海上风电桩基础超声波高精度测距方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及超声波测距领域，更具体的说是涉及一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、近年来，海上工程建设越来越多，如跨海大桥、石油平台、海上风电场等。海上风机长期服役下，海洋动力会造成风机基础冲刷导致承载力下降，带来较大的经济损失。为了保障工程运行按照亟需对桩基础近区海床冲刷情况进行监测，其中超声波以其测量速度快、精度较高，且不破坏水下地形的自然状态，是目前国内外较为推崇的测量方式。但实际情况下，造成超声波照出去后出现类似于手电筒的面区域，距离越远面的范围越大，当超声波固定在桩基础上时，当超声波探头转动至与桩基础上较小角度时，其发射的超声信号会受到桩基础上干扰。导致实际地形测量时，面域内返回测量值的点是随机的，则造成地形测量不准。

2、超声波射出后出现类似于手电筒的面区域，距离越远面的范围越大。而实际地形测量时，面域内返回测量值的点是随机的，例如超声探头一般布设于桩身，当探头转动角度与桩身成锐度角时，可能根据超声强度优先级、返回打在桩身上超声值，造成地形测量不准，尤其是在恶劣海况下，超声波测距精度更低。

3、因此，如何解决上述技术问题是本领域技术人员亟需研究的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法、系统及存储介质，以解决背景技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法，包括以下步骤：

4、s1：基于风浪流港池开展的物理模型试验，利用可摆动的超声波探头获取超声波测量距离；

5、s2：根据s1中的超声波探头摆动角度，不断调整钢尺测量角度和测量目标，并返回测量点钢尺测量距离；

6、s3：在同一摆动角度下，比较不同强度超声波测量距离和钢尺测量距离，构建校正方法；

7、s4：根据校正方法确定超声波测距最佳方法。

8、进一步的，在s1中，利用超声波探头获取超声波测量距离，具体包括以下步骤：

9、s11：将探头用锁链环抱至风电桩基础上，基于开放面域测量权限的超声波探头进行风电桩近区海床面域冲刷数据测量，当超声波射向海床，获取面域不同信号强度的超声波距离；

10、s12：采用超声波波束扫测海上风电桩近区的海床地形，从而获取距离信息；

11、s13：基于舵机云台，不断调整超声探头扫射角度，获取桩体远端海床距离，以及近桩体距离受桩体影响测量距离。其中，海床在桩体1.5m以内为近距离，超过这个为远距离，远距离约为1.5～50m。

12、进一步的，在s2中，钢尺测量距离，具体包括以下步骤：

13、s21：采用物理弹测钢尺测量风浪流港池的地形数据，当钢尺接触地面后返回钢尺读数；

14、s22：根据s1中的超声波探头摆动角度，调整钢尺测量角度和测量目标，并返回测量点钢尺测量距离；

15、s23：通过s21和s22形成的基于钢尺测量的距离数据，建立测量点距离z与摆动角度的相关关系：

16、z＝f(a，b)；

17、其中，a表示竖向角度，b表示侧向摆动角度。

18、进一步的，在s3中，构建校正方法的具体步骤如下：

19、s31：构建距离校正方法，若超声波测量数据与物理弹测钢尺测量数据差值小于预设值，则返回超声波某一波速强度值i＝i1，若返回的强度值大于预设值，则为多个强度值均值；具体的，某一动力强度值i，即表示超声波(不同强度)照射到床面返回的值，与钢尺打到床面返回的物理值相差不大，则返回某一个具体的超声强度(从很多超声强度中挑选一个最匹配的)。

20、s32：在同一摆动角度下，比较不同强度超声波速距离与物理测量距离；

21、s33：基于测量大数据，建立不同角度超声波速强度i与测量距离z直接的相关关系：

22、z＝f((a,b),i)；

23、其中，a表示竖向角度，b表示侧向摆动角度。

24、一种海上风电桩基础超声波高精度测距系统，包括：

25、超声波测距模块：用于基于风浪流港池开展的物理模型试验，利用可摆动的超声波探头获取超声波测量距离；

26、钢尺测距模块：用于根据超声波测距模块中的超声波探头摆动角度，不断调整钢尺测量角度和测量目标，并返回测量点钢尺测量距离；

27、校正方法构建模块：用于在同一摆动角度下，比较不同强度超声波测量距离和钢尺测量距离，构建校正方法；

28、测距选取模块：用于根据校正方法确定超声波测距最佳方法。

29、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法的步骤。

30、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法、系统及存储介质，破解了传统桩周超声波测距受声强制约精度偏低的难题，可针对恶劣海况和复杂地形，实现桩基础冲刷后地形监测数据的高精度反馈。

技术特征：

1.一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法，其特征在于，在s1中，利用超声波探头获取超声波测量距离，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法，其特征在于，在s2中，钢尺测量距离，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法，其特征在于，在s3中，构建校正方法的具体步骤如下：

5.一种海上风电桩基础超声波高精度测距系统，其特征在于，包括：

6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任意一项所述的一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种海上风电桩基础超声波高精度测距方法、系统及存储介质。本发明的方法包括以下步骤：S1：基于风浪流港池开展的物理模型试验，利用可摆动的超声波探头获取超声波测量距离；S2：根据S1中的超声波探头摆动角度，不断调整钢尺测量角度和测量目标，并返回测量点钢尺测量距离；S3：在同一摆动角度下，比较不同强度超声波测量距离和钢尺测量距离，构建校正方法；S4：根据校正方法确定超声波测距最佳方法。本发明破解了传统桩周超声波测距受声强制约精度偏低的难题，可针对恶劣海况和复杂地形，实现桩基础冲刷后地形监测数据的高精度反馈。

技术研发人员：郑灿,王金玺,嵩贺兴,徐璐,刘晓建,侯堋,朱小伟,王强,王其松,郭辉群,伍志远,邓斌
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15