海上沉桩施工过程碰撞的预警方法技术

一种海上沉桩施工过程碰撞的预警方法，包括：获取打桩过程中桩的实时数据，并处理数据，得到桩参数；对桩体进行预判断，筛选出可能发生碰撞的桩对；对可能发生碰撞的桩对建立桩体的三维空间方程；根据三维空间方程构建桩对之间的距离函数，建立非线性规划模型；求解所述非线性规划模型，获得可能发生碰撞的桩对之间的最小距离；当所述最小距离小于预设安全距离时，发出碰撞预警。本发明专利技术通过结合空间几何算法、碰撞检测技术和非线性规划智能算法，简化碰撞检测过程，提高计算效率，节约计算时间，实现了对桩对间距离超过预设安全距离时的自动预警，避免了因桩体物理碰撞后发出警告所造成的工程损失。

【技术实现步骤摘要】
海上沉桩施工过程碰撞的预警方法
本专利技术涉及计算机图形学领域的碰撞检测算法和机器学习领域，尤其涉及一种海上沉桩施工过程碰撞的预警方法。
技术介绍
随着我国海洋事业的发展，外海工程不断增加，在远离海岸的深水码头和跨海大桥以及一些新型的水中构筑物如桩支承海洋石油平台、海上风电等中，桩基支撑非常关键。桩作为工程建设的重要基础，打桩的精度直接影响到后续工程建设质量。海上打桩施工区域远离陆地，作业面大，受气候影响，施工难度很大，与陆地打桩相比更容易受到如风、波浪等环境因素的影响，因此在特定的桩型下预先掌握打桩距离显得十分重要。目前用于海上打桩实时定位的RTK技术(实时动态差分法)所达到的一二十公里范围内厘米级的精度完全能够满足海上打桩定位的要求，且具有实时性高的特点，若能根据RTK技术实时定位后进而计算桩距离，则可实现施工过程实时距离控制，当桩间距离超过预设安全距离时，及时对桩间距离做出预警，从而避免造成工程损失，提高工程效率。因此，提供海上打桩碰撞自动化检测与预警是保证工程质量的重要内容。近年来，随着计算机图形学和BIM(建筑信息模型)技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上沉桩施工过程碰撞的预警方法，包括：/n(1)获取打桩过程中桩的实时数据，对所述实时数据进行处理，得到桩参数；/n(2)根据桩参数对桩体进行预判断，根据预判断结果筛选出可能发生碰撞的桩对；/n(3)对筛选出的可能发生碰撞的桩对建立桩体的三维空间方程；/n(4)根据所述三维空间方程构建桩对之间的距离函数，建立非线性规划模型；/n(5)求解所述非线性规划模型，获得可能发生碰撞的桩对之间的最小距离；/n(6)若所述可能发生碰撞的桩对之间的最小距离小于预设安全距离，则发出碰撞预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上沉桩施工过程碰撞的预警方法，包括：
(1)获取打桩过程中桩的实时数据，对所述实时数据进行处理，得到桩参数；
(2)根据桩参数对桩体进行预判断，根据预判断结果筛选出可能发生碰撞的桩对；
(3)对筛选出的可能发生碰撞的桩对建立桩体的三维空间方程；
(4)根据所述三维空间方程构建桩对之间的距离函数，建立非线性规划模型；
(5)求解所述非线性规划模型，获得可能发生碰撞的桩对之间的最小距离；
(6)若所述可能发生碰撞的桩对之间的最小距离小于预设安全距离，则发出碰撞预警。


2.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于，
步骤(1)中对所述实时数据进行处理的步骤中所述处理方式包括坐标转换；
其中，所述处理方式选自二次旋转方法、四参数法以及大旋转角三维坐标转换方法中的任一种；
步骤(1)中所述桩参数包括：桩的桩顶工程坐标、桩倾向、桩倾角、桩型、桩长、桩宽和桩半径。


3.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于，
步骤(2)中根据所述桩参数对桩体进行预判断步骤，具体包括：
当预判断桩型是圆桩时，根据圆桩桩对轴线的距离dz判断圆桩桩对轴线是否平行；
其中，当圆桩桩对轴线平行时，圆桩桩对轴线的距离与圆桩桩对半径和之间的差值为距离的确定解，不需进行后续计算流程；
其中，当圆桩桩对轴线不平行时，计算所述圆桩桩对轴线间距离与圆桩桩对半径和之间的差值，所述差值作为所述圆桩桩对是否可能发生碰撞的预判断距离dpre，当预判断距离dpre小于预设安全距离时，预判断的结果为所述圆桩桩对可能发生碰撞；
当预判断桩型是方桩时，计算所述方桩桩对是否可能发生碰撞的预判断距离dpre，当预判断距离dpre小于预设安全距离时，预判断的结果为所述方桩桩对可能发生碰撞。


4.根据权利要求3所述的预警方法，其特征在于，
所述圆桩桩轴线间的距离dz的计算方法包括向量方法；
所述圆桩桩对预判断距离dpre的算法包括空间几何算法；
所述方桩桩对预判断距离dpre的算法包括方向包围盒算法。


5.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于，
步骤(3)中，当所述可能发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明超，杨琳，田会静，韩帅，秦亮，李明昊，
申请(专利权)人：天津大学，中交天津生态环保设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12