本發(fā)明涉及浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮娜找嬖鲩L，海上風(fēng)電作為一種重要的清潔能源，正逐漸成為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組成部分。浮式風(fēng)電平臺，作為海上風(fēng)電技術(shù)的前沿，能夠突破傳統(tǒng)固定式風(fēng)電平臺對淺水區(qū)域的依賴，實(shí)現(xiàn)在深水海域的風(fēng)電開發(fā)。然而，深水海域的復(fù)雜海洋環(huán)境，如強(qiáng)風(fēng)、巨浪和湍流，對浮式風(fēng)電平臺的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。平臺的偏移與姿態(tài)控制成為確保安全運(yùn)營的關(guān)鍵因素。

2、現(xiàn)有技術(shù)通常利用傳感器直接測量海上風(fēng)電平臺的偏移量，如gps定位系統(tǒng)和慣性測量單元（imu）等，這些方法雖能提供精確的定位和姿態(tài)信息，但是傳感器容易受到復(fù)雜環(huán)境的干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或無法實(shí)時傳輸，進(jìn)而導(dǎo)致浮式風(fēng)電平臺無法及時發(fā)出偏移預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警方法及系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)利用傳感器直接測量平臺偏移量的方法會容易受到復(fù)雜環(huán)境的干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或無法實(shí)時傳輸，進(jìn)而導(dǎo)致浮式風(fēng)電平臺無法及時發(fā)出偏移預(yù)警的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警方法，包括：

3、獲取待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像、海上實(shí)時位置和原始安裝位置；

4、將待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像輸入到訓(xùn)練好的平臺圖像識別模型中，以使平臺圖像識別模型對待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像進(jìn)行特征提取，得到待測浮式風(fēng)電平臺的實(shí)時海上平臺特征圖；其中，所述平臺圖像識別模型包括卷積層；所述卷積層用于對待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像進(jìn)行特征提取；

5、根據(jù)所述實(shí)時海上平臺特征圖，通過hough變換計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度；

6、根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度、海上實(shí)時位置和原始安裝位置，計(jì)算待測浮式平臺的偏移量；

7、根據(jù)待測浮式平臺的偏移量與預(yù)設(shè)偏移閾值進(jìn)行對比判斷，確定待測浮式平臺偏移預(yù)警的放松狀態(tài)。

8、進(jìn)一步的，所述平臺圖像識別模型的模型訓(xùn)練，包括：

9、采集浮式風(fēng)電平臺在不同條件下若干個的海上平臺實(shí)際圖；

10、通過輸入層對每一個海上平臺實(shí)際圖進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到若干個處理后的海上平臺圖；

11、通過卷積層、激活層和池化層分別對每一個處理后的海上平臺圖進(jìn)行特征提取、特征激活和下采樣，得到若干個初始的海上平臺特征圖；

12、通過全連接層分別對每一個初始的海上平臺特征圖進(jìn)行特征整合，得到若干個整合后的海上平臺特征圖，并通過自注意力機(jī)制層分別對每一個整合后的海上平臺特征圖進(jìn)行特征增強(qiáng)，得到若干個最終的海上平臺特征圖；

13、根據(jù)最終的海上平臺特征圖及其對應(yīng)的海上平臺實(shí)際圖，利用損失函數(shù)計(jì)算損失值，并根據(jù)損失值對待訓(xùn)練的平臺圖像識別模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，直至損失值收斂，得到訓(xùn)練好的平臺圖像識別模型。

14、進(jìn)一步的，在所述根據(jù)所述實(shí)時海上平臺特征圖，通過hough變換計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度之前，還包括：

15、將待測浮式風(fēng)電平臺的實(shí)時海上平臺特征圖進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換，得到實(shí)時海上平臺特征灰度圖；

16、對實(shí)時海上平臺特征灰度圖進(jìn)行去噪操作，得到去噪后的實(shí)時海上平臺特征灰度圖；

17、利用邊緣檢測算法對去噪后的實(shí)時海上平臺特征灰度圖進(jìn)行邊緣檢測，得到帶邊緣點(diǎn)的實(shí)時海上平臺特征灰度圖。

18、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述實(shí)時海上平臺特征圖，通過hough變換計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度，包括：

19、將帶邊緣點(diǎn)的實(shí)時海上平臺特征灰度圖中的邊緣點(diǎn)映射到hough變換的參數(shù)空間中，得到若干個映射直線；

20、通過hough變換的累積器對每一映射直線對應(yīng)的參數(shù)空間位置進(jìn)行投票累積，得到若干個峰值點(diǎn)的映射直線；

21、根據(jù)若干個峰值點(diǎn)的映射直線，選取累積投票數(shù)最多的峰值點(diǎn)對應(yīng)的映射直線，確定該映射直線的映射角度，并將該映射直線的映射角度作為待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度；

22、根據(jù)若干個峰值點(diǎn)的映射直線，確定剩余的峰值點(diǎn)對應(yīng)的映射直線的映射角度，得到若干個映射角度，根據(jù)若干個映射角度計(jì)算映射角度平均值，并將映射角度平均值作為待測浮式風(fēng)電平臺的旋轉(zhuǎn)角度。

23、進(jìn)一步的，所述映射直線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

24、；

25、其中，所述表示映射直線到圖像坐標(biāo)系原點(diǎn)的最短距離；所述和分別表示邊緣點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的橫縱坐標(biāo)；所述表示映射直線在直角坐標(biāo)系中與x軸正方向之間的映射角度。

26、進(jìn)一步的，所述根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度、海上實(shí)時位置和原始安裝位置，計(jì)算待測浮式平臺的偏移量，包括：

27、根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時位置和原始安裝位置，計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺的偏離距離；

28、根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度和偏離距離，利用三角函數(shù)分別計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺在東西方向、南北方向和垂直方向的偏移量。

29、進(jìn)一步的，所述根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度和偏離距離，利用三角函數(shù)分別計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺在東西方向、南北方向和垂直方向的偏移量，包括：

30、計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺在東西方向的偏移量的公式為：

31、；

32、計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺在南北方向的偏移量的公式為：

33、；

34、計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺在垂直方向的偏移量的公式為：

35、；

36、其中，所述表示待測浮式風(fēng)電平臺在東西方向的偏移量；所述表示待測浮式風(fēng)電平臺在南北方向的偏移量；所述表示待測浮式風(fēng)電平臺在垂直方向的偏移量；所述表示待測浮式風(fēng)電平臺的偏離距離；所述表示待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度；所述表示待測浮式風(fēng)電平臺的旋轉(zhuǎn)角度。

37、進(jìn)一步的，所述根據(jù)待測浮式平臺的偏移量與預(yù)設(shè)偏移閾值進(jìn)行對比判斷，確定待測浮式平臺偏移預(yù)警的放松狀態(tài)，包括：

38、當(dāng)待測浮式風(fēng)電平臺在東西方向的偏移量小于第一偏移閾值且當(dāng)待測浮式風(fēng)電平臺在南北方向的偏移量小于第二偏移閾值且當(dāng)待測浮式風(fēng)電平臺在垂直方向的偏移量小于第三偏移閾值，待測浮式平臺不發(fā)送偏移預(yù)警；

39、反之，待測浮式平臺發(fā)送偏移預(yù)警。

40、在上述方法項(xiàng)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對應(yīng)提供了系統(tǒng)項(xiàng)實(shí)施例；

41、本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、特征圖生成模塊、第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊和偏移預(yù)警模塊；

42、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于獲取待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像、海上實(shí)時位置和原始安裝位置；

43、所述特征圖生成模塊用于將待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像輸入到訓(xùn)練好的平臺圖像識別模型中，以使平臺圖像識別模型對待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像進(jìn)行特征提取，得到待測浮式風(fēng)電平臺的實(shí)時海上平臺特征圖；其中，所述平臺圖像識別模型包括卷積層；所述卷積層用于對待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像進(jìn)行特征提??；

44、所述第一計(jì)算模塊用于根據(jù)所述實(shí)時海上平臺特征圖，通過hough變換計(jì)算待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度；

45、所述第二計(jì)算模塊用于根據(jù)待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度、旋轉(zhuǎn)角度、海上實(shí)時位置和原始安裝位置，計(jì)算待測浮式平臺的偏移量；

46、所述偏移預(yù)警模塊用于根據(jù)待測浮式平臺的偏移量與預(yù)設(shè)偏移閾值進(jìn)行對比判斷，確定待測浮式平臺偏移預(yù)警的放松狀態(tài)。

47、進(jìn)一步的，所述一種浮式風(fēng)電平臺海上偏移預(yù)警系統(tǒng)，還包括：模型訓(xùn)練模塊；

48、所述模型訓(xùn)練模塊用于采集浮式風(fēng)電平臺在不同條件下若干個的海上平臺實(shí)際圖，通過輸入層對每一個海上平臺實(shí)際圖進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到若干個處理后的海上平臺圖，通過卷積層、激活層和池化層分別對每一個處理后的海上平臺圖進(jìn)行特征提取、特征激活和下采樣，得到若干個初始的海上平臺特征圖，通過全連接層分別對每一個初始的海上平臺特征圖進(jìn)行特征整合，得到若干個整合后的海上平臺特征圖，并通過自注意力機(jī)制層分別對每一個整合后的海上平臺特征圖進(jìn)行特征增強(qiáng)，得到若干個最終的海上平臺特征圖，根據(jù)最終的海上平臺特征圖及其對應(yīng)的海上平臺實(shí)際圖，利用損失函數(shù)計(jì)算損失值，并根據(jù)損失值對待訓(xùn)練的平臺圖像識別模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，直至損失值收斂，得到訓(xùn)練好的平臺圖像識別模型。

49、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：通過利用訓(xùn)練好的平臺圖像識別模型對待測浮式風(fēng)電平臺的海上實(shí)時圖像進(jìn)行特征提取，生成待測浮式風(fēng)電平臺的實(shí)時海上平臺特征圖，并通過hough變換技術(shù)根據(jù)實(shí)時海上平臺特征圖計(jì)算出待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而計(jì)算出待測浮式風(fēng)電平臺的偏移量，最終根據(jù)偏移量確定待測浮式風(fēng)電平臺的偏移預(yù)警狀態(tài)，即本發(fā)明通過將圖像識別模型和hough變換技術(shù)相結(jié)合的方式提高了待測浮式風(fēng)電平臺的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而確保偏移量計(jì)算的高精度，為后續(xù)確定偏移預(yù)警狀態(tài)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，并且利用圖像識別模型和hough變換技術(shù)相結(jié)合的方式能夠減少復(fù)雜環(huán)境的干擾對計(jì)算偏移量的影響，解決了現(xiàn)有技術(shù)利用傳感器直接測量平臺偏移量的方法會容易受到復(fù)雜環(huán)境的干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或無法實(shí)時傳輸，進(jìn)而導(dǎo)致浮式風(fēng)電平臺無法及時發(fā)出偏移預(yù)警的問題。