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申请/专利权人：双龙软创(深圳)科技有限公司

摘要：本发明属于人工智能技术领域，公开了一种海基钢结构的安全监测方法和装置，其中，通过基于随机森林修正海基钢结构有限元模型，相较于传统的海洋平台模型修正方法，提高了海基钢结构有限元模型的处理速度和处理精度。通过将有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和虚拟布设点的应力应变数据作为机器学习训练数据，从而可以学习到实际布设点应力应变数据和虚拟布设点应力应变数据之间的映射规律，即得到将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法，这样可以利用海上应力应变数据预测海下应力应变数据，海下无需再布设应力应变传感器，降低施工难度。

主权项：1.一种海基钢结构的安全监测方法，其特征在于，所述海基钢结构上有多个实际布设点和多个虚拟布设点，所述实际布设点是海上的布设点，所述虚拟布设点是海下的关键点，每个所述实际布设点上均安装有应力应变传感器，所述方法包括：构建基于随机森林修正的海基钢结构有限元模型；获取海基钢结构有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据；基于所述海基钢结构有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据，通过机器学习方法获得将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法；将所述将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法作为第一映射方法；获取应力应变传感器的数据，作为实际布设点实际的应力应变数据；基于所述实际布设点实际的应力应变数据，通过所述第一映射方法预测虚拟布设点的应力应变数据；基于所述实际布设点实际的应力应变数据和预测得到的虚拟布设点的应力应变数据进行海基钢结构的疲劳分析；所述基于所述海基钢结构有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据，通过机器学习方法获得将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法的步骤包括：基于所述海基钢结构有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据，通过多层感知机、多元线性回归、K最近邻、决策树回归、随机森林回归、支持向量回归中的任意一种获得将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法；所述基于所述实际布设点实际的应力应变数据，通过所述第一映射方法预测虚拟布设点的应力应变数据的步骤之前，还包括：将实际布设点分为第一布设点集合和第二布设点集合；获取第一布设点集合实际的应力应变数据以及第二布设点集合实际的应力应变数据；基于所述第一布设点集合实际的应力应变数据，通过第一映射方法获得第二布设点集合预测的应力应变数据；将所述第二布设点集合实际的应力应变数据和所述第二布设点集合预测的应力应变数据进行比较；若比较结果不在预设偏差范围内，利用所述实际布设点实际的应力应变数据对所述第一映射方法进行修正，直至比较结果在预设的偏差范围内；若比较结果在预设的偏差范围内，则基于所述实际布设点实际的应力应变数据，通过所述第一映射方法预测虚拟布设点的应力应变数据；所述构建基于随机森林修正的海基钢结构有限元模型的步骤包括：构建海基钢结构初始有限元模型；选取有限元模型的多个修正参数；基于所述多个修正参数，通过均匀设计方法和pearson相关系数构建训练样本集；其中，每一对训练样本包括结构特征量和修正参数；将结构特征参量作为输入，修正参数作为输出，利用训练样本集训练随机森林网络，并获取训练后的随机森林网络；获取实测振动数据，基于所述实测振动数据，通过随机子空间识别结构的固有频率，作为实测固有频率；将所述实测固有频率输入到所述训练后的随机森林网络中，获得预测的修正参数；将所述预测的修正参数输入到所述海基钢结构初始有限元模型中计算固有频率；将所述实测固有频率和计算得到的固有频率进行比较，若比较结果不满足预设精度要求，则增加样本数量并重新展开训练直至所述比较结果满足精度要求，得到所述基于随机森林修正的海基钢结构有限元模型；所述基于所述多个修正参数，通过均匀设计方法和pearson相关系数构建训练样本集的步骤包括：基于所述多个修正参数，通过均匀设计方法和pearson相关系数建立第一样本集；将排除泊松比后的第一样本集作为第二样本集；对所述第二样本集中的数据进行归一化处理，将归一化处理后的样本集作为所述训练样本集；所述基于所述海基钢结构有限元模型仿真生成的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据，通过机器学习方法获得将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法的步骤包括：画出应力应变传感器和实际布设点的热力图；通过热力图找出相关系数大的实际布设点的应力应变数据；利用所述相关系数大的实际布设点的应力应变数据和所述海基钢结构有限元模型仿真生成的虚拟布设点的应力应变数据，通过机器学习方法获得将实际布设点应力应变数据映射到虚拟布设点应力应变数据的方法。

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