【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法和设备，属于海上风电设备仿真领域。
技术介绍
1、在海上风电冲刷渲染场景中，由于海上风电场所在的大陆架往往靠近江河入海口，并且入海口的海床多由泥沙冲积形成，其含泥量高、承载力较低，同时受到海洋性气候和大陆性气候的交替影响，海浪周期性变化较大，使得海上风电基础结构长期承受着往复的水平冲击，从而在波浪、潮涌等多种荷载的作用下，海上风电桩基周围土体会发生局部冲刷，形成深度和半径不一的冲刷坑，降低了桩基和海缆等基础设施的稳定性。
2、随着时间的推移，冲刷坑若持续发展将影响基础结构的性能，同时由于近年来东部沿海区域台风等极端气候日益增加，桩基结构面临更恶劣的环境考验，长期持续和短期极端的共同作用下可能导致桩基失稳或者输电管线断裂，甚至发生塔筒倒塌的极端事故，严重威胁海上风电整体结构的安全。
3、中国专利（公开号：cn111028349a）公开了一种适用于海量三维实景数据快速可视化的层级构建方法，它包括以下步骤：(1)通过二维网格切分算法，将该三维实景数据的俯视平面切分成规则的矩形形状的区块；(2)利用基于深度检测的纹理正投影算法，计算出每个区块的三维实景数据对应的真正射影像；利用三角网简化算法，针对每个区块的三维实景数据，计算出其对应的不同层级的三维实景数据；(3)以每个区块的三维实景数据对应的真正射影像为约束，通过纹理更新算法，对每个区块的不同层级的三维实景数据的纹理图像进行优化；通过层级重构算法，计算出所有三维实景数据的拓扑关系以构建三维实景数据的金字塔
4、但上述方案，需要对整个三维实景的数据进行网格切分，导致数据处理量依旧比较大，影响三维渲染效率。
5、进一步，上述专利技术虽然能应用于海上风电冲刷渲染场景中，但海面以及海底滩涂三维实景短时间内可能会有巨大变化，这一方面增大了数据采集难度，另一方面也会增加数据处理量，从而导致海上风电冲刷坑的三维渲染效率低，不利于海上风电结构的准确监控，进而影响了海上风电结构的及时运维。
技术实现思路
1、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供一种通过创建实景数字模型、网格转换模型、坑滩仿真模型、虚景孪生模型，可以得到基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑，从而实现海上风电冲刷坑的三维渲染，方案科学、合理，切实可行的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法。
2、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供一种通过设置实景数字模块、网格转换模块、坑滩仿真模块、虚景孪生模块，采用虚实结合的渲染手段，对冲刷坑进行准确的数据采集，并进行网格剖分，从而可以对冲刷坑状态进行准确还原展示，便于工作人员准确地分析和评估冲刷坑对桩基承载力和稳定性的影响；对于周边环境，利用虚景孪生模块，直接添加环境元素，从而有效减少数据处理量，提高海上风电冲刷坑的三维渲染效率，并且使得渲染完成的冲刷坑，在视觉上更加生动美观，仿真环境更加逼真，利于海上风电结构的准确监控的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染设备。
3、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的三在于提供一种采用虚实结合的渲染手段，对冲刷坑进行准确的数据采集，并进行网格剖分，同时为了进一步加快渲染效率，将网格数据，转换成轻量级模型文件；对于周边环境，利用虚景孪生模型，直接添加环境元素，从而有效减少数据处理量，提高海上风电冲刷坑的三维渲染效率，利于海上风电结构的准确监控，便于海上风电结构及时运维的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法和设备。
4、为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
5、基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，包括以下内容：
6、获取某海上风电冲刷坑的点云数据；
7、通过先期创建的实景数字模型对点云数据进行剖分，得到冲刷坑网格数据；
8、利用先期创建的网格转换模型，对冲刷坑网格数据进行处理，生成轻量级模型文件；
9、根据先期创建的坑滩仿真模型，对轻量级模型文件进行着色以及渲染，得到渲染状态冲刷坑；
10、采用先期创建的虚景孪生模型，在渲染状态冲刷坑的基础上，添加环境元素，得到基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑，以实现海上风电冲刷坑的三维渲染。
11、本专利技术经过不断探索以及试验，通过创建实景数字模型、网格转换模型、坑滩仿真模型、虚景孪生模型，可以得到基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑，从而实现海上风电冲刷坑的三维渲染，方案科学、合理，切实可行。
12、进一步，本专利技术充分考虑仿真场景特点，即对冲刷坑仿真要足够精确，但冲刷坑的周边环境可以不精确，对周边环境也进行渲染，只是为了在视觉上更加生动美观，使得仿真环境更加逼真。因此本专利技术采用虚实结合的渲染手段，对冲刷坑进行准确的数据采集，并进行网格剖分，同时为了进一步加快渲染效率，将网格数据，转换成轻量级模型文件，便于及时对冲刷坑状态进行准确还原；对于周边环境，利用虚景孪生模型，直接添加环境元素，从而有效减少数据处理量，提高海上风电冲刷坑的三维渲染效率，利于海上风电结构的准确监控，便于海上风电结构的及时运维。
13、再进一步，本专利技术可以对冲刷坑状态进行准确还原展示，从而便于工作人员准确地分析和评估冲刷坑对桩基承载力和稳定性的影响，进而为防止冲刷坑的出现提供科学依据。
14、作为优选技术措施：
15、通过实景数字模型得到冲刷坑网格数据的方法如下：
16、使用德劳内三角剖分算法将点云数据剖分成三角形结构数据；
17、三角形结构数据包括3列数据，第一列的数据为冲刷坑中心在x方向上的位置数据，第二列的数据为冲刷坑中心在y方向上的位置数据，第三列的数据为地形的高度数据；
18、根据位置数据以及高度数据，描绘出若干坐标点；
19、将若干坐标点进行连接，得到冲刷坑网格数据。
20、作为优选技术措施：
21、使用德劳内三角剖分算法得到三角形结构数据的方法如下：
22、步骤21，对点云数据中的散点坐标进行筛选，得到坐标的极大值和极小值；
23、步骤22，根据坐标的极大值和极小值，创建三角形链表；
24、步骤23，将点云数据中的散点依次插入三角形链表中，并在三角形链表中找出所述散点的影响三角形；影响三角形为外接圆包括散点的三角形；
25、步骤24，将影响三角形的公共边删除，并将散点以及影响三角形的全部顶点连接起来，得到连接三角形；
26、步骤25，检查连接三角形是否满足三角剖分的空圆特性，空圆特性为所述连接三角形的外接圆不包括额外点；
27、当连接三角形满足三角剖分的空圆特性时，将连接三角形放入三角形链表中；
28、当连接三角形不满足三角剖分的空圆特性时，交换对角线，得到新形成的连接三角形，并将新形成的连接三角形放入三角形链表中；
29、步骤26，循环执行步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
6.如权利要求1所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
8.如权利要求6所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
9.如权利要求6所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
10.基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染设备，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的基于数字孪生仿真的海上风电冲刷坑三维渲染方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：倪嘉程，闵皆昇，甘振文，吴健明，
申请(专利权)人：浙江远算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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