一种海上风电运维船靠泊定位方法及系统与流程

1.本发明涉及海上风电技术领域，具体涉及一种海上风电运维船靠泊定位方法及系统。


背景技术：

2.随着电力系统的发展，海上风电机组的数量也逐渐提高。由于海上环境复杂、恶劣，海上风电机组的故障率居高不下，据测算，每台海上风电机组平均每年发生高达40次停机故障，整体故障率约3%。因此，为了对海上风电机组进行维护，需要运维人员频繁搭乘运维船登上风电机组，开展检查、维修等工作。
3.在运维船靠泊风电机组的基础靠船设施进行运维人员转移时，由于风、浪、流等环境载荷作用，运维船的位置会不断发生变化，运维船驾驶员难以准确判断运维船的定位，使运维船难以快速、准确完成靠泊风电机组的基础靠船设施，严重影响运维人员的转移作业效率。极端海况下，运维船的位置剧烈变化，将会导致人员落水等事故发生。
4.因此，目前运维船在靠泊风电机组的基础靠船设施时，运维船驾驶员难以判断运维船定位，安全性低，靠泊效率低，严重影响运维人员的转移作业效率。


技术实现要素：

5.在有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海上风电运维船靠泊定位方法及系统，以解决现有技术中运维船在靠泊风电机组的基础靠船设施时，运维船驾驶员难以判断运维船定位，安全性低，靠泊效率低，严重影响运维人员的转移作业效率的问题。
6.根据本发明实施例的第一方面，提供一种海上风电运维船靠泊定位方法，包括：实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；与所述运维船建立通讯，将所述定位参数发送至所述运维船。
7.优选的，所述将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船，包括：识别所述运维船的图像中预先设定的部位；将所述预先设定的部位分别与预存的不同运维船图像的预先设定的部位做对比；若一致的预先设定的部位数量大于预设数量，则能够判定所述运维船为预存中的同一运维船。
8.优选的，所述根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数，包括：根据所述运维船的图像大小与所述运维船的数据中的实际大小，计算得出所述定
位参数中所述运维船与风电机组靠船柱的距离；根据所述运维船的图像在物屏中的位置，计算得出所述定位参数中所述运维船航行方向；根据所述运维船的图像，计算得出所述定位参数中所述运维船的倾斜角度。
9.优选的，所述计算得出所述定位参数中所述运维船与风电机组靠船柱的距离，包括：根据所述运维船的图像大小、所述运维船的数据中的实际大小和预设的镜头与物屏的距离，计算得出运维船与镜头的距离；根据所述运维船与镜头的距离、镜头与靠船柱的距离，计算得出所述运维船与风电机组靠船柱的距离。
10.优选的，所述计算得出所述定位参数中所述运维船航行方向，包括：根据所述运维船的图像在物屏中的位置，计算得出成像线夹角；根据所述成像线夹角，计算得出成像线与运维船的夹角；根据所述成像线与运维船的夹角，计算得出所述运维船航行方向。
11.优选的，所述计算得出所述定位参数中所述运维船的倾斜角度，包括：从所述运维船的图像中识别所述运维船的横杆；计算得出所述横杆与图像边框的夹角，作为所述运维船的倾斜角度。
12.优选的，在实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像之后，还包括：对所述运维船的图像进行处理，提高图像的分辨率。
13.根据本发明实施例的第二方面，提供一种海上风电运维船靠泊定位系统，包括：图像采集模块，用于实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；图像处理计算模块，用于将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；通讯模块，用于与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。
14.优选的，所述图像采集模块固定在所述风电机组上，至少包括：镜头和物屏，所述镜头用于将所述运维船的图像呈现在物屏上。
15.优选的，所述的系统，还包括：报警模块，用于当所述定位参数受环境影响变化超出预设范围时，提醒运维人员。
16.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：可以理解的是，本发明提供的技术方案，通过实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。可以理解的是，本发明提供的技术方案，能够根据风电机组预设范围内运维船的图像得出该运维船的定位参数，进而能够辅助运维船驾驶员对运维船进行定位，使得安全性增高，提升靠泊效率。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本发明。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
19.图1是根据一示例性实施例示出的一种海上风电运维船靠泊定位方法步骤示意图；图2是根据一示例性实施例示出的计算运维船与靠船柱距离的第一原理图；图3是根据一示例性实施例示出的计算运维船与靠船柱距离的第二原理图；图4是根据一示例性实施例示出的计算运维船航行方向的原理图；图5是根据一示例性实施例示出的计算计算运维船的倾斜角度的原理图；图6是根据一示例性实施例示出的一种海上风电运维船靠泊定位系统示意框图。
具体实施方式
20.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
21.实施例一图1是根据一示例性实施例示出的一种海上风电运维船靠泊定位方法步骤示意图，参见图1，提供一种海上风电运维船靠泊定位方法，包括：步骤s11、实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；步骤s12、将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；步骤s13、若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；步骤s14、与所述运维船建立通讯，将所述定位参数发送至所述运维船。
22.在具体实践中，运维人员需要对海上风电机组进行运行维护，其中，运维人员需要乘坐不同的运维船通过海上航行到达风电机组处，风电机组处设置有靠船柱，运维船驾驶员需要将运维船靠近所述靠船柱，使得运维人员从所述运维船上下到风电机组上，对风电机组进行运行维护。在一般情况下，运维船驾驶员一般通过主观判断，对运维船进行定位，但是，通过主观判断通常存在较大误差，在海上环境较为平缓的情况下，能够顺利使运维船停靠在靠船柱附近。但是，海上环境情况较为复杂，常常由于风、浪、流等环境载荷作用，使得运维船驾驶员掌握不好运维船的定位。
23.在具体应用场景中，应用本实施例提供的海上风电运维船靠泊定位系统，当风电机组出现故障时，运维船驾驶员驾驶运维船出现在风电机组预设范围内时，能够实时的采集到运维船的图像；在获取到该运维船的图像后，首先需要确定该运维船是否与预存中运维船为同一运维船，预先存储有多艘运维船的数据信息，所述运维船的数据信息至少包括船舶名称、运维船三维模型、运维船图片等，通过将该运维船的图像与预存的运维船的数据
信息做对比，能够判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；还预存有每艘运维船的具体数据，能够根据所述运维船的图像与预存的所述运维船的数据，计算得出定位参数，之后，与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。运维船驾驶员便能够根据定位参数，准确的定位到运维船与风电机组所处的相对位置。
24.可以理解的是，本发明提供的技术方案，通过实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。可以理解的是，本发明提供的技术方案，能够根据风电机组预设范围内运维船的图像得出该运维船的定位参数，进而能够辅助运维船驾驶员对运维船进行定位，使得安全性增高，提升靠泊效率。
25.需要说明的是，所述将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船，包括：识别所述运维船的图像中预先设定的部位；将所述预先设定的部位分别与预存的不同运维船图像的预先设定的部位做对比；若一致的预先设定的部位数量大于预设数量，则能够判定所述运维船为预存中的同一运维船。
26.在具体实践中，运维船的预先设定的部位包括船前栏杆、船舶驾驶舱、前甲板吊机等，首先要识别出运维船的预先设定的部位，可以识别若干个预先设定的部位依次进行判断。
27.优选的，将所述预先设定的部位分别与预存的不同运维船图像的预先设定的部位做对比，可以为：对比采集到运维船的船前栏杆的颜色和预存的运维船图像中的船前栏杆的颜色是否一致；对比采集到运维船的船前栏杆的横栏杆和竖栏杆的比值与预存的运维船图像中的船前栏杆的横栏杆和竖栏杆的比值是否一致；对比采集到运维船的驾驶舱颜色和预存的运维船图像中的驾驶舱颜色是否一致；对比采集到运维船的驾驶舱高度和宽度的比值和预存的运维船图像中的驾驶舱高度和宽度的比值是否一致；对比采集到运维船的前甲板吊机的颜色和预存的运维船图像中的前甲板吊机的颜色是否一致；对比采集到运维船的前甲板吊机的高度和宽度的比值和预存的运维船图像中的前甲板吊机的高度和宽度的比值是否一致。
28.优选的，运维船上还可以设置有登乘廊桥，可以对比采集到运维船的登乘廊桥是否与预存的运维船图像中的登乘廊桥一致，所述登乘廊桥用于辅助运维人员从运维船登上风电机组。所述登乘廊桥也可以为其他具有运动补偿功能的设备。
29.优选的，若识别出运维船上存在登乘廊桥或其他具有运动补偿功能的设备，则该方法通过将定位参数发送至运维船，能够辅助驾驶员对登乘廊桥或其他具有运动补偿功能的设备的控制决策。
30.通过对比分析，若有三条及以上信息一致，则能够判定采集到的运维船与正在对比的运维船为同一艘运维船。
31.在某一应用场景下，预存有三艘运维船的图像信息，进而，能够将采集到的运维船
图像分别与该三艘运维船信息进行比较，从而确定采集到的运维船为预存的三艘运维船中的哪艘运维船。
32.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够精准的确定出采集到的运维船是否为预存中的同一运维船，为之后的计算提供基础，使得最终计算出的定位参数更加准确。
33.需要说明的是，所述根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数，包括：根据所述运维船的图像大小与所述运维船的数据中的实际大小，计算得出所述定位参数中所述运维船与风电机组靠船柱的距离；根据所述运维船的图像在物屏中的位置，计算得出所述定位参数中所述运维船航行方向；根据所述运维船的图像，计算得出所述定位参数中所述运维船的倾斜角度。
34.在具体实践中，定位参数至少包括所述运维船与风电机组靠船柱的距离、所述运维船航行方向、所述运维船的倾斜角度，运维船驾驶员能够根据上述三种定位参数，确定运维船当前所处的状态，进而控制运维船安全且有效率的靠近风电机组靠船柱。所述运维船与风电机组靠船柱的距离能够保证运维船驾驶员能够清楚的了解运维船与风电机组靠船柱的距离，而运维船航行的方向能够帮助驾驶员判别运维船的朝向，运维船驾驶员能够根据这两项参数，判断出运维船是否正在靠近风电机组，以及与风电机组的距离，而运维船的倾斜角度能够帮助驾驶员判断出当前运维船的状态，若倾斜角度变化过大，则说明运维船所处的状态比较危险，驾驶员能够及时调整驾驶策略，减小出现安全问题的概率。优选的，为了使计算结果更加精确，还预存有风电机组靠船柱的三维模型。
35.需要说明的是，参见图2、图3，所述计算得出所述定位参数中所述运维船与风电机组靠船柱的距离，包括：根据所述运维船的图像大小、所述运维船的数据中的实际大小和预设的镜头与物屏的距离，计算得出运维船与镜头的距离；根据所述运维船与镜头的距离、镜头与靠船柱的距离，计算得出所述运维船与风电机组靠船柱的距离。
36.在具体实践中，可以根据运维船在物屏上成像的大小，即运维船的图像大小h1或h2，实际大小h，镜头与物屏的距离l，可以计算出运维船在位置1或者位置2处运维船与镜头的距离l1或l2，通过下式计算得出：h2
×
l2=h1
×
l1＝h
×
l进一步的，假设目前运维船处于位置2，将镜头与靠船柱的距离设置为l1，镜头与靠船柱的距离已知且已经预存，则能够计算出运维船与风电机组靠船柱的距离，通过l3=l2-l1计算得出。
37.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够精准的计算出运维船与风电机组靠船柱的距离，使得驾驶员能够清晰的运维船与风电机组靠船柱的距离，进而对运维船做出控制。
38.需要说明的是，参见图4，所述计算得出所述定位参数中所述运维船航行方向，包括：根据所述运维船的图像在物屏中的位置，计算得出成像线夹角；
根据所述成像线夹角，计算得出成像线与运维船的夹角；根据所述成像线与运维船的夹角，计算得出所述运维船航行方向。
39.在具体实践中，运维船进入风电机组预设范围内时，镜头能够自动采集到运维船图像，并将运维船图像呈现在物屏上，根据运维船在物屏的成像位置，可以得知成像线与物屏的夹角a1、a2，通过三角形内角和为180度，可以计算出成像线夹角a3，由于a3与a4为对顶角，可以计算出成像线夹角a4，由于l1和l2相等，则图4右侧三角形为等腰三角形，可以计算出成像线与运维船的夹角a5、a6；黑色虚线为与物屏平行的辅助线，通过成像线与运维船的夹角a5，可以计算出角a7，进而能够得出所述运维船航行方向。
40.优选的，若出现镜头采集到运维船的角度不满足上述计算条件的情况，所述镜头可以通过旋转角度，实现自调节，以能够实现对运维船航行方向的计算。
41.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够精确且快速的计算出运维船的航行方向，为运维船驾驶员提供辅助。
42.需要说明的是，所述计算得出所述定位参数中所述运维船的倾斜角度，包括：从所述运维船的图像中识别所述运维船的横杆；计算得出所述横杆与图像边框的夹角，作为所述运维船的倾斜角度。
43.在具体实践中，由于海上情况较为复杂，运维船在海上航行时，会出现船身倾斜的现象，本实施例提供的技术方案，能够通过运维船的图像，识别出运维船的横杆，如图5所示，图5左侧识别出的横栏杆与边框的夹角为0，则能够判断出运维船倾斜的角度为0，图5右侧识别出的横栏杆与边框的夹角为a1，则能够判断出运维船倾斜的角度为a1。
44.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够判断出运维船的倾斜角度，进而辅助驾驶员判断当前运维船所处的状态。
45.需要说明的是，在实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像之后，还包括：对所述运维船的图像进行处理，提高图像的分辨率。
46.在具体实践中，实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像往往较为模糊，为了能够使得计算结果更加精确，可以对图像进行处理，生成高分辨率的图像，将该图像用作后续的计算，能够使得计算结果更加精确。
47.实施例二图6是根据一示例性实施例示出的一种海上风电运维船靠泊定位系统示意框图，提供一种海上风电运维船靠泊定位系统，包括：图像采集模块101，用于实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；图像处理计算模块102，用于将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；通讯模块103，用于与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。
48.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过图像采集模块101实时采集获取风电机组预设范围内运维船的图像；通过图像处理计算模块102将所述运维船的图像与预存的不同运维船图像做对比，判断所述运维船是否为预存中的同一运维船；若是，则基于判断出的所述运维船，从预存的运维船数据库中获取所述运维船的数据，根据所述运维船的图
像与所述运维船的数据，计算得出定位参数；通过通讯模块103与所述运维船建立通讯，发送所述定位参数至所述运维船。可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够根据风电机组预设范围内运维船的图像得出该运维船的定位参数，进而能够辅助运维船驾驶员对运维船进行定位，使得安全性增高，提升靠泊效率。
49.需要说明的是，所述图像采集模块101固定在所述风电机组上，至少包括：镜头和物屏，所述镜头用于将所述运维船的图像呈现在物屏上。
50.在具体实践中，图像采集模块101需要固定在风电机组上，能够更加方便的采集到靠近风电机组预设范围内的运维船；图像采集模块101至少包含镜头和物屏，所述镜头用于将所述运维船的图像呈现在物屏上。
51.优选的，所述图像采集模块101能够对风电机组周围的全部角度进行采集，可以通过安装多个镜头与物屏的组合来实现，或者，能够使得镜头与物屏的组合转动预设角度，来实现对风电机组周围的全部角度进行采集。
52.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够使图像采集模块101准确的采集到所述运维船的图像。
53.需要说明的是，所述的系统，还包括：报警模块，用于当所述定位参数受环境影响变化超出预设范围时，提醒运维人员。
54.在具体实践中，海上情况较为复杂，海上环境多变，当海上风电运维船靠泊定位系统在上一次检测到的定位参数与下次检测到的定位参数的变化范围超出预设范围时，则会及时报警，以提醒运维人员，保障运维人员的安全。例如，运维船很可能会出现船体位置变化过快、船体航行方向变化过快、船体倾斜角度较大等情况，如果运维人员不能及时掌握这些变化的信息，则很有可能会出现安全问题。
55.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够判断出定位参数受环境影响变化是否超出预设范围，若超出，则立即报警，提醒运维人员，防止运维人员出现误判，增加运维人员在对风电机组进行运行维护时的安全性。
56.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
57.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
58.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
59.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场
可编程门阵列（fpga）等。
60.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
61.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
62.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。