[發(fā)明專利]一種用于風電場運行道路的選線系統(tǒng)及選線方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711282018.5
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108062438B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張越;牛清華;謝瀟;王鴻田;王乾坤;朱慶;許洪基
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天潤新能投資有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06Q10/047;G06Q50/06
• 代理公司: 北京方政衛(wèi)士專利代理事務所(普通合伙) 16080
• 代理人: 何毅

本發(fā)明提供一種風電場運行道路的選線系統(tǒng)，包括：(1)數(shù)據(jù)采集器，用于采集地理場景的完備三維地形數(shù)據(jù)；(2)數(shù)字地形模型生成器，建立三維場模型；(3)交互設(shè)備，提供運行道路路寬、坡度、轉(zhuǎn)彎半徑閾值、各個風機機位、升壓站位置的輸入作為約束條件，選定主要進場干線；(4)施工量計算器；(5)路徑規(guī)劃器，基于A*尋徑算法，綜合距離最短、坡度最優(yōu)、填挖方最少三個參數(shù)，用最小平均距離算法，尋徑中規(guī)避超過路寬、坡度和/或轉(zhuǎn)彎半徑閾值的彎道，選取符合路寬、坡度要求、彎道最少、且將各個風機機位、升壓站與主要進場干線連接路線最短的線路；(6)顯示器及接口，顯示并導出二維施工圖。還公開了相應的選線方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風電開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是風力發(fā)電行業(yè)風電場道路建設(shè)領(lǐng)域，屬于風電市場精益開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風電場是風電企業(yè)的基本運行管理單位，風電場的運行管理直接影響風電企業(yè)的效益。隨著各風電企業(yè)裝機容量的不斷擴展，風電場數(shù)量的不斷增加，原有的風電場諸如被動型、間斷型和粗放型運維方式已經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃印⒊掷m(xù)和精益化運維方式。在轉(zhuǎn)變過程中，各具特色的數(shù)字化風電場概念被提出，并建立了一些示范工程，取得了一定的創(chuàng)新和效果，然而，這些數(shù)字化風電場都是側(cè)重于風電場側(cè)的風機監(jiān)控、運維和檢修方面，更多的是實現(xiàn)對風電機組的自動化管控，而在風電項目開發(fā)初期的一些很重要的步驟關(guān)注不多，從而帶來更多的風電項目風險和項目實施的實際難度。

如風電場道路的選線，是開發(fā)流程中很重要的一個環(huán)節(jié)。風電場道路分為永久道路和臨時道路兩部分。臨時道路主要供施工期間風電機組等大件設(shè)備運輸和吊裝機械轉(zhuǎn)場之用。永久道路又稱作運行檢修道路,作為風電場運行期間巡場檢修之用。風電場運行道路的主要作用是將各個風機機位、升壓站與主要進場干線連接起來，滿足風電場檢修期間交通運輸?shù)男枨蟆榱私档惋L電場道路建設(shè)費用，前期的建設(shè)施工道路如果能做到后期永久道路的安全、適用，并且兼顧風電機組設(shè)備、大件運輸車輛及道路設(shè)計三方面因素的綜合考慮，則是最佳方案。目前還沒有開展這方面的綜合研究，現(xiàn)在風電場運行道路最為常見的尋路算法是A*算法。A*算法與狀態(tài)空間搜索結(jié)合的相當緊密。狀態(tài)空間搜索，就是將問題求解的過程表現(xiàn)為從初始狀態(tài)到目標狀態(tài)尋找這個路徑的過程，通俗的說就是在解一個問題的時候找到一條解題過程可以從求解的開始到問題的結(jié)束。由于求解過程中求解條件的不確定與不完備性使得問題的求解過沖中的分支有很多，這就產(chǎn)生了多條求解的路徑，這些路徑過程一個圖這個圖就是狀態(tài)空間。問題的求解時機上就是在這個圖中找個一個路徑可以從開始到結(jié)束，這個過程就是狀態(tài)空間搜索。常用的狀態(tài)空間搜索有深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先，廣度優(yōu)先是從初始狀態(tài)一層一層的向下找，直到找到結(jié)果目標為止，深度優(yōu)先是按照一定的順序先查找完一個分支再查找另一個分支，直到找到目標結(jié)果為止。這兩種搜索方法有的很大缺陷是它們都是在一個給定的狀態(tài)空間中窮舉，這在狀態(tài)空間不大的情況下是很適合的算法，但是當空間很大并且不可預測的情況下就不可取，這兩種算法的效率太低甚至有時是無法完成，所以要用到另一種算法，即啟發(fā)式搜索。啟發(fā)式搜索就是在狀態(tài)空間中對每一個搜索為止進行評估，直到找到最好的為止，再從這個位置進行搜索直到目標位置為止，在啟發(fā)式搜索中對為止的評估是十分重要的，采用不同的估價可能有不同的結(jié)果。啟發(fā)式搜索其實也有很多算法，比如局部擇優(yōu)搜索，最好優(yōu)先搜索，A*等，這些算法在目前風電場運行道路選線過程中都有所涉及，這些算法都啟用了啟發(fā)函數(shù)，但在具體的選取最佳搜索節(jié)點時的策略不同。比如局部擇優(yōu)算法就是在搜索的過程中選取了最佳節(jié)點候舍棄了其他的兄弟節(jié)點，父親節(jié)點并且一直搜索下去。這種搜索結(jié)果很明顯，由于舍棄了其他的節(jié)點因此可能也把最佳的節(jié)點舍去。A*算法在搜索的時候并沒有舍去節(jié)點，除非該節(jié)點是死節(jié)點。在每一步的估價中都把當前的節(jié)點和以前的節(jié)點的估價值進行比較從而得到最佳節(jié)點，這樣防止了最佳節(jié)點的丟失。

A*算法屬于一種最好優(yōu)先的算法，然而由于其加上了一些特定的約束條件，而如果希望用最快的方法求解出風電場狀態(tài)空間搜索的最短路徑，該算法就不能完全滿足尋徑要求了。另外，在目前風電場運行道路的設(shè)計過程中，三維地形數(shù)據(jù)的應用較少，而通過計算施工土方量和升壓站位置作為另外的參考要素，由土方量大小的比對以及升壓站位置帶來的距離和經(jīng)濟成本決定道路的選線更未見報道。

發(fā)明內(nèi)容