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专利号: 2024103185198
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:包括:沿着航道的延伸方向建立监测站点,进行监测后获取监测数据,并将获取到监测数据存储;包括:沿着航道的前进方向,通过成像设备获取航道的图像信息;在获取到图像信息后,沿着航道的中心线位置,将航道分割为两侧,沿着航道两侧设置监测站点,对航道进行监测;对航道水下地形进行成像,建立图像数据库,并以函数进行拟合;

沿着航道的长度方向及宽度方向,均设置监测站点,对航道的水流数据及淤积数据进行测量,获取测量值;获取水面系数Sm及水下系数Sx,进行综合分析后,获取相关系数R;并确定修正因子K;

基于当前的地形系数,计算出下一个时刻该点的数据,对基于图像获取地形变化,进行修正,获取修正值,以修正值对下一时刻的地形数据进行表征;

获取修正因子K,以修正因子K对标准地形预测值Tx进行修正,获取到下一周期的当前位置的地形数据TX;依据线性回归法,获取下一时刻的水面系数Sm及水下系数Sx,进而确定下一时刻的修正因子 ;其中,修正方法如下:;

TX为当前位置的下一刻的地形数据的预测值,获取和汇集地形数据TX,对航道的水下地形形成表征;其中,F为修正因子; 为综合预测值。

2.根据权利要求1所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:以固定的时间间隔,在各个监测站点获取航道的水下地形图像,并基于获取的水下图像,建立图像数据库;对水下图像分别进行采点取样,依据取样点的数据变化,拟合地形函数,形成一组地形数学模型,以地形函数对航道水下的地形变化进行表征;

对地形数学模型进行K‑S检验,判断拟合函数是否适用,如果不适用,则重新拟合,直至通过K‑S检验,将通过检验的地形函数输出。

3.根据权利要求1所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:获取航道的水流速度Ls,水流向Lx以及航道平均的水深变化Hs,综合处理后,生成水面系数Sm,以水面系数Sm对水流数据进行表征:获取当前水道的水中的含沙量Sl、淤泥沉积变化量Jy、及水底的淤泥位移Wy,生成水下系数Sx,以水下系数Sx对淤积数据进行表征。

4.根据权利要求3所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:沿着航道驶入的方向,在航道的两侧分别获取水流速度数据,平均处理后,形成水流速度Ls;在获取水流速度数据的位置,通过回声测深仪确定该位置水流向,平均后形成水流向Lx;确定测量周期,获取航道水深数据,以确定该测量周期内平均航道水深变化,形成水深变化Hs;

获取到船的水流速度Ls、水流向Lx及水深变化Hs,生成水面系数Sm;其中,水面系数Sm的生成方法如下:将水流速度Ls、水流向Lx及水深变化Hs进行归一化处理,水面系数Sm计算方式如下:;

其中, , , 且 , 为权重。

5.根据权利要求3所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:通过检测仪器,在航道的两侧分别对河水的含沙量进行检测,将获取的检测值进行平均,获取含沙量Sl;通过检测仪器在检测含沙量的位置获取淤泥沉积量,并获取一周期内的淤泥沉积变化量数据,将获取的检测值进行平均,获取淤泥沉积变化量Jy;

在同一周期内,对航道水下淤泥进行标记,确定该周期内水下淤泥的位移进行平均后,获取淤泥位移Wy;获取当前航道的含沙量Sl、淤泥沉积变化量Jy及淤泥位移Wy,生产水下系数Sx,其中,水下系数Sx生成方法如下:将含沙量Sl、淤泥沉积变化量Jy及淤泥位移Wy进行归一化处理,水下系数Sx计算方式如下:;

其中, , ,且 , , 、 、 为权重, 为常数修正系数,其具体值可由用户调整设置,或者由分析函数拟合生成。

6.根据权利要求1所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:获取生成的水面系数Sm,将生成的水面系数Sm与相应的阈值进行对比,判断生成的水面系数Sm是否在阈值之内;

沿着时间轴,将水面系数Sm上传至服务器中;获取生成的水下系数Sx,将生成的水下系数Sx与相应的阈值进行对比,判断生成的水下系数Sx是否在阈值之内;沿着时间轴,将水下系数Sx上传至服务器中。

7.根据权利要求6所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:获取水面系数Sm及水下系数Sx,通过皮尔逊算法,计算两者之间的相关性,获取相关性系数R;获取水面系数Sm及水下系数Sx,将水面系数Sm及水下系数Sx相关联,生成修正因子K,以修正因子K对水下地形变化进行修正;修正因子K的计算方法如下:;

其中,所述K为相关性权重,其为水面系数Sm及水下系数Sx之间的相关性系数。

8.根据权利要求7所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:通过水下地形数学模型,获取指定位置上的地形数据Tx,并以水下地形数学模型获取到下一时刻的预测水下地形值B;获取通过图像识别获取到的水下地形值,依据线性回归法,预测下一时刻的预测水下地形值A;接收水下地形值A及水下地形值B,将两个预测值进行关联,获取标准地形预测值。

9.根据权利要求1所述的一种航道水下地形变化分析方法,其特征在于:依据水下地形数学模型获取到两个相邻的水下地形拟合值: 、 ;

依据线性回归法获取到两个相邻的水下地形预测值: 、 ;将两者相关联并进行关联,形成标准地形预测值Tx,其关联方法符合如下公式:;

其中, , ,且 1,以 对乘潮水位进行表征,表

征方式如下:

其中, 为权重,其具体值可由用户调整设置。

10.一种航道水下地形变化分析系统及方法,其特征在于:包括:监测模块(10),沿着航道的延伸方向进行监测后获取监测数据,并将获取到监测数据存储;

数学建模单元(20),基于航道水下地形成像建立图像数据库,并以函数进行拟合;

数据计算单元(30),基于获取的数据,对水流数据及淤积数据进行计算,获取测量值;

分析模块(40),获取水面系数Sm及水下系数Sx,综合分析后获取相关系数R;并确定修正因子K;

修正模块(50),基于当前的地形系数,计算出下一个时刻数据,对基于图像获取地形变化,进行修正,获取修正值,以修正值对下一时刻的地形数据进行表征;

预测模块(60),获取修正因子K,以修正因子K对标准地形预测值Tx进行修正,获取到下一周期的当前位置的地形数据TX;

依据线性回归法,获取下一时刻的水面系数Sm及水下系数Sx,进而确定下一时刻的修正因子 ,其中,所述修正方法如下:;

TX为当前位置的下一刻的地形数据的预测值,获取和汇集地形数据TX,对航道的水下地形形成表征;其中,F为修正因子; 为综合预测值。