本技術(shù)涉及電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，尤其涉及一種柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、?柔性光伏支架是一種基于張力結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、以拉索作為組件支撐構(gòu)件形成的大跨度光伏組件支撐結(jié)構(gòu)。?它與傳統(tǒng)的剛性支架相比，具有“大跨度、高凈空、長(zhǎng)列距”的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得柔性支架能夠適應(yīng)更為復(fù)雜和多樣的安裝環(huán)境。?柔性光伏支架的結(jié)構(gòu)采用兩端固定點(diǎn)之間張拉預(yù)應(yīng)力的弦索（鋼絲繩），兩端固定點(diǎn)采用剛性結(jié)構(gòu)及外側(cè)斜拉鋼絞線的形式提供支撐力，可實(shí)現(xiàn)10~30?m的大跨度，適應(yīng)如山地起伏和植被增加等情況，只需在合適的位置設(shè)置基礎(chǔ)并張緊預(yù)應(yīng)力鋼絞線或鋼絲繩即可，在水位保持不變的條件下，可在湖泊和魚(yú)塘中實(shí)現(xiàn)剛性柱、基礎(chǔ)和柔性支撐的構(gòu)造。

2、主流的?柔性光伏支架為單層懸索結(jié)構(gòu)、雙層索桁架結(jié)構(gòu)、魚(yú)腹式索桁架結(jié)構(gòu)、張弦結(jié)構(gòu)。其中，由于單層懸索結(jié)構(gòu)的安裝簡(jiǎn)便、易于后續(xù)維護(hù)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，單層懸索結(jié)構(gòu)一般由梁柱組成的主鋼架、斜拉、索體等主要構(gòu)件組成，索體為兩道平行于組件平面的拉索，使用索體代替一般受拉構(gòu)件，組件支承索張拉完成后經(jīng)由鋼梁端部的錨具固定，通過(guò)張拉設(shè)備使支承索獲得應(yīng)力剛度，用于支承組件，依靠端部斜拉形成自平衡體系。

3、由于柔性光伏支架技術(shù)在十幾年前才開(kāi)始出現(xiàn)，早期由于技術(shù)、材料限制，使得柔性光伏支架相關(guān)技術(shù)起步較晚，市場(chǎng)發(fā)展較為緩慢，目前對(duì)于?柔性光伏支架的研發(fā)還處于硬件設(shè)計(jì)和優(yōu)化階段，對(duì)于的柔性光伏支架監(jiān)測(cè)預(yù)警較為欠缺，對(duì)于柔性光伏支架的監(jiān)測(cè)和運(yùn)維通常通過(guò)人工巡檢或無(wú)人機(jī)巡檢等現(xiàn)場(chǎng)人工監(jiān)測(cè)手段，具體通過(guò)工作人員或無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)查看柔性光伏支架并產(chǎn)生人為判斷，從而存在主觀因素和人為誤差，而且前述的監(jiān)測(cè)方法需要在柔性光伏支架產(chǎn)生明顯外觀損傷或損壞，才能現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)柔性光伏支架出現(xiàn)故障，且人工巡檢往往需要在損傷或損壞已經(jīng)發(fā)生后才能得到巡檢結(jié)論，存在滯后性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中柔性光伏支架的監(jiān)測(cè)手段欠缺、人工監(jiān)測(cè)具有主觀誤差且滯后的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：

3、一種柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警方法，所述柔性光伏支架包括至少兩個(gè)固定于地面的鋼梁架、搭設(shè)于相鄰的鋼梁架上且相互異面的上弦索和下弦索、安裝于所述上弦索和所述下弦索上的若干個(gè)光伏板，所述抗風(fēng)預(yù)警方法包括：

4、步驟s1，在虛擬場(chǎng)景中構(gòu)建所述柔性光伏支架所在區(qū)域的物理模型，并將所述上弦索和所述下弦索，以及所有鋼梁架和所有光伏板輸入至所述物理模型中；

5、步驟s2，在所述物理模型中將每個(gè)光伏板等效為兩個(gè)具有預(yù)設(shè)電量且極性相同的第一帶電粒子，同一個(gè)光伏板的兩個(gè)第一帶電粒子其中一個(gè)位于所述上弦索、另一個(gè)位于所述下弦索，同時(shí)屏蔽所有第一帶電粒子之間的相互作用力；

6、步驟s3，獲取所述所在區(qū)域的未來(lái)風(fēng)速概率分布；

7、步驟s4，將所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的概率數(shù)值通過(guò)預(yù)設(shè)比例換算為電荷量、并將所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速方向定義為排布方向；

8、步驟s5，在所述排布方向上排布若干列第二帶電粒子，所有第二帶電粒子的列數(shù)與所有第一帶電粒子的個(gè)數(shù)相同，且所有第二帶電粒子的極性與所有第一帶電粒子的極性相同，每列第二帶電粒子分別具有若干個(gè)單一線性排布的第二帶電粒子，同時(shí)屏蔽所有第二帶電粒子之間的相互作用力；

9、步驟s6，以所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速定義為所有第二帶電粒子的速度；

10、步驟s7，基于所有第二帶電粒子的速度驅(qū)動(dòng)所有第二帶電粒子向所有第一帶電粒子運(yùn)動(dòng)，并獲取所述上弦索的第一合力最大值以及所述下弦索的第二合力最大值；

11、步驟s8，分別判斷所述第一合力最大值與所述第二合力最大值是否超過(guò)預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，若所述第一合力最大值與所述第二合力最大值中的一個(gè)超過(guò)所述預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，則執(zhí)行步驟s9；

12、步驟s9，生成風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)并發(fā)送至外部接收端。

13、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3，獲取所述所在區(qū)域的未來(lái)風(fēng)速概率分布，包括：

14、步驟s31，獲取所述所在區(qū)域的若干個(gè)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)；

15、步驟s32，對(duì)所有歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理并整合為歸一化數(shù)據(jù)集；

16、步驟s33，將所述歸一化數(shù)據(jù)集按照預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集；

17、步驟s34，定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的拓?fù)潢P(guān)系，所述拓?fù)潢P(guān)系包括依次信號(hào)連接的輸入層、隱含層、輸出層；

18、步驟s35，將所述訓(xùn)練集輸入至所述輸入層，并通過(guò)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行迭代，基于每次迭代分別獲取一次所述驗(yàn)證集與當(dāng)前次的訓(xùn)練結(jié)果的均方根誤差；

19、步驟s36，在迭代完成后，獲取所有均方根誤差中的最小值，并獲取與所述最小值對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練結(jié)果作為預(yù)測(cè)模型；

20、步驟s37，通過(guò)所述預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)預(yù)設(shè)步數(shù)的未來(lái)風(fēng)速數(shù)據(jù)；

21、步驟s38，將所述未來(lái)風(fēng)速數(shù)據(jù)代入雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)并求解所述雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)的參數(shù)，得到所述未來(lái)風(fēng)速概率分布。

22、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)式（1）表征：

23、（1）；

24、其中，為所述預(yù)設(shè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；為所述輸入層且，為所述輸入層的第個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)訓(xùn)練集，為所述輸入層的第個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)到所述隱含層的第個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)的權(quán)重；為連接于所述隱含層的第個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)的偏置；為傳遞函數(shù)，且，角標(biāo)的括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為層數(shù)。

25、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述均方根誤差通過(guò)式（2）表征：

26、（2）；

27、其中，為所述均方根誤差，為所述訓(xùn)練集中所有數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，為第個(gè)訓(xùn)練集的真實(shí)值，為第個(gè)訓(xùn)練集訓(xùn)練完成后的訓(xùn)練結(jié)果。

28、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s38，將所述未來(lái)風(fēng)速數(shù)據(jù)代入雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)并求解所述雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)的參數(shù)，得到所述未來(lái)風(fēng)速概率分布，包括：

29、步驟s381，根據(jù)式（3）定義所述雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)：

30、（3）；

31、其中，為所述雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)，且；為威布爾分布的尺度參數(shù)；為威布爾分布的形狀參數(shù)；為所述未來(lái)風(fēng)速數(shù)據(jù)；

32、步驟s382，根據(jù)式（4）定義所述雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)的概率密度函數(shù)：

33、（4）；

34、其中，為所述概率密度函數(shù)；

35、步驟s383，根據(jù)式（5）定義所述尺度參數(shù)與所述形狀參數(shù)的對(duì)數(shù)似然函數(shù)：

36、（5）；

37、其中，為所述對(duì)數(shù)似然函數(shù)；

38、步驟s384，求解所述對(duì)數(shù)似然函數(shù)得到所述尺度參數(shù)的解以及所述形狀參數(shù)的解；

39、步驟s385，將所述尺度參數(shù)的解以及所述形狀參數(shù)的解分別代入雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)，得到所述未來(lái)風(fēng)速概率分布。

40、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s7，基于所有第二帶電粒子的速度驅(qū)動(dòng)所有第二帶電粒子向所有第一帶電粒子運(yùn)動(dòng)，并獲取所述上弦索的第一合力最大值以及所述下弦索的第二合力最大值，包括：

41、步驟s71，基于當(dāng)前光伏板根據(jù)庫(kù)侖定律計(jì)算兩個(gè)第一帶電粒子分別與位于當(dāng)前光伏板投影范圍內(nèi)的第二帶電粒子的作用力；

42、步驟s72，基于當(dāng)前光伏板將位于所述上弦索的作用力定義為上弦索作用力、將位于所述下弦索的作用力定義為下弦索作用力；

43、步驟s73，加和所有光伏板的上弦索作用力得到所述第一合力最大值；

44、步驟s74，加和所有光伏板的下弦索作用力得到所述第二合力最大值。

45、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s9，生成風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)并發(fā)送至外部接收端，包括：

46、步驟s91，判斷是否為所述第一合力最大值超過(guò)所述預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，若是所述第一合力最大值超過(guò)所述預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，則執(zhí)行步驟s92，若不是所述第一合力最大值超過(guò)所述預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，則執(zhí)行步驟s93；

47、步驟s92，生成上弦索超負(fù)荷預(yù)警信號(hào)，并發(fā)送至外部接收端；

48、步驟s93，生成下弦索超負(fù)荷預(yù)警信號(hào)，并發(fā)送至外部接收端；

49、步驟s94，發(fā)送風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)至外部接收端。

50、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了如下技術(shù)方案：

51、一種柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警裝置，所述抗風(fēng)預(yù)警裝置應(yīng)用于如上述的抗風(fēng)預(yù)警方法，所述抗風(fēng)預(yù)警裝置包括：

52、物理模型構(gòu)建模塊，用于在虛擬場(chǎng)景中構(gòu)建所述柔性光伏支架所在區(qū)域的物理模型，并將所述上弦索和所述下弦索，以及所有鋼梁架和所有光伏板輸入至所述物理模型中；

53、光伏板等效帶電粒子創(chuàng)建模塊，用于將每個(gè)光伏板等效為兩個(gè)具有預(yù)設(shè)電量且極性相同的第一帶電粒子，同一個(gè)光伏板的兩個(gè)第一帶電粒子其中一個(gè)位于所述上弦索、另一個(gè)位于所述下弦索，同時(shí)屏蔽所有第一帶電粒子之間的相互作用力；

54、未來(lái)風(fēng)速概率分布獲取模塊，用于獲取所述所在區(qū)域的未來(lái)風(fēng)速概率分布；

55、風(fēng)等效帶電粒子預(yù)創(chuàng)建模塊，用于將所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的概率數(shù)值通過(guò)預(yù)設(shè)比例換算為電荷量、并將所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速方向定義為排布方向；

56、風(fēng)等效帶電粒子創(chuàng)建模塊，用于在所述排布方向上排布若干列第二帶電粒子，所有第二帶電粒子的列數(shù)與所有第一帶電粒子的個(gè)數(shù)相同，且所有第二帶電粒子的極性與所有第一帶電粒子的極性相同，每列第二帶電粒子分別具有若干個(gè)單一線性排布的第二帶電粒子，同時(shí)屏蔽所有第二帶電粒子之間的相互作用力；

57、風(fēng)等效帶電粒子定義模塊，用于以所述未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速定義為所有第二帶電粒子的速度；

58、帶電粒子模擬模塊，用于基于所有第二帶電粒子的速度驅(qū)動(dòng)所有第二帶電粒子向所有第一帶電粒子運(yùn)動(dòng)，并獲取所述上弦索的第一合力最大值以及所述下弦索的第二合力最大值；

59、預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力判斷模塊，用于分別判斷所述第一合力最大值與所述第二合力最大值是否超過(guò)預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力；

60、風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)生成模塊，用于若所述第一合力最大值與所述第二合力最大值中的一個(gè)超過(guò)所述預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，則生成風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)并發(fā)送至外部接收端。

61、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了如下技術(shù)方案：

62、一種電子設(shè)備，包括處理器，以及與所述處理器耦接的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令；所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的所述程序指令時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警方法。

63、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了如下技術(shù)方案：

64、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)存儲(chǔ)有程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)如上述的柔性光伏支架的抗風(fēng)預(yù)警方法。

65、本技術(shù)通過(guò)在虛擬場(chǎng)景中構(gòu)建柔性光伏支架所在區(qū)域的物理模型，并將上弦索和下弦索，以及所有鋼梁架和所有光伏板輸入至物理模型中；在物理模型中將每個(gè)光伏板等效為兩個(gè)具有預(yù)設(shè)電量且極性相同的第一帶電粒子，同一個(gè)光伏板的兩個(gè)第一帶電粒子其中一個(gè)位于上弦索、另一個(gè)位于下弦索，同時(shí)屏蔽所有第一帶電粒子之間的相互作用力；獲取所在區(qū)域的未來(lái)風(fēng)速概率分布；將未來(lái)風(fēng)速概率分布的概率數(shù)值通過(guò)預(yù)設(shè)比例換算為電荷量、并將未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速方向定義為排布方向；在排布方向上排布若干列第二帶電粒子，所有第二帶電粒子的列數(shù)與所有第一帶電粒子的個(gè)數(shù)相同，且所有第二帶電粒子的極性與所有第一帶電粒子的極性相同，每列第二帶電粒子分別具有若干個(gè)單一線性排布的第二帶電粒子，同時(shí)屏蔽所有第二帶電粒子之間的相互作用力；以未來(lái)風(fēng)速概率分布的風(fēng)速定義為所有第二帶電粒子的速度；基于所有第二帶電粒子的速度驅(qū)動(dòng)所有第二帶電粒子向所有第一帶電粒子運(yùn)動(dòng)，并獲取上弦索的第一合力最大值以及下弦索的第二合力最大值；分別判斷第一合力最大值與第二合力最大值是否超過(guò)預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，若第一合力最大值與第二合力最大值中的一個(gè)超過(guò)預(yù)設(shè)最大拉應(yīng)力，則生成風(fēng)力過(guò)大預(yù)警信號(hào)并發(fā)送至外部接收端。本技術(shù)通過(guò)模擬物理力學(xué)過(guò)程，利用庫(kù)侖定律來(lái)模擬上弦索和下弦索受到來(lái)自風(fēng)力的拉應(yīng)力，同時(shí)還可通過(guò)調(diào)整帶電粒子的電荷量以進(jìn)一步模擬不同風(fēng)力下的拉應(yīng)力，再通過(guò)未來(lái)風(fēng)速概率分布來(lái)預(yù)測(cè)上弦索和下弦索在未來(lái)風(fēng)力下的拉應(yīng)力，進(jìn)而根據(jù)未來(lái)風(fēng)力下的拉應(yīng)力給出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)，從而消除了人工巡檢帶來(lái)的滯后性。