一种基于北斗的海上风机结构状态监控方法及系统与流程

本发明涉及海上风机结构状态的智能监测，具体来说，涉及一种基于北斗的海上风机结构状态监控方法及系统。

背景技术：

1、海上风电作为一种新兴的清洁可再生能源，已经成为全球能源结构调整的重要方向。相较于陆地风电，海上风电具有更大的发展潜力，因为海上风力更加稳定，且风速更高，可以产生更多的电力。然而，海上风机所处的环境复杂多变，不仅要面对狂风巨浪的考验，还需应对盐雾、湿度等气候条件的侵蚀，这些因素都会导致风机结构逐渐发生变化，甚至引发故障。在现有的技术条件下，对海上风机结构的状态监控显得尤为关键。通过实时监测风机结构的健康状态，可以及时发现潜在的安全隐患，确保风机的稳定运行，提高海上风电场的整体安全性和可靠性。目前，众多监测技术纷纷涌现，如振动监测、声发射检测、红外热成像等，但都存在一定的局限性。

2、北斗卫星导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，具有高精度定位、高精度授时等独特优势，为海上风机结构状态监控提供了新的技术途径。利用北斗系统，可以实时获取风机准确的位置和时间信息，从而实现对风机结构的远程监控。此外，北斗系统还具有较强的抗干扰能力和较好的可靠性，能够在恶劣的海洋环境下正常运行。随着我国海上风电产业的快速发展，对风机结构状态监控技术的要求也越来越高?；诒倍废低车暮Ｉ戏缁峁棺刺嗫胤椒?，不仅有助于提高海上风电场的运维效率，降低运维成本，还能确保风机的安全稳定运行，为我国海上风电产业的可持续发展提供坚实的技术保障。因此，本发明提出了一种基于北斗系统的海上风机结构状态监控方法。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于北斗的海上风机结构状态监控方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为此，本发明采用的具体技术方案如下：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种基于北斗的海上风机结构状态监控方法，该基于北斗的海上风机结构状态监控方法包括以下步骤：

4、s1、基于北斗技术采集海上风机结构的监测数据，并基于监测数据提取评估指标；

5、s2、利用层次分析法确定每个评估指标的权重，并根据vague值进行调整，得到调整后的权重；

6、s3、根据每个评估指标的vague值和调整后的权重计算海上风机结构的综合健康指数，并基于健康指数评估海上风机结构的健康等级。

7、作为优选地，所述基于北斗技术采集海上风机结构的监测数据，基于监测数据提取评估指标，并对评估指标进行预处理包括以下步骤：

8、s11、通过预先安装于海上风机结构上的检测设备采集海上风机结构的监测数据，并对监测数据进行清洗、去噪及归一化处理；

9、s12、从处理后的监测数据中选取与海上风机结构健康状态相关的特征作为评估指标，并利用北斗通信技术将监测数据及评估指标数据传输至远程监控终端。

10、作为优选地，所述利用层次分析法确定每个评估指标的权重，并根据vague值进行调整，得到调整后的权重包括以下步骤：

11、s21、构建层次结构模型，其中，所述层次结构模型以海上风机结构状态监控为目标层、以结构完整性和运行性能为评估准则层，以及以振动频率、应变均方根、表面裂纹长度、叶片俯仰角和偏航角为评估指标层；

12、s22、对同一层次内的因素进行两两比较，构建判断矩阵；使用特征值法计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，得到各评估指标的初始权重；

13、s23、基于真隶属度函数和假隶属度函数，将专家给出的评估指标的语言模糊变量转化为vague值；

14、s24、利用计算函数计算每个评估指标的得分，并根据得分高低确定评估指标的重要级别，通过归一化得分确定每个评估指标的权重；

15、s25、利用vague值的真隶属度对每个评估指标的权重进行调整，得到调整后的权重。

16、作为优选地，所述对同一层次内的因素进行两两比较，构建判断矩阵；使用特征值法计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，得到各评估指标的初始权重包括以下步骤：

17、s221、对同一层次内的因素进行两两比较，使用九级标度法量化比较结果，构建判断矩阵；

18、s222、利用特征方程计算判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，并进行一致性检验；

19、s223、对特征向量进行归一化处理，其中，归一化处理后的特征向量中的每个元素为评估指标的初始权重。

20、作为优选地，所述vague值的表达式为：

21、

22、所述真隶属度函数的计算公式为：

23、

24、所述假隶属度函数的计算公式为：

25、

26、式中， t i表示真隶属度， i表示评估指标的数值， a和 b分别表示评估指标语言模糊变量区间中的最小值和最大值， f i表示假隶属度， v表示vague值。

27、作为优选地，所述计算函数的计算公式为：

28、

29、式中， s i表示评估指标的得分。

30、作为优选地，所述利用vague值的真隶属度对每个评估指标的权重进行调整，得到调整后的权重包括以下步骤：

31、获取每个评估指标的vague值的真隶属度，将vague值的真隶属度与对应的评估指标的权重相结合，并进行归一化处理得到调整后的权重，其中，调整后的权重=评估指标的权重*?vague值的真隶属度。

32、作为优选地，所述根据每个评估指标的vague值和调整后的权重计算海上风机结构的综合健康指数，并基于健康指数评估海上风机结构的健康等级包括以下步骤：

33、s31、利用加权求和法根据每个评估指标的vague值和调整后的权重计算海上风机结构的综合健康指数；

34、s32、根据海上风机结构的综合健康指数结合预先设定的健康等级划分表评估海上风机结构的健康等级。

35、作为优选地，所述海上风机结构的健康等级包括优秀、良好、一般、警告及危险，且每个健康等级分别对应一个综合健康指数阈值区间。

36、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于北斗的海上风机结构状态监控系统，该基于北斗的海上风机结构状态监控系统包括评估指标提取?？?、指标权重确定?？榧敖】档燃镀拦滥？?，且所述评估指标提取?？?、所述指标权重确定?？榧八鼋】档燃镀拦滥？橐来瘟?；

37、其中，所述评估指标提取?？?，用于基于北斗技术采集海上风机结构的监测数据，并基于监测数据提取评估指标；

38、所述指标权重确定?？?，用于利用层次分析法确定每个评估指标的权重，并根据vague值进行调整，得到调整后的权重；

39、所述健康等级评估?？?，用于根据每个评估指标的vague值和调整后的权重计算海上风机结构的综合健康指数，并基于健康指数评估海上风机结构的健康等级。

40、本发明的有益效果为：

41、本发明不仅可以通过集成北斗通信技术，克服了传统监控方法的局限性，实现了对海上风机结构状态的高效、实时监控，而且还可以通过层次分析法确定评估指标的权重，并引入vague值理论来充分考虑专家在设定评估指标权重过程中的不确定性和模糊性，提高评估结果的科学性和准确性，同时根据vague值的真隶属度对评估指标的权重进行调整，能够动态反映海上风机结构状态的变化，提高评估模型的适应性和灵活性，能够更准确地评估海上风机的结构健康状态。