【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海上风电结构健康监测，尤其涉及一种海上风电桩基的冲刷监测方法、装置、设备、系统及介质。
技术介绍
1、单桩基础作为结构形式简单、承载力大的基础形式，被广泛应用于海上风电项目。然而，海上风电桩长期服役于恶劣海洋环境中，在波浪和潮汐荷载的冲击作用下，风电桩基周围的土体逐渐减少，桩基埋深降低，导致桩基承载力和结构振动频率降低，进而影响结构的安全。因此，在单桩海上风电桩服役期间实时监测桩基周围的局部冲刷，预测桩基的承载力，是减少风电桩因基础过度冲刷而倒塌的最有效方法。
2、现有技术中，可以基于声呐技术监测方法对海上风电桩基进行冲刷监测，即利用测距声呐技术监测风电桩基周围的局部冲刷，并生成风电桩基的点云特征。
3、但是，上述方法监测的点云特征点少，且点的排列呈现严重不规则的特征，同时，对于桩基周围局部冲刷监测而言，仅能反映海床的高程变化，监测到的冲刷深度的实时变化以及最大冲刷深度有限，实时性和准确性较差。
技术实现思路
1、本申请提供一种海上风电桩基的冲刷监测方法、装置、设备、系统及介质，用于解决现有监测方法对海上风电桩基进行冲刷监测，监测到的冲刷深度的实时变化以及最大冲刷深度有限，实时性和准确性较差的问题。
2、第一方面，本申请提供一种海上风电桩基的冲刷监测方法，所述方法包括：
3、获取多波束扫描设备测量的风电桩基周围区域的多个测量点的第一海床高程和三维坐标值，以及声呐测距装置采集的所述多个测量点的第二海床高程；
4、计
5、当确定所述差值小于或等于预设阈值时，基于所述三维坐标值，利用圆周扫测合成孔径雷达sar成像几何模型，形成多个测量点的三维扫测图，并基于时域差值算法对所述三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，对所述多个二维平面进行聚焦成像，得到风电桩基周围区域的三维图像，基于所述三维图像对所述风电桩基进行冲刷监测。
6、可选的，所述第一海床高程为所述多波束扫描设备采用多阵列天线发射脉冲声波信号，并获取所述脉冲声波信号到达风电桩基周围区域的多个测量点的时间和第一方位角，基于所述多个测量点的时间和第一方位角，利用水深测量原理计算得到的；所述第二海床高程为所述声呐测距装置获取声波发射点的坐标和所述多个测量点的坐标，并基于所述声波发射点的坐标和所述多个测量点的坐标，利用三元对称阵测距模型计算得到所述声波发射点与每个测量点之间的第二方位角和距离，利用所述第二方位角和所述距离计算得到的。
7、可选的，基于时域差值算法对所述三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，包括：
8、获取所述多波束扫描设备的脉冲声波信号到达风电桩基周围区域的多个测量点的时间，基于所述时间，利用时域差值算法将多个测量点的三维扫测图进行转换，得到多个初始二维平面；
9、对所述多个初始二维平面进行频域分析，得到频域分析结果，并基于所述频域分析结果确定目标滤波器；
10、利用所述目标滤波器对所述多个初始二维平面进行处理，得到多个二维平面；每个二维平面包括至少一个测量点。
11、可选的，对所述多个二维平面进行聚焦成像，得到风电桩基周围区域的三维图像，包括：
12、针对每一个二维平面，将所述二维平面对应的测量点进行聚焦以及二维成像，形成二维图像；
13、基于所述多个测量点的三维坐标值运用网格化内插算法获取未测量点的第三海床高程，并计算所述第一海床高程和所述第二海床高程的均值，将所述二维图像基于所述均值和所述第三海床高程进行叠加，得到风电桩基周围区域的三维图像。
14、可选的，基于所述三维图像对所述风电桩基进行冲刷监测，包括：
15、识别所述三维图像中的冲刷坑区域，基于所述冲刷坑区域计算海上风电桩基的承载力；
16、基于所述承载力生成监测信息，以提示用户所述风电桩基的安全情况。
17、可选的，所述方法还包括：
18、当确定所述差值大于预设阈值时，重新获取所述声呐测距装置采集的所述多个测量点的第二海床高程，直至所述差值小于或等于预设阈值。
19、第二方面，本申请还提供一种海上风电桩基的冲刷监测装置，所述装置包括：
20、获取模块，用于获取多波束扫描设备测量的风电桩基周围区域的多个测量点的第一海床高程和三维坐标值，以及声呐测距装置采集的所述多个测量点的第二海床高程；
21、计算模块，用于计算所述第一海床高程和所述第二海床高程的差值，并判断所述差值是否小于预设阈值；
22、监测模块，用于当确定所述差值小于或等于预设阈值时，基于所述三维坐标值，利用圆周扫测合成孔径雷达sar成像几何模型，形成多个测量点的三维扫测图，并基于时域差值算法对所述三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，对所述多个二维平面进行聚焦成像，得到风电桩基周围区域的三维图像，基于所述三维图像对所述风电桩基进行冲刷监测。
23、第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
24、所述存储器存储计算机执行指令；
25、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面中任一项所述的方法。
26、第四方面，本申请还提供一种海上风电桩基的冲刷监测系统，所述系统包括：多波束扫描设备，声呐测距装置和如第三方面所述的电子设备；所述电子设备部署于工控机中；所述工控机安装在风机的法兰层中；
27、所述多波束扫描设备通过支架固定在风电桩基上，且与海床相距预定义高度的位置处，用于测量风电桩基周围区域的多个测量点的第一海床高程和三维坐标值；
28、所述声呐测距装置用于采集所述多个测量点的第二海床高程。
29、第五方面，本申请还提供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执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面中任一项所述的方法。
30、综上所述，本申请提供一种海上风电桩基的冲刷监测方法、装置、设备、系统及介质，可以通过多波束扫测设备发射声脉冲信号获取足够数量的测量点的海床高程和三维坐标，并运用声呐测距装置获得风电桩基周围量测量点的海床高度，进一步的，将其与多波束扫测设备的得到的海床高度进行比对，若两者高程差距较小，则运用视觉成像技术，基于三维坐标获取单桩风电桩基周围冲刷坑的三维扫测图，并基于时域差值算法对三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，进一步的，通过对多个对二维平面进行聚焦，将不同位置测量点的三维平面分别进行二维成像，叠加后可实现桩基周围冲刷坑的三维成像，进而根据三维成像对应的三维图像实时映射该冲刷坑的变化；这样，可以实时监测到风电桩基冲刷深度的变化，并对冲刷情况进行准确的预测。
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1.一种海上风电桩基的冲刷监测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于时域差值算法对所述三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个二维平面进行聚焦成像，得到风电桩基周围区域的三维图像，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述三维图像对所述风电桩基进行冲刷监测，包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.一种海上风电桩基的冲刷监测装置，其特征在于，所述装置包括：
7.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
8.一种海上风电桩基的冲刷监测系统，其特征在于，所述系统包括：多波束扫描设备，声呐测距装置和如权利要求7所述的电子设备；所述电子设备部署于工控机中；所述工控机安装在风机的法兰层中；
9.一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执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于
...【技术特征摘要】
1.一种海上风电桩基的冲刷监测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于时域差值算法对所述三维扫测图进行转换，得到多个二维平面，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个二维平面进行聚焦成像，得到风电桩基周围区域的三维图像，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述三维图像对所述风电桩基进行冲刷监测，包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴国，刘宇，姜浩，祝建军，贾晓辉，陈露露，彭姝姝，赵素芬，王剑，程韦豪，唐一金，
申请(专利权)人：长江三峡集团江苏能源投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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