[发明专利]一种海上浮式系统安全预警方法有效
申请号: | 201911062953.X | 申请日: | 2019-10-31 |
公开(公告)号: | CN110826290B | 公开(公告)日: | 2021-07-20 |
发明(设计)人: | 杜君峰;张德庆;李华军;赵树杰;王洪超;常安腾;胡若彤 | 申请(专利权)人: | 中国海洋大学 |
主分类号: | G06F30/27 | 分类号: | G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/14 |
代理公司: | 青岛汇智海纳知识产权代理有限公司 37335 | 代理人: | 王丹丹 |
地址: | 266101 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 海上 系统安全 预警 方法 | ||
1.一种海上浮式系统安全预警方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、建立海洋环境条件与浮式系统动力响应特征值的数据库;
步骤2、构建浮式系统动力响应预报模型,结合所建立的数据库对该预报模型进行训练,并通过循环优化算法对浮式系统动力响应预报模型网络结构进行优化:
建立动力响应预报模型时,将环境参数作为输入向量,将计算得到的动力响应特征值作为输出向量,具体的动力响应预报模型建立和优化过程如下:
步骤21,对海洋环境参数和动力响应特征值进行归一化处理;
步骤22,建立单隐含层的人工神经网络模型,并对神经网络模型进行训练和验证,相同网络结构下计算多次均方误差取平均值,其中Op为模型输出值,Tp为期望输出值,n为输出值的个数;
步骤23,改变隐含层神经元个数和隐含层的层数,并对神经网络模型进行训练,计算均方误差RMSE的均值,并比较不同网络结构下均方误差的大小,选择均方误差最小的网络结构作为最终浮式系统动力响应预报模型的网络结构;
步骤3、构建海洋环境条件预报模型,获得未来时刻的海洋环境条件,并通过调整输入向量的维度对海洋环境条件预报模型的网络结构进行优化;
步骤4、将预报的未来时刻的海洋环境条件输入到训练完成的动力响应预报模型中,实现浮式系统动力响应统计特征值的超前预报;
步骤5、依据预报的动力响应统计特征值对浮式系统状态进行判断和预警,当动力响应威胁浮式系统安全时发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的海上浮式系统安全预警方法,其特征在于:所述步骤1中,对待预警浮式系统在某海域不同的环境载荷下进行耦合分析,获得动力响应特征值,所述动力响应特征值包括六自由度最大值、六自由度平均值,水平面内的位移最大值、系缆张力响应的最大值、系缆张力响应的平均值,并将环境参数与动力响应特征值进行匹配,建立数据库。
3.根据权利要求1所述的海上浮式系统安全预警方法,其特征在于:所述步骤23中,神经元的个数从4开始改变,每次增加的个数从数组{1,2}中随机抽取一个数字,当均方误差的均值连续两次变大时不再改变神经元个数,而是增加一层隐含层;从最后一层隐含层开始逐渐改变神经元的个数,获得并比较不同层数下的最小的均方误差;重复以上步骤,直至增加一层隐含层后均方误差不再减小。
4.根据权利要求1或3所述的海上浮式系统安全预警方法,其特征在于:所述步骤3中,通过调整输入向量的维度和隐含层层数提高海洋环境条件预报的精度,其中输入向量维度的调整,即w(t)=Ψ(w(t-1),w(t-2),...,w(t-i)),其中,Ψ(·)是非线性自回归函数,i为当前时刻之前的第i步时刻,即当前时刻的时历值共由i个邻近的时刻值决定。
5.根据权利要求4所述的海上浮式系统安全预警方法,其特征在于:所述步骤5中,基于步骤4预报的动力响应统计特征值对浮式系统状态进行判断和预警,如果位移最大值超出该浮式系统所能承受的最大位移或系泊缆的张力低于最小安全系数时发出报警信息,指导工作人员采取相应操作措施以保证浮式系统的安全性。
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