一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法

本发明涉及深海扬矿立管作业窗口算法，尤其涉及一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法。

背景技术：

1、扬矿立管是深海采矿系统的核心部件，其功能是将采矿车采集的矿石以矿浆的形式输送至采矿船，另外还起到承载扬矿泵和中间舱的作用，扬矿立管的作业窗口又称为作业包络线，是指作业中为了保证扬矿立管系统强度以及作业功能而设定的，反映不同作业环境条件下作业安全性的图表，也是用户海上作业决策的重要参考。由于扬矿立管直接暴露在海洋环境下，在作业过程中，除上部悬挂位置及采矿车连接位置外，管柱的其余部分没有任何支撑，这种细长的悬挂结构在风、海流、采矿船升沉运动、海浪等复杂海洋环境载荷作用下极其脆弱，因此需要在设计过程中明确计算其适合作业的环境载荷条件。

2、目前国内外对作业窗口的计算普遍采用遍历算法，即针对每种环境条件或作业参数的组合分别进行分析，再根据分析结果进行安全性判断并绘制作业窗口，由于遍历算法计算作业窗口需要分析的工况数量多，耗费时间久，极大地影响了设计和分析工作的效率，为此我们提供一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中因遍历算法计算作业窗口需要分析的工况数量多，耗费时间久，极大地影响了设计和分析工作的效率问题，本发明提供一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法。

2、本发明采用以下技术方案实现：一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，包括以下步骤：

3、s1、建立人工藤蔓生成、生长、萎缩、识别目标物和缠绕目标物的规则；

4、s2、根据藤蔓生成规则建立人工藤蔓；

5、s3、藤蔓根据规则持续生长和萎缩，并最终识别目标；

6、s4、依据规则缠绕目标轮廓，依次得出各缠绕节点；

7、s5、根据需要生成新的人工藤蔓，继续搜索；

8、s6、根据得出的缠绕节点绘制作业窗口。

9、作为上述方案的进一步改进，所述人工藤蔓算法计算过程包括搜索目标阶段以及缠绕目标阶段。

10、作为上述方案的进一步改进，所述搜索目标阶段包括人工藤蔓的生成、生长和萎缩。

11、作为上述方案的进一步改进，所述藤蔓的初始生成点为藤根，在有启发信息的情况下，藤根应根据启发信息靠近预估的目标轮廓位置生成。

12、作为上述方案的进一步改进，所述藤蔓的初始生长方向的确定应考虑模型和载荷更新的计算工作量大小，设定为计算工作量较小的方向。

13、作为上述方案的进一步改进，所述藤蔓上每个生长节点的坐标，需要根据前一个节点的安全状态，利用作业窗口的启发信息确定。

14、作为上述方案的进一步改进，所述作业窗口中，色块轮廓的特点是其关键因素值刚好等于限制值，搜索中可根据该特点来识别目标轮廓。

15、作为上述方案的进一步改进，所述缠绕目标可从一个方向顺序缠绕，也可分出两枝藤蔓从两个相对的方向依次缠绕至二者汇合。

16、作为上述方案的进一步改进，所述当一根藤蔓根据规则无法继续生长时，即表示该藤蔓的消亡，藤蔓消亡后，可根据需要继续生成新的藤蔓。

17、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

18、1、本发明通过快速找出作业窗口中不同安全区域之间的边界参数，能够极大地减少获得作业窗口所需的分析次数，从而节省大量非必要的计算时间，提高计算效率。

19、2、本发明在计算所允许的时间内，由于其具有更高的计算效率，可以获得更高的计算精度。

技术特征：

1.一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述人工藤蔓算法计算过程包括搜索目标阶段以及缠绕目标阶段。

3.如权利要求2所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述搜索目标阶段包括人工藤蔓的生成、生长和萎缩。

4.如权利要求3所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述藤蔓的初始生成点为藤根，在有启发信息的情况下，藤根应根据启发信息靠近预估的目标轮廓位置生成。

5.如权利要求4所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述藤蔓的初始生长方向的确定应考虑模型和载荷更新的计算工作量大小，设定为计算工作量较小的方向。

6.如权利要求5所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述藤蔓上每个生长节点的坐标，需要根据前一个节点的安全状态，利用作业窗口的启发信息确定。

7.如权利要求6所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述作业窗口中，色块轮廓的特点是其关键因素值刚好等于限制值，搜索中可根据该特点来识别目标轮廓。

8.如权利要求7所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述缠绕目标可从一个方向顺序缠绕，也可分出两枝藤蔓从两个相对的方向依次缠绕至二者汇合。

9.如权利要求8所述的一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，其特征在于，所述当一根藤蔓根据规则无法继续生长时，即表示该藤蔓的消亡，藤蔓消亡后，可根据需要继续生成新的藤蔓。

技术总结
本发明涉及深海扬矿立管作业窗口算法技术领域，公开了一种深海扬矿立管作业窗口的快速计算方法，包括以下步骤：S1、建立人工藤蔓生成、生长、萎缩、识别目标物和缠绕目标物的规则；S2、根据藤蔓生成规则建立人工藤蔓；S3、藤蔓根据规则持续生长和萎缩，并最终识别目标；S4、依据规则缠绕目标轮廓，依次得出各缠绕节点；S5、根据需要生成新的人工藤蔓，继续搜索；S6、根据得出的缠绕节点绘制作业窗口。本发明通过模拟藤蔓缠绕的原理，能够快速找出作业窗口中不同安全区域之间的边界参数，与传统的计算方法相比，能够大大减少计算作业窗口所需的分析次数，因而可以快速获得作业窗口，极大的提高计算效率。

技术研发人员：王荣耀
受保护的技术使用者：湖南文理学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16