[发明专利]一种用于风电场建设施工道路的选线系统及选线方法

说明书

本发明提供一种风电场建设施工道路的选线系统，包括：(1)数据采集器，采集地理场景的完备三维地形数据；(2)数字地形模型生成器，建立风电场三维场模型；(3)路径规划器，基于A*寻径算法，自适应的生成成本最优、坡度符合要求而距离最短的线路设计方案；(4)升压站位置计算器，计算通达各风机位点的平均最短距离，应用最小平均距离算法确定升压站的最优选址；(5)施工量计算器，风电建设过程中道路及升压站施工工程量的智能计算；(6)交互设备，运输道路路宽、坡度以及转弯半径阈值的交互式输入作为约束条件，选取符合路宽和坡度要求以及弯道最少的设计线路；(7)显示器及接口，显示施工图并导出。还公开了相应的选线方法。

技术领域

本发明涉及一种风电开发技术领域，特别是风力发电行业风电场道路建设施工领域，属于风电市场精益开发技术领域。

背景技术

风电场是风电企业的基本运行管理单位，风电场的运行管理直接影响风电企业的效益。随着各风电企业装机容量的不断扩展，风电场数量的不断增加，原有的风电场诸如被动型、间断型和粗放型运维方式已经慢慢转变为主动、持续和精益化运维方式。在转变过程中，各具特色的数字化风电场概念被提出，并建立了一些示范工程，取得了一定的创新和效果，然而，这些数字化风电场都是侧重于风电场侧的风机监控、运维和检修方面，更多的是实现对风电机组的自动化管控，而在风电项目开发初期的一些很重要的步骤关注不多，从而带来更多的风电项目风险和项目实施的实际难度。

如风电场建设施工道路的选线，是开发流程中很重要的一个环节。施工道路又成为临时道路，风电场施工安装阶段,临时道路主要供运输风电机组设备的车辆、材料运输车辆以及吊装机械通行。现在风电场建设施工道路最为常见的寻路算法是A＊算法。A＊算法与状态空间搜索结合的相当紧密。状态空间搜索，就是将问题求解的过程表现为从初始状态到目标状态寻找这个路径的过程，通俗的说就是在解一个问题的时候找到一条解题过程可以从求解的开始到问题的结束。由于求解过程中求解条件的不确定与不完备性使得问题的求解过冲中的分支有很多，这就产生了多条求解的路径，这些路径过程一个图这个图就是状态空间。问题的求解时机上就是在这个图中找个一个路径可以从开始到结束，这个过程就是状态空间搜索。常用的状态空间搜索有深度优先和广度优先，广度优先是从初始状态一层一层的向下找，直到找到结果目标为止，深度优先是按照一定的顺序先查找完一个分支再查找另一个分支，直到找到目标结果为止。这两种搜索方法有的很大缺陷是它们都是在一个给定的状态空间中穷举，这在状态空间不大的情况下是很适合的算法，但是当空间很大并且不可预测的情况下就不可取，这两种算法的效率太低甚至有时是无法完成，所以要用到另一种算法，即启发式搜索。启发式搜索就是在状态空间中对每一个搜索为止进行评估，直到找到最好的为止，再从这个位置进行搜索直到目标位置为止，在启发式搜索中对为止的评估是十分重要的，采用不同的估价可能有不同的结果。启发式搜索其实也有很多算法，比如局部择优搜索，最好优先搜索，A＊等，这些算法在目前风电场建设施工道路选线过程中都有所涉及，这些算法都启用了启发函数，但在具体的选取最佳搜索节点时的策略不同。比如局部择优算法就是在搜索的过程中选取了最佳节点候舍弃了其他的兄弟节点，父亲节点并且一直搜索下去。这种搜索结果很明显，由于舍弃了其他的节点因此可能也把最佳的节点舍去。A＊算法在搜索的时候并没有舍去节点，除非该节点是死节点。在每一步的估价中都把当前的节点和以前的节点的估价值进行比较从而得到最佳节点，这样防止了最佳节点的丢失。

A＊算法属于一种最好优先的算法，然而由于其加上了一些特定的约束条件，而如果希望用最快的方法求解出风电场状态空间搜索的最短路径，该算法就不能完全满足寻径要求了。另外，在目前风电场建设施工道路的设计过程中，三维地形数据的应用较少，而通过计算施工土方量和升压站位置作为另外的参考要素，由土方量大小的比对以及升压站位置带来的距离和经济成本决定道路的选线更未见报道。

发明内容