基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法，包括以下步骤：S1、获取地形数据并将地形数据转化为二维数组；S2、依据工程专家经验制定风电场道路工程量计量表，在表中明确各种地形坡度、道路设计宽度下单公里道路的工程量估算值，将单公里道路的工程量估算值乘以施工单价得到道路单位成本；S3、基于道路建设成本的道路自动选线；S4、通过在线路折点前后添加新的转弯点使其转弯半径达到要求；S5、将选线结果加载到数字孪生场景。本发明专利技术大量采用计算机运算代理传统人工进行道路路线规划分析，使整个道路设计过程所需时间大大缩短，整个流程从传统手段需要的几个月，缩短到几十分钟，提升了道路设计的效率。提升了道路设计的效率。提升了道路设计的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法


[0001]本专利技术属于风电开发
，特别涉及一种基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法。

技术介绍

[0002]风电场道路的选线，是开发流程中很重要的一个环节。风电场道路分为永久道路和临时道路两部分。临时道路主要供施工期间风电机组等大件设备运输和吊装机械转场之用。永久道路又称作运行检修道路，作为风电场运行期间巡场检修之用。风电场运行道路的主要作用是将各个风机机位、升压站与主要进场干线连接起来，满足风电场检修期间交通运输的需求。为了降低风电场道路建设费用，前期的建设施工道路如果能做到后期永久道路的安全、适用，并且兼顾风电机组设备、大件运输车辆及道路设计三方面因素的综合考虑，则是最佳方案。
[0003]在传统风电场道路规划中，大多数情况下是专业人员进行人工规划选线，人工道路选线存在以下不足：
[0004](1)人工选线相对于计算机选线效率较低，所需时间较长，在项目初期急需项目建设大概成本估算时无法给出较为准确的道路成本评估数值；
[0005](2)人工选线相对于计算机选线在成本投入上会更大。
[0006]在不多的自动化选线方法中，也是使用最短路径规划等方法进行道路规划。这种自动路径规划存在不足：
[0007](1)传统自动路径规划主要起点到终点的路径规划，没有充分考虑路网，
[0008](2)传统自动路径规划主要考虑路径最短，没有充分考虑道路建设成本。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大量采用计算机运算代理传统人工进行道路路线规划分析，使整个道路设计过程所需时间大大缩短，提升了道路设计的效率的基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法。
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法，包括以下步骤：
[0011]S1、获取地形数据并进行预处理：获取地形数据并将地形数据转化为二维数组，数组中每个元素代表一个地形点，每个元素的数值表示该地形点的高程，每个元素在二维数组中的位置x、y分别代表该地形点的x轴序号和y轴序号；
[0012]S2、依据工程专家经验制定风电场道路工程量计量表，在表中明确各种地形坡度、道路设计宽度下单公里道路的工程量估算值，将单公里道路的工程量估算值乘以施工单价得到道路单位成本；
[0013]S3、基于道路建设成本的道路自动选线，包括以下步骤：
[0014]S31、以风机点位为起点，以固定的步长向周围扩散，并记录扩散时的每条路径以
及其成本，形成风机点位向周围扩散的成本等值线；
[0015]S32、实时判断各风机的最低成本等值线是否相交，等值线圈定的区域视为该成本下的以该风机位置为起点的可达区域，每个风机的可达区域随着成本步长的增加不断的扩大，如果两个风机A、B的可达区域产生了交集，将两个可达区域最先接触的位置视为这两个风机的成本等值线交点，风机A到风机B的成本最优路径为风机A到成本等值线交点的最优路径加上成本等值线交点到风机B的最优路径，将风机AB的路径存入规划路径列表中；
[0016]S33、对所有风机以及升压站进行步骤S31和S32的操作，得到连通所有风机点位与升压站的最优路径，即为选线结果；
[0017]S4、自动选线结果弯道处理：步骤S3生成的路径为折线，通过在线路折点前后添加新的转弯点使其转弯半径达到要求；
[0018]S5、将选线结果加载到数字孪生场景：将S4生成的道路线路加载到数字孪生场景中，并设置道路宽度为设计宽度，对数字孪生地形依据道路线路做填挖处理，在场景中真实展示设计效果。
[0019]所述步骤S31具体实现方法为：在地形栅格图中，以风机点位所在的栅格点位起点向周围8个点进行扩散，即风机点位分别与周围8个点相连，得到8个两点连线的路径，根据二维数组中的元素值得到每个点的高程值，然后通过三角函数计算得到两点连线的坡度和距离；然后根据步骤S2中风电场道路工程量计量表中得到该地形坡度、道路设计宽度下单公里道路的工程量估算值，计算出道路单位成本，将道路单位成本乘以距离得到该扩散路径的总成本；进行多次扩散，将各个方向上总成本相同的点相连，形成成本等值线。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术大量采用计算机运算代理传统人工进行道路路线规划分析，使整个道路设计过程所需时间大大缩短，整个流程从传统手段需要的几个月，缩短到几十分钟，提升了道路设计的效率；
[0022]2、相对于同类路径规划方法，本专利技术不仅考虑的路径最短，更进一步综合考虑了空间距离、坡度、地表土地利用类型等影响道路建设成本的因素，综合计算出建设成本最优的道路线路；
[0023]3、本专利技术引入了数字孪生场景，可直观的展示道路设计结果，并可支持用户对成果进行修改调整。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的道路计算方法的流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。
[0026]如图1所示，本专利技术的一种基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法，包括以下步骤：
[0027]S1、获取地形数据并进行预处理：获取地形数据并将地形数据转化为二维数组，数组中每个元素代表一个地形点，每个元素的数值表示该地形点的高程，每个元素在二维数组中的位置x、y分别代表该地形点的x轴序号和y轴序号(可以以获取的地形数据的边界点
为原点建立二维坐标系)；
[0028]S2、依据对风电场道路建设成本分析，确定风电场道路建设成本额影响因子主要有征地面积、场地平整、开挖土石方量、路基回填方量工程量等，这些因子主要和地形坡度、道路宽度有关，依据工程专家经验制定风电场道路工程量计量表，在表中明确各种地形坡度、道路设计宽度下单公里道路的工程量估算值，将单公里道路的工程量估算值乘以施工单价得到道路单位成本；
[0029]S3、基于道路建设成本的道路自动选线，包括以下步骤：
[0030]S31、以风机点位为起点，以固定的步长向周围扩散，并记录扩散时的每条路径以及其成本，形成风机点位向周围扩散的成本等值线；具体实现方法为：在地形栅格图(即步骤S1中建立的二维坐标系，每个坐标点为一个栅格点，形成地形栅格图)中，以风机点位所在的栅格点位起点向周围8个点进行扩散，即风机点位分别与周围8个点相连，得到8个两点连线的路径，根据二维数组中的元素值得到每个点的高程值，然后通过三角函数计算得到两点连线的坡度和距离；然后根据步骤S2中风电场道路工程量计量表中得到该地形坡度、道路设计宽度(道路设计宽度在本实施例中，8条路径都是相同的)下单公里道路的工程量估算值，计算出道路单位成本，将道路单位成本乘以距离得到该扩散路径的总成本；进行多次扩散，将各个方向上总成本相同的点相连，形成成本等值线。
[0031]S32、实时判断各风机的最低成本等值线是否相交，等值线圈定的区域视为该成本下的以该风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的风电场成本最优的道路规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取地形数据并进行预处理：获取地形数据并将地形数据转化为二维数组，数组中每个元素代表一个地形点，每个元素的数值表示该地形点的高程，每个元素在二维数组中的位置x、y分别代表该地形点的x轴序号和y轴序号；S2、依据工程专家经验制定风电场道路工程量计量表，在表中明确各种地形坡度、道路设计宽度下单公里道路的工程量估算值，将单公里道路的工程量估算值乘以施工单价得到道路单位成本；S3、基于道路建设成本的道路自动选线，包括以下步骤：S31、以风机点位为起点，以固定的步长向周围扩散，并记录扩散时的每条路径以及其成本，形成风机点位向周围扩散的成本等值线；S32、实时判断各风机的最低成本等值线是否相交，等值线圈定的区域视为该成本下的以该风机位置为起点的可达区域，每个风机的可达区域随着成本步长的增加不断的扩大，如果两个风机A、B的可达区域产生了交集，将两个可达区域最先接触的位置视为这两个风机的成本等值线交点，风机A到风机B的成本最优路径为风机A到成本等值线交点的最优路径加上成本等值线交点到风机B的最优路径，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜云晨，魏林，廖闵杰，徐林，杨春，
申请(专利权)人：成都瀚涛天图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：