【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及网箱性能评估，特别涉及一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法及系统。
技术介绍
1、在现代水产养殖业中，网箱养殖作为一种高效集约化的养殖方式，广泛应用于海洋和淡水养殖中。特别是翼型网箱，凭借其优越的水动力学特性和结构稳定性，已成为一种重要的养殖设备。然而，由于水环境的复杂多变，翼型网箱在实际应用中会受到不同水流、波浪和风力等因素的影响，导致其性能和稳定性面临挑战。因此，如何在不同水环境条件下准确评估翼型网箱的性能，成为保障养殖安全和提升养殖效益的关键问题。
2、现有技术中，网箱性能评估方法多采用静态测试和简单数值模拟，无法全面反映网箱在动态水环境下的受力和变形情况。例如，传统的水动力测试方法主要依赖于实验室中的小规模模型试验，无法完全模拟实际水域中的复杂环境。此外，现有的数值模拟方法在考虑网箱与水体交互作用时，通常忽略了缆索的非线性动力学特性，导致评估结果的准确性和可靠性不足。
3、本专利技术提出了一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，该方法的创新在于综合运用缆索动力学和深度学习算法，通过动态水环境条件下的数值仿真模拟，全面评估翼型网箱的受力和变形情况。相比于传统方法，本专利技术能够更准确地预测网箱在复杂水环境中的性能变化，确保网箱的结构安全和功能稳定，为翼型网箱的设计、优化和实际应用提供了科学依据和技术支持。同时，本专利技术所采用的缆索动力学和lstm算法相结合的方法，具有较高的通用性和适用性，可推广应用于其他类型的网箱养殖设备和水工结构物的性能评估中。
1、为了解决上述至少一个技术问题，本专利技术提出了一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法及系统。
2、本专利技术第一方面提供了一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，包括：
3、将翼型网箱放置于不同水环境条件中进行实验操作，将翼型网箱表面进行划分，得到n个等面积划分网格，确定翼型网箱在不同水环境条件下的每个划分网格的应力情况，得到翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据；
4、获取翼型网箱的激光扫描数据，根据所述激光扫描数据建立翼型网箱的三维几何模型，根据所述应力应变数据对所述三维几何模型进行网格划分，生成n个计算网格；
5、基于缆索动力学和所述应力应变数据对所述计算网格进行数值仿真模拟操作，得到翼型网箱的数值仿真模型；
6、实时获取待投放翼型网箱的目标水域在预设时间段的实际水环境条件变化数据，基于lstm算法构建目标水域的水环境条件变化预测模型，将所述实际水环境条件变化数据导入所述水环境条件变化预测模型中进行训练，对未来预设时间段目标水域的水环境条件变化进行预测，得到水环境条件变化预测结果；
7、将所述水环境条件变化预测结果导入翼型网箱的数值仿真模型中进行仿真模拟，得到仿真结果；
8、根据所述仿真结果对翼型网箱在目标水域中的性能进行评估，得到评估结果。
9、本方案中，所述将翼型网箱放置于不同水环境条件中进行实验操作，将翼型网箱表面进行划分，得到n个等面积划分网格，确定翼型网箱在不同水环境条件下的每个划分网格的应力情况，得到翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据，具体为：
10、将翼型网箱放置于不同水环境条件下进行应力实验操作，所述水环境条件包括水流方向、水流速度、水体波浪频率和强度；
11、将翼型网箱表面进行等面积划分，得到n个等面积划分网格，实时记录翼型网箱在不同水环境条件下的每个划分网格的受力数据，所述受力数据包括受力强度、受力方向；
12、根据所述受力数据绘制翼型网箱在不同水环境条件下的应力分布热力图，将所述不同水环境条件下的不同应力分布热力图进行综合分析，确定翼型网箱在水环境中每个划分网格的受力强度范围，得到综合应力分布热力图；
13、基于聚类算法对所述综合应力分布热力图中每个划分网格进行聚类操作，将受力强度范围和受力方向具有相似性的划分网格归为一类，得到聚类结果；
14、根据所述聚类结果中每一类聚类结果的受力强度范围和受力方向确定翼型网箱的高应力区域、中应力区域、低应力区域，得到翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据。
15、本方案中，所述获取翼型网箱的激光扫描数据，根据所述激光扫描数据建立翼型网箱的三维几何模型，根据所述应力应变数据对所述三维几何模型进行网格划分，生成n个计算网格，具体为：
16、通过激光扫描设备获取翼型网箱的激光扫描点云数据，对所述激光扫描点云数据进行预处理，所述预处理包括去除噪声和冗余数据；
17、基于所述激光扫描点云数据构建翼型网箱的三维几何模型；
18、根据所述应力应变数据，设定不同等级应力区域的三维几何模型网格的初始化划分密度和划分形状；
19、根据所述初始化划分密度和划分形状将翼型网箱的三维几何模型表面进行网格划分，得到一次网格划分三维几何模型；
20、获取不同等级应力区域的最高受力强度值，根据所述最高受力强度值计算一次网格划分三维几何模型中不同等级应力区域的每个网格的平均受力强度；
21、设定三维几何模型中划分后的网格的平均受力强度阈值，对所述平均受力强度大于平均受力强度阈值所对应等级的应力区域进行二次网格划分，直至三维几何模型中所划分的网格的平均受力强度均小于平均受力强度阈值，得到三维几何模型的n个计算网格。
22、本方案中，所述基于缆索动力学和所述应力应变数据对所述计算网格进行数值仿真模拟操作，得到翼型网箱的数值仿真模型，具体为：
23、获取构建翼型网箱的缆索的材料信息和直径信息、缆索之间的连接信息，根据所述缆索的材料信息和直径信息、缆索之间的连接信息确定构建翼型网箱的缆索之间的相互作用力；
24、基于构建翼型网箱的缆索之间的相互作用力通过非线性有限元方法构建翼型网箱的缆索动力学方程，所述缆索动力学方程包括翼型网箱缆索的振动、形变和受力分析；
25、建立翼型网箱周围水环境的结构动力学模型和网箱材料力学核心边界参数模型，将所述缆索动力学方程、结构动力学模型和网箱材料力学核心边界参数模型与三维几何模型的每个计算网格进行结合，根据翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据确定每个计算网格在不同水环境条件中受力状态，并将所述受力状态导入所述缆索动力学方程中，形成每个计算网格在不同水环境条件下的缆索动力学方程，得到翼型网箱的数值仿真模型。
26、本方案中，所述实时获取待投放翼型网箱的目标水域在预设时间段的实际水环境条件变化数据，基于lstm算法构建目标水域的水环境条件变化预测模型，将所述实际水环境条件变化数据导入所述水环境条件变化预测模型中进行训练，对未来预设时间段目标水域的水环境条件变化进行预测，得到水环境条件变化预测结果，具体为：
27、实时获取待投放翼型网箱的目标水域在预设时间段的实际水环境条件变化数据，将所述实际水环境条件变化数据构建为时间序列数据，将所述时间序列数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述将翼型网箱放置于不同水环境条件中进行实验操作，将翼型网箱表面进行划分，得到N个等面积划分网格，确定翼型网箱在不同水环境条件下的每个划分网格的应力情况，得到翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述获取翼型网箱的激光扫描数据，根据所述激光扫描数据建立翼型网箱的三维几何模型，根据所述应力应变数据对所述三维几何模型进行网格划分，生成N个计算网格，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述基于缆索动力学和所述应力应变数据对所述计算网格进行数值仿真模拟操作，得到翼型网箱的数值仿真模型，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述实时获取待投放翼型网箱的目标水域在预设时间段的实际水环境条件变化数据，基于L
6.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述将所述水环境条件变化预测结果导入翼型网箱的数值仿真模型中进行仿真模拟，得到仿真结果，具体为：
7.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述根据所述仿真结果对翼型网箱在目标水域中的性能进行评估，得到评估结果，具体为：
8.一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估系统，其特征在于，所述基于缆索动力学的翼型网箱性能评估系统包括储存器以及处理器，所述储存器包括基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法程序，所述基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法程序被所述处理器执行时，实现如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估系统，其特征在于，所述将所述水环境条件变化预测结果导入翼型网箱的数值仿真模型中进行仿真模拟，得到仿真结果，具体为：
10.根据权利要求8所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估系统，其特征在于，所述根据所述仿真结果对翼型网箱在目标水域中的性能进行评估，得到评估结果，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述将翼型网箱放置于不同水环境条件中进行实验操作，将翼型网箱表面进行划分，得到n个等面积划分网格，确定翼型网箱在不同水环境条件下的每个划分网格的应力情况，得到翼型网箱在不同水环境条件下的应力应变数据，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述获取翼型网箱的激光扫描数据，根据所述激光扫描数据建立翼型网箱的三维几何模型，根据所述应力应变数据对所述三维几何模型进行网格划分，生成n个计算网格，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述基于缆索动力学和所述应力应变数据对所述计算网格进行数值仿真模拟操作，得到翼型网箱的数值仿真模型，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于缆索动力学的翼型网箱性能评估方法，其特征在于，所述实时获取待投放翼型网箱的目标水域在预设时间段的实际水环境条件变化数据，基于lstm算法构建目标水域的水环境条件变化预测模型，将所述实际水环境条件变化数据导入所述水环境条件变化预...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绍敏，马振华，杨谢秋，王文飞，毛福考，胡静，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院南海水产研究所，
类型：发明
国别省市：
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