CN116861691A - 深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质 - Google Patents

深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质 Download PDF

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CN116861691A CN202310896998.7A CN202310896998A CN116861691A CN 116861691 A CN116861691 A CN 116861691A CN 202310896998 A CN202310896998 A CN 202310896998A CN 116861691 A CN116861691 A CN 116861691A
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Abstract

本发明公开了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质。其特征包括：获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；根据仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；通过部分杆件的真实轴力数据对仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；根据仿真轴力数据库中修正后的仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。实现了对深水导管架的全面监测，对深水导管架的受力情况的进行全面可视化显示，提高了数字化和智能化水平。

Description

深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及海洋工程结构领域，尤其涉及一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质。
背景技术
深水导管架通常设置在水深在300米的海洋环境中，而在深水的海洋海况下，海洋环境恶劣复杂对导管架结构受力、防腐、耐久性、疲劳损伤提出了更高要求，为了保障深水导管架平台的安全状况，需要对深水导管架的每个结构杆件的轴力响应情况进行检测，而深水导管架通常是由上千根薄壁圆筒杆件焊接而成，结构庞杂，且部分结构处在深水区域，难以针对每个杆件布设传感器开展监测工作。现有技术通常是通过数据仿真软件通过模拟深水海况下深水导管架每个杆件的载荷和受力状态，但是深水的海洋环境复杂多变，且不同深水导管架杆件所处的海洋状态也不相同，海况模拟难以复现真实的海洋环境，无法实现对深水导管架的各个杆件轴力进行准确监测。
发明内容
本发明提供了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法、装置、设备和介质，以实现对深水导管架各个杆件的受力情况的监测。
根据本发明的一方面，提供了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法，包括：
获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
根据本发明的另一方面，提供了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射装置、包括：
模拟数据处理模块，用于获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
仿真模拟模块，用于根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
仿真数据修正模块，用于通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
轴力可视化模块，用于根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
本发明实施例的技术方案通过获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，通过仿真海况数据来仿真目标导管架每个杆件的受力情况，利用能够监测的部分杆件的真实数据进行辅助监测，提高了对深水导管架的监测准确性；根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；通过仿真轴力数据库针对每个杆件进行对应存储，提高了深水导管架的仿真数据丰富度，为深水导管架的数字化监测提供数据基础，提高数字化程度；通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；通过真实轴力数据进行数据修正，使仿真数据能够贴合真实海况数据下的轴力响应情况，进一步提高仿真数据的真实性，提高对深水导管架的监测水平；根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。实现了对深水导管架的轴力响应情况的反演，并通过实测数据提高反演的准确性，实现对轴力响应情况的实时可视化监测，解决了现有技术中难以准确可靠监测深水导管架轴力响应情况的技术问题，提高了深水导管架的监测和运营的数字化和智能化水平。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例一提供了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的另一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法的流程图；
图3为本发明实施例公开的一种深水导管架杆件孪生反演因子映射系统中监测端的结构示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种深水导管架杆件孪生反演因子映射装置的结构示意图；
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
图1是本发明实施例一提供了一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法的流程图，本实施例可适用于对深水环境下导管架各个结构杆件的轴力响应情况的监测，该方法可以由深水导管架杆件孪生反演因子映射装置来执行，该深水导管架杆件孪生反演因子映射装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该深水导管架杆件孪生反演因子映射装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
其中，目标导管架可以是在深水海洋环境中设置的深水导管架。深水导管架通常是由多根薄壁圆筒杆件焊接而成。
其中，仿真海况数据可以是对深水海况环境的仿真模拟数据。仿真海况数据能够用于模拟深水中真实的海洋环境。
其中，真实轴力数据可以是通过设置目标导管架部分杆件中的传感器测量得到轴力数据。真实轴力数据可以用于反应设置传感器的杆件的真实轴力响应。示例性的，真实轴力数据可以通过光纤光栅应变传感器进行测量。
具体的，针对目标导管架所处的深水环境进行仿真环境模拟，获取目标导管架的仿真海况数据，并根据设置在目标导管架中部分杆件的传感器，测量目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
可选的，在本发明另一可选实施例中，所述获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，包括：获取目标导管架的历史海况检测数据和实测海况数据；根据所述历史海况检测数据进行仿真模拟，确定所述目标导管架的仿真海况数据；根据预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器和所述实测海况数据，确定所述目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
其中，历史海况检测数据可以是目标导管架深水环境的历史检测数据。实测海况数据可以是实时检测目标导管架所处深水环境的海况检测数据。
可选的，针对目标导管架的深水环境，结合历史海况检测数据，可以选择4个风速、6个风向、3个流速、5个流向，每个风速对应4个波高，每个波高对应4个周期，共5760种不同海况的仿真海况数据。其中，风速和风向数据可以通过风速仪进行采集，海洋的的水流流速和流向可以通过海流计和测波雷达进行采集，并且设置信号调节模块将各个检测设备的检测数据进行格式统一，进而存储在信号存储模块中，进而通过调用信号存储模块中的检测数据进行仿真模拟。
其中，轴力检测传感器可以是预先设置目标导管架中部分杆件的传感器。
具体的，通过设置在目标导管架所处深水环境的检测设备对目标导管架所处深水环境进行检测，获取实测海况数据，并访问信号存储模块，获取目标导管架的历史海况检测数据，结合历史海况检测数据进行仿真模拟，仿真多个不同海况下的仿真海况数据；连接预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器检测杆件的受力情况，根据轴力检测传感器测量得到的数据和实测海况数据，确定目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
S120、根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库。
其中，仿真轴力数据可以是在仿真海况数据下不同杆件的轴力响应。
其中，仿真轴力数据库可以是在不同仿真海况数据下对应存储每个杆件的仿真轴力数据。仿真轴力数据库可以是在每个仿真海况数据设置对应的存储空间，在每个仿真海况数据的存储空间下对应存储目标导管架全部杆件的仿真轴力数据。
可选的，针对每个仿真海况数据对应的海况，将仿真海况数据和目标导管架的结构模型输入至仿真分析模型中，进而得到目标导管架的每个杆件在当前仿真海况数据对应的海况下的仿真轴力数据。其中，仿真分析模型至少包括ANSYS和SACS(StructuralAnalysis and Design Software)中至少一种。
可选的，在获取到目标导管架的每个杆件在仿真海况数据下对应的仿真轴力数据后，针对每个杆件的仿真轴力数据与对应的仿真海况数据，建立仿真海况数据和仿真轴力数据对应的映射关系，并在仿真海况数据库中设置每个仿真海况数据对应的存储空间，根据仿真海况数据和仿真轴力数据的映射关节，将仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库。
具体的，获取仿真海况数据，针对每个仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，计算每个杆件在每个仿真海况数据下的仿真轴力响应，得到每个杆件在不同仿真海况数据下对应的仿真轴力数据，并建立仿真海况数据和仿真轴力数据对应的映射关系，将仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库。
S130、通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正。
具体的，在仿真轴力数据库中存储目标导管架中每个杆件在不同仿真海况数据对应的仿真海况数据，而设置轴力检测传感器的部分杆件能够获取在实测海况数据下的真实轴力数据，进而对仿真海况数据与实测海况数据相同下的仿真轴力数据进行数据修正。
S140、根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
可选的，系统显示模块连接仿真轴力数据库，系统显示模块获取仿真轴力数据库中在实测海况数据下对应存储每个杆件的轴力响应数据，在系统显示模块中显示目标导管架每个杆件的轴力响应变化。
本发明实施例的技术方案通过获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，通过仿真海况数据来仿真目标导管架每个杆件的受力情况，利用能够监测的部分杆件的真实数据进行辅助监测，提高了对深水导管架的监测准确性；根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；通过仿真轴力数据库针对每个杆件进行对应存储，提高了深水导管架的仿真数据丰富度，为深水导管架的数字化监测提供数据基础，提高数字化程度；通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；通过真实轴力数据进行数据修正，使仿真数据能够贴合真实海况数据下的轴力响应情况，进一步提高仿真数据的真实性，提高对深水导管架的监测水平；根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。实现了对深水导管架的轴力响应情况的反演，并通过实测数据提高反演的准确性，实现对轴力响应情况的实时可视化监测，解决了现有技术中难以准确可靠监测深水导管架轴力响应情况的技术问题，提高了深水导管架的监测和运营的数字化和智能化水平。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的另一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法的流程图，本实施例与上述实施例之间的关系为仿真海况数据对目标导管架进行仿真模拟的具体方法。如图2所示，该深水导管架杆件孪生反演因子映射方法包括：
S210、获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
可选的，在本发明另一可选实施例中，所述真实轴力数据包括目标导管架中部分杆件的真实轴力响应和真实孪生反演因子；所述根据预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器和所述实测海况数据，确定所述目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，包括：
根据所述轴力检测传感器检测目标导管架中部分杆件的真实轴力响应；根据实测海况数据对所述目标导管架的部分杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的部分杆件的静态轴力数据，得到所述目标导管架的部分杆件的真实静态轴力数据；根据所述真实轴力响应和所述静态轴力数据，确定所述目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子。
其中，真实轴力响应可以是根据实测海况数据进行实测的轴力响应极值。
其中，真实孪生反演因子可以是表征实际结构动力学效应和SACS计算静力学结果的修正系数。
其中，真实静态轴力数据可以是在实测海况数据下杆件的静态轴力响应。
可选的，针对当前实测海况数据，在静态仿真模型中输入实测海况数据和目标导管架的结构模型，进而对目标导管架的部分杆件进行静态仿真分析，进而得到目标导管架在实测海况数据对应的海况下真实静态轴力数据
可选的，根据真实轴力响应和所述静态轴力数据进行真实反演因子计算，确定真实轴力响应和真实静态轴力数据的差值，并确定差值与真实静态轴力数据的比值，作为目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子。
示例性的，在实测海况数据下，λB为目标导管架中部分杆件的真实孪生反演因子,FSACS为该杆件的实静态轴力数据，FM为该杆件的真实轴力响应，计算目标导管架中该杆件的真实孪生反演因子的计算公式如下所示：
具体的，连接目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器，获取轴力检测传感器检测目标导管架中部分杆件的真实轴力响应，并根据实测海况数据对所述目标导管架的部分杆件进行静态响应分析，确定目标导管架的部分杆件的真实静态轴力数据，进而通过目标导管架的部分杆件的真实轴力响应和对应的真实静态轴力数据进行反演因子计算，得到目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子。
S220、根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行动态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真动态轴力数据。
其中，仿真轴力数据包括仿真轴力响应和仿真孪生反演因子。
其中，仿真动态轴力数据可以是杆件在动态响应分析下的轴力响应极值。
具体的，针对每个仿真海况数据对应的海况，在动态仿真模型中输入仿真海况数据和目标导管架的结构模型，进而对目标导管架的每个杆件进行动态仿真分析，进而得到目标导管架在当前仿真海况数据对应的海况下的仿真动态轴力数据。其中，动态仿真模型可以是ANSYS。
S230、根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真静态轴力数据。
其中，静态动态轴力数据可以是杆件在静态响应分析下的轴力响应极值。
具体的，针对每个仿真海况数据对应的海况，在静态仿真模型中输入仿真海况数据和目标导管架的结构模型，进而对目标导管架的每个杆件进行静态仿真分析，进而得到目标导管架在当前仿真海况数据对应的海况下的仿真静态轴力数据。其中，静态仿真模型可以是SACS。
S240、根据所述仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，确定所述目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子。
其中，仿真轴力响应可以是当前杆件在轴力仿真分析中仿真轴力极值。
其中，仿真孪生反演因子可以是表征静态响应分析和动态响应分析的修正系数。
具体的，获取目标导管架的每个杆件在每个仿真海况数据下，仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，根据仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，得到目标导管架的每个杆件的仿真孪生反演因子，并将仿真动态轴力数据作为所述仿真轴力响应。
可选的，根据仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据进行仿真反演因子计算，确定仿真动态轴力数据和仿真静态轴力数据的差值，并确定差值与静态轴力数据的比值，作为目标导管架的每个杆件的仿真孪生反演因子。示例性的，λA为仿真海况数据下，目标导管架的每个杆件的“仿真孪生反演因子，FANSYS该仿真海况数据下，该杆件的仿真动态轴力数据，FSACS为该仿真海况数据下该杆件的仿真静态轴力数据，该杆件的仿真孪生反演因子的具体计算公式如下所示：
S250、将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库。
可选，在本发明另一可选实施例中，所述将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库，包括：依次将每个所述仿真海况数据与其对应的目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子对应存储进所述仿真轴力数据库。
具体的，本发明实施例在同一个仿真海况数据下，会对目标导管架的每一个杆件进行仿真分析，得到每个杆件在当前仿真海况数据下的仿真轴力数据，并将每个杆件在当前仿真海况数据下的仿真轴力数据与仿真海况数据建立映射关系，能够根据仿真海况数据确定的每个杆件的仿真轴力数据，进而依次根据仿真海况数据和其对应的目标导管架的每个杆件的仿真轴力数据的映射关系，将目标导管架的每个杆件在对应仿真海况数据的仿真轴力数据存储入仿真轴力数据库。
S260、通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正。
可选的，在本发明另一可选实施例中，所述通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正，包括：获取所述目标导管架中部分杆件的所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子对应的实测海况数据；根据所述实测海况数据和所述目标关注杆件在所述仿真轴力数据库中查询所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子；将所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子替换为所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子；根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的其他杆件的仿真孪生反演因子进行数据修正。
可选的，由于仿真海况数据是根据记录的历史实测海况数据仿真得到的，会存在与实测海况数据相同的仿真海况数据，进而确定目标导管架中部分杆件的真实轴力响应和真实孪生反演因子对应的实测海况数据，确定在仿真轴力数据库中与实测海况数据对应的仿真轴力数据，进而进行数据修正。
可选的，在进行数据修正时，确定实测海况数据对应的仿真海况数据，根据仿真海况数据和每个杆件的映射关系，确定在仿真海况数据下目标导管架中部分杆件对应的仿真轴力数据，将部分杆件对应的仿真孪生反演因子替代为真实孪生反演因子，进而完成对存在真实孪生反演因子的部分杆件的数据修正，并通过修正后的部分杆件的真实孪生反演因子继续进行修正，对不存在真实孪生反演因子的其他杆件的仿真孪生反演因子进行修正。
进一步的，在完成对目标导管架的每个杆件在实测海况数据下的数据修正后，将存在真实轴力响应的部分杆件进行数据替代，将仿真轴力响应替代为真实轴力响应；对于不存在真实轴力响应的其他杆件，依据修正后的仿真孪生反演因子对仿真轴力响应进行修正，由于仿真轴力响应为每个杆件的仿真静态轴力数据，进而根据仿真静态轴力数据和修正后的仿真孪生反演因子计算确定修正后的仿真轴力响应。
示例性的，λC为目标导管架中杆件修正后的仿真孪生反演因子，FSACS为仿真海况数据下该杆件的仿真静态轴力数据，FN为该杆件修正后的仿真轴力响应。该杆件修正后的仿真轴力响应的具体计算公式如下所示：
FN＝(1+λC)FSACS
可选的，在本发明另一可选实施例中，所述根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的其他杆件的仿真孪生反演因子进行数据修正，包括：根据目标导管架的所述仿真孪生反演因子确定所述目标导管架在高度方向上的因子变化趋势；通过所述因子变化趋势根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的每个杆件的仿真孪生反演因子进行修正，确定目标导管架的每个杆件对应的修正孪生反演因子。
其中，因子变化趋势可以是仿真孪生反演因子在目标导管架高度方向的变化趋势。
可选的，目标导管架在同一海况下，目标导管架中的杆件在高度方向上，同类型的杆件的仿真孪生反演因子和水深具备稳定的关联性，进而能够确定仿真孪生反演因子在高度方向上的因子变化趋势，通过因子变化趋势能够修正同一高度方向其他杆件的仿真孪生反演因子。
可选的，在确定目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子后，获取同一高度方向上杆件的因子变化趋势，通过线性插值的方式根据因子变化趋势依据真实孪生反演因子，对同一高度方向上其他杆件的仿真孪生反演因子进行修正，得到目标导管架的每个杆件对应的修正孪生反演因子。
S270、根据所述轴力检测数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
本发明实施例的技术方案通过获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行动态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真动态轴力数据；通过仿真动态轴力响应确定杆件在海况下的动态轴力变化，能够提高仿真轴力响应准确性；根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真静态轴力数据通过静态响应分析能够获取目标导管架的每个杆件在海况下，贴合真实海况环境下仿真静态轴力响应，能够进一步提高仿真轴力响应准确性；根据所述仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，确定所述目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子，通过仿真孪生反演因子能够对仿真轴力响应进行系数修正，提高仿真的精准度；通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。实现了对深水导管架的轴力响应情况的反演，并通过实测数据提高反演的准确性，实现对轴力响应情况的实时可视化监测，解决了现有技术中难以准确可靠监测深水导管架轴力响应情况的技术问题，提高了深水导管架的监测和运营的数字化和智能化水平。
可选的，图3为本发明实施例公开的一种深水导管架杆件孪生反演因子映射系统中监测端的结构示意图。如图3所示，监测端包括风速仪、波浪雷达、海流计、光纤光栅应变传感器、物联网传输节点、显示端和中央控制器；物联网传输节点还包括信号解调模块、信号传输模块和信号存储模块；中央控制器包括工控机和信号接收器。其中，风速仪用于采集风场数据。测波雷达用于采集波浪数据。海流计用于采集海流数据。光纤光栅应变传感器用于采集测点真实轴力响应。信号调解模块用于将传感器采集到的风场数据、波浪数据和海流数据进行格式统一。信号传输模块用于将格式统一的实测海况数据和真实轴力响应进行传输，传输给中央控制器中的信号接收器。信号存储模块用于将格式统一的监测数据进行存储备份。信号接收器用于接收信号传输模块传递的实测海况数据和真实轴力响应，并将其传输给工控机。工控机用于通过内置的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法给出并保存深水导管架关注杆件所受的仿真轴力响应，并于显示端显示。
本发明实施例公开的监测系统能够实现对轴力响应情况的实时可视化监测，解决了现有技术中难以准确可靠监测深水导管架轴力响应情况的技术问题，提高了深水导管架的监测和运营的数字化和智能化水平。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的一种深水导管架杆件孪生反演因子映射装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：模拟数据处理模块410、仿真模拟模块420、仿真数据修正模块430和轴力可视化模块440，其中,
模拟数据处理模块410，用于获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
仿真模拟模块420，用于根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
仿真数据修正模块430，用于通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
轴力可视化模块440，用于根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
本发明实施例的技术方案通过获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，通过仿真海况数据来仿真目标导管架每个杆件的受力情况，利用能够监测的部分杆件的真实数据进行辅助监测，提高了对深水导管架的监测准确性；根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；通过仿真轴力数据库针对每个杆件进行对应存储，提高了深水导管架的仿真数据丰富度，为深水导管架的数字化监测提供数据基础，提高数字化程度；通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；通过真实轴力数据进行数据修正，使仿真数据能够贴合真实海况数据下的轴力响应情况，进一步提高仿真数据的真实性，提高对深水导管架的监测水平；根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。实现了对深水导管架的轴力响应情况的反演，并通过实测数据提高反演的准确性，实现对轴力响应情况的实时可视化监测，解决了现有技术中难以准确可靠监测深水导管架轴力响应情况的技术问题，提高了深水导管架的监测和运营的数字化和智能化水平。
可选的，所述仿真模拟模块具体用于：
根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行动态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真动态轴力数据；
根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真静态轴力数据；
根据所述仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，确定所述目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子。
可选的，所述仿真模拟模块具体还用于：
依次将每个所述仿真海况数据与其对应的目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子对应存储进所述仿真轴力数据库。
可选的，所述仿真数据修正模块具体用于：
获取所述目标导管架中部分杆件的所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子对应的实测海况数据；
根据所述实测海况数据和所述目标关注杆件在所述仿真轴力数据库中查询所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子；
将所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子替换为所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子；
根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的其他杆件的仿真孪生反演因子进行数据修正。
可选的，所述仿真数据修正模块具体还用于：
根据目标导管架的所述仿真孪生反演因子确定所述目标导管架在高度方向上的因子变化趋势；
通过所述因子变化趋势根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的每个杆件的仿真孪生反演因子进行修正，确定目标导管架的每个杆件对应的修正孪生反演因子。
可选的，所述模拟数据处理模块具体用于：
获取目标导管架的历史海况检测数据和实测海况数据；
根据所述历史海况检测数据进行仿真模拟，确定所述目标导管架的仿真海况数据；
根据预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器和所述实测海况数据，确定所述目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
可选的，所述模拟数据处理模块具体还用于：
根据所述轴力检测传感器检测目标导管架中部分杆件的真实轴力响应；
根据实测海况数据对所述目标导管架的部分杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的部分杆件的静态轴力数据；
根据所述真实轴力响应和所述静态轴力数据，确定所述目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子。
本发明实施例所提供的深水导管架杆件孪生反演因子映射装置可执行本发明任意实施例所提供的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
在一些实施例中，深水导管架杆件孪生反演因子映射方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
实施例五
本实施例提供一种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如本发明任意实施例所提供的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法步骤，该方法包括：
获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
根据所述轴力检测数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深水导管架杆件孪生反演因子映射方法，其特征在于，包括：
获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
根据所述轴力检测数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真轴力数据包括仿真轴力响应和仿真孪生反演因子；所述根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，包括：
根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行动态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真动态轴力数据；
根据仿真海况数据对所述目标导管架的每个杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的每个杆件的仿真静态轴力数据；
根据所述仿真动态轴力数据和所述仿真静态轴力数据，确定所述目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库，包括：
依次将每个所述仿真海况数据与其对应的目标导管架的每个杆件的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子对应存储进所述仿真轴力数据库。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正，包括：
获取所述目标导管架中部分杆件的所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子对应的实测海况数据；
根据所述实测海况数据和所述目标关注杆件在所述仿真轴力数据库中查询所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子；
将所述目标导管架中部分杆件对应的所述仿真轴力响应和所述仿真孪生反演因子替换为所述真实轴力响应和所述真实孪生反演因子；
根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的其他杆件的仿真孪生反演因子进行数据修正。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的其他杆件的仿真孪生反演因子进行数据修正，包括：
根据目标导管架的所述仿真孪生反演因子确定所述目标导管架在高度方向上的因子变化趋势；
通过所述因子变化趋势根据所述目标导管架中部分杆件的所述真实孪生反演因子依次对所述目标导管架的每个杆件的仿真孪生反演因子进行修正，确定目标导管架的每个杆件对应的修正孪生反演因子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，包括：
获取目标导管架的历史海况检测数据和实测海况数据；
根据所述历史海况检测数据进行仿真模拟，确定所述目标导管架的仿真海况数据；
根据预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器和所述实测海况数据，确定所述目标导管架中部分杆件的真实轴力数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述真实轴力数据包括目标导管架中部分杆件的真实轴力响应和真实孪生反演因子；所述根据预先设置在目标导管架中部分杆件的轴力检测传感器和所述实测海况数据，确定所述目标导管架中部分杆件的真实轴力数据，包括：
根据所述轴力检测传感器检测目标导管架中部分杆件的真实轴力响应；
根据实测海况数据对所述目标导管架的部分杆件进行静态响应分析，得到所述目标导管架的部分杆件的静态轴力数据；
根据所述真实轴力响应和所述静态轴力数据，确定所述目标导管架的部分杆件的真实孪生反演因子。
8.一种深水导管架杆件孪生反演因子映射装置，其特征在于，包括：
模拟数据处理模块，用于获取目标导管架的仿真海况数据和目标导管架中部分杆件的真实轴力数据；
仿真模拟模块，用于根据所述仿真海况数据对目标导管架的每个杆件进行轴力仿真分析，得到目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据，并将所述仿真海况数据和目标导管架的每个杆件对应的仿真轴力数据存入仿真轴力数据库；
仿真数据修正模块，用于通过所述部分杆件的真实轴力数据对所述仿真轴力数据库中每个杆件对应的仿真轴力数据进行数据修正；
轴力可视化模块，用于根据所述仿真轴力数据库中修正后的所述仿真轴力数据检测目标导管架的轴力响应变化。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7任一所述的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的深水导管架杆件孪生反演因子映射方法。
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