素以及浮式防波堤在水面进行铺设时的环境因素，通过参数分析模块根据自身因素、环境因素获得防护系数，通过性能评估平台根据防护系数将浮式防波堤划分为合格防波堤和不合格防波堤，通过防波监控模块获取浮式防波堤的随波系数，并根据随波系数获得监测区，并获取监测区的波浪系数，并根据波浪系数获得波差系数，通过安全报警模块接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报，接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报，解决了目前无法对浮式防波堤的防护性能进行评估，无法评估其防护性能的优劣，无法有效的保护海岸线和港口安全的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
浮式防波堤防护性能评估系统，包括：
防护监控模块，用于获取浮式防波堤的自身因素ZS以及浮式防波堤在水面进行铺设时的环境因素HJ，并将自身因素ZS、环境因素HJ发送至参数分析模块；
参数分析模块，用于根据自身因素ZS、环境因素HJ获得防护系数FH，并将防护系数FH发送至性能评估平台；
性能评估平台，用于根据防护系数FH生成防波监控指令和防护不合格指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块，将防护不合格指令发送至安全报警模块；还用于根据波差系数BC生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
防波监控模块，用于接收到防波监控指令后获取浮式防波堤的随波系数SB，并根据随波系数SB获得监测区，并获取监测区的波浪系数BL，并根据波浪系数BL获得波差系数BC，并将波差系数BC发送至性能评估平台；
安全报警模块，用于接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；还用于接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
作为本发明进一步的方案：所述防护监控模块获取自身因素ZS、环境因素HJ的具体过程如下：
获取浮式防波堤的长度和高度，获取两者之间的乘积，并将其标记为防面值FM，获取浮式防波堤在水面铺设位置中的浮力，并将其标记为浮力值FL，将防面值FM、浮力值FL代入公式中得到自身因素ZS，其中，z1、z2分别为防面值FM、浮力值FL的预设比例系数，且z1+z2=1，0＜z1＜z2＜1，取z1=0.34，z2=0.66；
获取浮式防波堤在水面铺设位置的平均水深，并将其标记为水深值SS，获取浮式防波堤在水面铺设位置的风速，并将其标记为风速值FS，获取浮式防波堤在水面铺设位置单位时间内出现波浪的次数，并将其标记为波数值BS，将水深值SS、风速值FS以及波数值BS代入公式中得到环境因素HJ，其中，h1、h2以及h3分别为水深值SS、风速值FS以及波数值BS的预设比例系数，且h1+h2+h3=1，0＜h1＜h2＜h3＜1，取h1=0.22，h2=0.36，h3=0.42；
将自身因素ZS、环境因素HJ发送至参数分析模块。
作为本发明进一步的方案：所述参数分析模块获得防护系数FH的具体过程如下：
将自身因素ZS、环境因素HJ代入公式得到防护系数FH，其中，δ为预设的调节因子，取δ=0.958；
将防护系数FH发送至性能评估平台。
作为本发明进一步的方案：所述防波监控模块获得波差系数BC的具体过程如下：
接收到防波监控指令后获取浮式防波堤单位时间内的上浮高度，并获取最大上浮高度和最低上浮高度之间的差值，并将其标记为浮动值FD，获取浮式防波堤单位时间内的摆动幅度，并获取最大摆动幅度，并将其标记为摆幅值BF，将浮动值FD、摆幅值BF代入公式中得到随波系数SB，其中，s1、s2分别为浮动值FD、摆幅值BF的预设比例系数，且s1+s2=1，0＜s2＜s1＜1，取s1=0.58，s2=0.42；
将随波系数SB与预设的随波阈值SBy进行比较：
若随波系数SB≥随波阈值SBy，则将浮式防波堤两侧区域均设置为监测区；
获取监测区单位时间内波浪的高度值，并将其标记为波高值BG，将波高值BG与预设的波高阈值BGy进行比较，获取波高值BG超过波高阈值BGy的总次数，并将其标记为波次值BC；
获取最大的波高值BG，并将其标记为峰波值FB；
将波次值BC、峰波值FB代入公式中得到波浪系数BL，其中，b1、b2分别为波次值BC、峰波值FB的预设比例系数，且b1+b2=1，0＜b2＜b1＜1，取b1=0.61，b2=0.39；
获取两个监测区的波浪系数BL之间差值，并将其标记为波差系数BC；
将波差系数BC发送至性能评估平台。
作为本发明进一步的方案：浮式防波堤防护性能评估方法，包括以下步骤：
步骤一：防护监控模块获取浮式防波堤的长度和高度，获取两者之间的乘积，并将其标记为防面值FM，获取浮式防波堤在水面铺设位置中的浮力，并将其标记为浮力值FL，将防面值FM、浮力值FL代入公式中得到自身因素ZS，其中，z1、z2分别为防面值FM、浮力值FL的预设比例系数，且z1+z2=1，0＜z1＜z2＜1，取z1=0.34，z2=0.66；
步骤二：防护监控模块获取浮式防波堤在水面铺设位置的平均水深，并将其标记为水深值SS，获取浮式防波堤在水面铺设位置的风速，并将其标记为风速值FS，获取浮式防波堤在水面铺设位置单位时间内出现波浪的次数，并将其标记为波数值BS，将水深值SS、风速值FS以及波数值BS代入公式中得到环境因素HJ，其中，h1、h2以及h3分别为水深值SS、风速值FS以及波数值BS的预设比例系数，且h1+h2+h3=1，0＜h1＜h2＜h3＜1，取h1=0.22，h2=0.36，h3=0.42；
步骤三：防护监控模块将自身因素ZS、环境因素HJ发送至参数分析模块；
步骤四：参数分析模块将自身因素ZS、环境因素HJ代入公式得到防护系数FH，其中，δ为预设的调节因子，取δ=0.958；
步骤五：参数分析模块将防护系数FH发送至性能评估平台；
步骤六：性能评估平台将防护系数FH与预设的防护阈值FHy进行比较：若防护系数FH≥防护阈值FHy，则将防护系数FH所对应的浮式防波堤标记为合格防波堤，同时生成防波监控指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块；若防护系数FH＜防护阈值FHy，则将防护系数FH所对应的浮式防波堤标记为不合格防波堤，并生成防护不合格指令，并将防护不合格指令发送至安全报警模块；
步骤七：防波监控模块接收到防波监控指令后获取浮式防波堤单位时间内的上浮高度，并获取最大上浮高度和最低上浮高度之间的差值，并将其标记为浮动值FD，获取浮式防波堤单位时间内的摆动幅度，并获取最大摆动幅度，并将其标记为摆幅值BF，将浮动值FD、摆幅值BF代入公式中得到随波系数SB，其中，s1、s2分别为浮动值FD、摆幅值BF的预设比例系数，且s1+s2=1，0＜s2＜s1＜1，取s1=0.58，s2=0.42；
步骤八：防波监控模块将随波系数SB与预设的随波阈值SBy进行比较：若随波系数SB≥随波阈值SBy，则将浮式防波堤两侧区域均设置为监测区；
步骤九：防波监控模块获取监测区单位时间内波浪的高度值，并将其标记为波高值BG，将波高值BG与预设的波高阈值BGy进行比较，获取波高值BG超过波高阈值BGy的总次数，并将其标记为波次值BC；
步骤十：防波监控模块获取最大的波高值BG，并将其标记为峰波值FB；
步骤十一：防波监控模块将波次值BC、峰波值FB代入公式中得到波浪系数BL，其中，b1、b2分别为波次值BC、峰波值FB的预设比例系数，且b1+b2=1，0＜b2＜b1＜1，取b1=0.61，b2=0.39；
步骤十二：防波监控模块获取两个监测区的波浪系数BL之间差值，并将其标记为波差系数BC；
步骤十三：防波监控模块将波差系数BC发送至性能评估平台；
步骤十四：性能评估平台将波差系数BC与预设的波差阈值BCy进行比较：若波差系数BC＜波差阈值BCy，则生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
步骤十五：安全报警模块接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；
步骤十六：安全报警模块接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
本发明的有益效果：
本发明的浮式防波堤防护性能评估方法及评估系统，通过防护监控模块获取浮式防波堤的自身因素以及浮式防波堤在水面进行铺设时的环境因素，通过参数分析模块根据自身因素、环境因素获得防护系数，通过性能评估平台根据防护系数将浮式防波堤划分为合格防波堤和不合格防波堤，通过防波监控模块获取浮式防波堤的随波系数，并根据随波系数获得监测区，并获取监测区的波浪系数，并根据波浪系数获得波差系数，通过安全报警模块接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报，接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报；该浮式防波堤防护性能评估方法首先获得自身因素、环境因素，自身因素用于说明浮式防波堤的本身情况，环境因素用于说明浮式防波堤所需要防护的区域的环境情况，根据二者获得的防护系数能够综合衡量浮式防波堤的防护性能，且防护系数越大表示防护效果越好，若防护系数过小则需要更换合适的浮式防波堤进行铺设，之后获得随波系数，随波系数用于衡量浮式防波堤被波浪影响的程度，且随波系数越大表示浮式防波堤被影响的程度越高，之后获得波浪系数，波浪系数用于衡量监测区的水面波浪情况，而波差系数用于衡量经过浮式防波堤防护的改善程度，进而能够对浮式防波堤的防护性能进行评估，且波差系数越大表示防护性能越佳，若波差系数过小则需要更换合适的浮式防波堤进行铺设；该方法可以在铺设时通过防护系数对浮式防波堤的防护性能进行预判，可以在实际使用过程中通过波差系数对浮式防波堤的防护性能进行判断，通过两次的判断能够精准的对浮式防波堤的防护性能进行评估，从而选择合适的浮式防波堤进行铺设，能够有效的保护海岸线和港口安全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中浮式防波堤防护性能评估系统的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1所示，本实施例为浮式防波堤防护性能评估系统，包括以下模块：防护监控模块、参数分析模块、性能评估平台、防波监控模块以及安全报警模块；
其中，所述防护监控模块用于获取浮式防波堤的自身因素ZS以及浮式防波堤在水面进行铺设时的环境因素HJ，并将自身因素ZS、环境因素HJ发送至参数分析模块；
其中，所述参数分析模块用于根据自身因素ZS、环境因素HJ获得防护系数FH，并将防护系数FH发送至性能评估平台；
其中，所述性能评估平台用于根据防护系数FH生成防波监控指令和防护不合格指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块，将防护不合格指令发送至安全报警模块；还用于根据波差系数BC生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
其中，所述防波监控模块用于接收到防波监控指令后获取浮式防波堤的随波系数SB，并根据随波系数SB获得监测区，并获取监测区的波浪系数BL，并根据波浪系数BL获得波差系数BC，并将波差系数BC发送至性能评估平台；
其中，所述安全报警模块用于接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；还用于接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
实施例
请参阅图1所示，本实施例为浮式防波堤防护性能评估方法，包括以下步骤：
步骤一：防护监控模块获取浮式防波堤的长度和高度，获取两者之间的乘积，并将其标记为防面值FM，获取浮式防波堤在水面铺设位置中的浮力，并将其标记为浮力值FL，将防面值FM、浮力值FL代入公式中得到自身因素ZS，其中，z1、z2分别为防面值FM、浮力值FL的预设比例系数，且z1+z2=1，0＜z1＜z2＜1，取z1=0.34，z2=0.66；
步骤二：防护监控模块获取浮式防波堤在水面铺设位置的平均水深，并将其标记为水深值SS，获取浮式防波堤在水面铺设位置的风速，并将其标记为风速值FS，获取浮式防波堤在水面铺设位置单位时间内出现波浪的次数，并将其标记为波数值BS，将水深值SS、风速值FS以及波数值BS代入公式中得到环境因素HJ，其中，h1、h2以及h3分别为水深值SS、风速值FS以及波数值BS的预设比例系数，且h1+h2+h3=1，0＜h1＜h2＜h3＜1，取h1=0.22，h2=0.36，h3=0.42；
步骤三：防护监控模块将自身因素ZS、环境因素HJ发送至参数分析模块；
步骤四：参数分析模块将自身因素ZS、环境因素HJ代入公式得到防护系数FH，其中，δ为预设的调节因子，取δ=0.958；
步骤五：参数分析模块将防护系数FH发送至性能评估平台；
步骤六：性能评估平台将防护系数FH与预设的防护阈值FHy进行比较：若防护系数FH≥防护阈值FHy，则将防护系数FH所对应的浮式防波堤标记为合格防波堤，同时生成防波监控指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块；若防护系数FH＜防护阈值FHy，则将防护系数FH所对应的浮式防波堤标记为不合格防波堤，并生成防护不合格指令，并将防护不合格指令发送至安全报警模块；
步骤七：防波监控模块接收到防波监控指令后获取浮式防波堤单位时间内的上浮高度，并获取最大上浮高度和最低上浮高度之间的差值，并将其标记为浮动值FD，获取浮式防波堤单位时间内的摆动幅度，并获取最大摆动幅度，并将其标记为摆幅值BF，将浮动值FD、摆幅值BF代入公式中得到随波系数SB，其中，s1、s2分别为浮动值FD、摆幅值BF的预设比例系数，且s1+s2=1，0＜s2＜s1＜1，取s1=0.58，s2=0.42；
步骤八：防波监控模块将随波系数SB与预设的随波阈值SBy进行比较：若随波系数SB≥随波阈值SBy，则将浮式防波堤两侧区域均设置为监测区；
步骤九：防波监控模块获取监测区单位时间内波浪的高度值，并将其标记为波高值BG，将波高值BG与预设的波高阈值BGy进行比较，获取波高值BG超过波高阈值BGy的总次数，并将其标记为波次值BC；
步骤十：防波监控模块获取最大的波高值BG，并将其标记为峰波值FB；
步骤十一：防波监控模块将波次值BC、峰波值FB代入公式中得到波浪系数BL，其中，b1、b2分别为波次值BC、峰波值FB的预设比例系数，且b1+b2=1，0＜b2＜b1＜1，取b1=0.61，b2=0.39；
步骤十二：防波监控模块获取两个监测区的波浪系数BL之间差值，并将其标记为波差系数BC；
步骤十三：防波监控模块将波差系数BC发送至性能评估平台；
步骤十四：性能评估平台将波差系数BC与预设的波差阈值BCy进行比较：若波差系数BC＜波差阈值BCy，则生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
步骤十五：安全报警模块接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；
步骤十六：安全报警模块接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.浮式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，包括：
防护监控模块，用于获取浮式防波堤的自身因素以及浮式防波堤在水面进行铺设时的环境因素，并将自身因素、环境因素发送至参数分析模块；所述防护监控模块获取自身因素、环境因素的具体过程如下：
获取浮式防波堤的长度和高度，获取两者之间的乘积，并将其标记为防面值，获取浮式防波堤在水面铺设位置中的浮力，并将其标记为浮力值，将防面值、浮力值经过分析得到自身因素；
获取浮式防波堤在水面铺设位置的平均水深，并将其标记为水深值，获取浮式防波堤在水面铺设位置的风速，并将其标记为风速值，获取浮式防波堤在水面铺设位置单位时间内出现波浪的次数，并将其标记为波数值，将水深值、风速值以及波数值经过分析得到环境因素；
将自身因素、环境因素发送至参数分析模块；
参数分析模块，用于根据自身因素、环境因素获得防护系数，并将防护系数FH发送至性能评估平台；
性能评估平台，用于根据防护系数生成防波监控指令和防护不合格指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块，将防护不合格指令发送至安全报警模块；还用于根据波差系数生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
防波监控模块，用于接收到防波监控指令后获取浮式防波堤的随波系数，并根据随波系数获得监测区，并获取监测区的波浪系数，并根据波浪系数获得波差系数，并将波差系数发送至性能评估平台；
安全报警模块，用于接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；还用于接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
2.根据权利要求1所述的浮式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，所述参数分析模块获得防护系数的具体过程如下：
将自身因素、环境因素经过分析得到防护系数；
将防护系数发送至性能评估平台。
3.根据权利要求1所述的浮式防波堤防护性能评估系统，其特征在于，所述防波监控模块获得波差系数的具体过程如下：
接收到防波监控指令后获取浮式防波堤单位时间内的上浮高度，并获取最大上浮高度和最低上浮高度之间的差值，并将其标记为浮动值，获取浮式防波堤单位时间内的摆动幅度，并获取最大摆动幅度，并将其标记为摆幅值，将浮动值、摆幅值经过分析得到随波系数；
将随波系数与预设的随波阈值进行比较：
若随波系数≥随波阈值，则将浮式防波堤两侧区域均设置为监测区；
获取监测区单位时间内波浪的高度值，并将其标记为波高值，将波高值与预设的波高阈值进行比较，获取波高值超过波高阈值的总次数，并将其标记为波次值；
获取最大的波高值，并将其标记为峰波值；
将波次值、峰波值经过分析得到波浪系数；
获取两个监测区的波浪系数之间差值，并将其标记为波差系数；
将波差系数发送至性能评估平台。
4.浮式防波堤防护性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：防护监控模块获取浮式防波堤的长度和高度，获取两者之间的乘积，并将其标记为防面值，获取浮式防波堤在水面铺设位置中的浮力，并将其标记为浮力值，将防面值、浮力值经过分析得到自身因素；
步骤二：防护监控模块获取浮式防波堤在水面铺设位置的平均水深，并将其标记为水深值，获取浮式防波堤在水面铺设位置的风速，并将其标记为风速值，获取浮式防波堤在水面铺设位置单位时间内出现波浪的次数，并将其标记为波数值，将水深值、风速值以及波数值经过分析得到环境因素；
步骤三：防护监控模块将自身因素、环境因素发送至参数分析模块；
步骤四：参数分析模块将自身因素、环境因素经过分析得到防护系数；
步骤五：参数分析模块将防护系数发送至性能评估平台；
步骤六：性能评估平台将防护系数与预设的防护阈值进行比较：若防护系数≥防护阈值，则将防护系数所对应的浮式防波堤标记为合格防波堤，同时生成防波监控指令，并将防波监控指令发送至防波监控模块；若防护系数＜防护阈值，则将防护系数所对应的浮式防波堤标记为不合格防波堤，并生成防护不合格指令，并将防护不合格指令发送至安全报警模块；
步骤七：防波监控模块接收到防波监控指令后获取浮式防波堤单位时间内的上浮高度，并获取最大上浮高度和最低上浮高度之间的差值，并将其标记为浮动值，获取浮式防波堤单位时间内的摆动幅度，并获取最大摆动幅度，并将其标记为摆幅值，将浮动值、摆幅值经过分析得到随波系数；
步骤八：防波监控模块将随波系数与预设的随波阈值进行比较：
若随波系数≥随波阈值，则将浮式防波堤两侧区域均设置为监测区；
步骤九：防波监控模块获取监测区单位时间内波浪的高度值，并将其标记为波高值，将波高值与预设的波高阈值进行比较，获取波高值超过波高阈值的总次数，并将其标记为波次值；
步骤十：防波监控模块获取最大的波高值，并将其标记为峰波值；
步骤十一：防波监控模块将波次值、峰波值经过分析得到波浪系数；
步骤十二：防波监控模块获取两个监测区的波浪系数之间差值，并将其标记为波差系数；
步骤十三：防波监控模块将波差系数发送至性能评估平台；
步骤十四：性能评估平台将波差系数与预设的波差阈值进行比较：若波差系数＜波差阈值，则生成防波不合格指令，并将防波不合格指令发送至安全报警模块；
步骤十五：安全报警模块接收到防护不合格指令后响起防护不合格警报；
步骤十六：安全报警模块接收到防波不合格指令后响起防波不合格警报。
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