(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111235753.7 (22)申请日 2021.10.2 2 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 付文龙　顾嘉豪　李佰霖　袁朝晖　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人 吴思高 (51)Int.Cl. G06Q 10/00(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 3/00(2006.01) G06T 13/20(2011.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化 方法 (57)摘要 一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化 方法， 包括以下步骤： 步骤S1： 建立设备的三维模 型； 步骤S2： 得出设备的约束矩阵模型； 步骤S3： 设立拆解评价指标； 步骤S4： 确立目标函数并计 算工作量矩阵； 步骤S5： 利用改进的离散鲸鱼算 法求解得出最优拆解序列； 步骤S6： 采用U nity3D 识别序列自动播放拆解动画 。 本发明提出的鲸鱼 算法结合优化启发式变异和往返优化算子， 能够 很好地平衡全局搜索能力和局部搜索能力， 能够 高效解决NP 问题， 而且Unity3D能够凭借功能丰 富的脚本来完成拆解过程的三维可视化， 有助于 提高维修效率。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 114021745 A 2022.02.08 CN 114021745 A 1.一种面向水电站设备的虚拟检修 流程优化方法， 其特 征在于包括以下步骤： 步骤S1： 建立设备的三维模型； 步骤S2： 得 出设备的约束矩阵模型； 步骤S3： 设立拆解评价指标； 步骤S4： 确立目标函数并计算工作量矩阵； 步骤S5： 利用改进的离 散鲸鱼算法求 解得出最优拆解序列； 步骤S6： 采用Un ity3D识别序列自动播 放拆解动画。 2.根据权利要求1所述一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化方法， 其特征在于： 所 述步骤S2中， 设备 的约束矩阵模型 由矩阵C＝[cij]N×N表示， 其中： i， j为拆解零部件节点， N 为节点总数， cij的取值可表示 为： 3.根据权利要求1所述一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化方法， 其特征在于:所 述步骤S3中， 拆解评价指标包括拆解工具改变代价、 拆解方向改变代价和拆解位置改变代 价； 拆解不同零件时， 拆解工具会 随之更换， 在此用矩阵Tij＝[tij]N×N表示拆解零件节点i 和拆解零件节点j之间的工具改变代价， tij可定义为： 零件的拆解方向可以用{+x, ‑x,+y,‑y,+z,‑z}来定义， 矩阵Dij＝[dij]N×N表征零件拆解 方向改变的代价， 如下： 拆解位置改变代价pij表示人员从拆解零件节点i到拆解零件节点j位置变化产生的差 异， 其公式如下 所示： 其中， 零件节点 i的中心坐标为(xi,yi,zi)， 零件节点j的中心坐标为(xj,yj,zj)。 4.根据权利要求1所述一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化方法， 其特征在于:所 述步骤S4中， 先给出一维拆解序列数组ds， 用以表示完成设备检修项目所需要的零件拆解 顺序， 目标函数 可定义为： 其中， k为拆解序列中的零件位置， ds(k)表示第 k个零件的编号， Tds(k),ds(k+1)表示第k个 零件与第k+1个零件之间工具改变的代价；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114021745 A 2将工具改变代价、 位置改变代价和方向改变代价相加， 就是目标函数， 且最终得出的拆 解工作代价越小越好。 5.根据权利要求1所述 一种面向水电站设备的虚拟检修 流程优化方法， 其特 征在于: 所述步骤S5包 含以下步骤： S5.1： 确定拆解节点， 利用分层组合法快速生成初始种群； S5.2： 计算个 体的工作量； S5.3： 确立优先保护约束交叉机制； S5.4： 使用离 散鲸鱼算法从父本中选择个 体并通过交叉生成更优秀的个 体； S5.5： 加入启发式变异和往返优化 算子； S5.6： 判断设置 的迭代次数是否达到最大迭代数， 若没有则返回步骤S5.2； 否则， 输出 工作量最小的拆解序列。 6.根据权利要求5所述 一种面向水电站设备的虚拟检修 流程优化方法， 其特 征在于: 所述步骤S5.4中， 从种群中选择 父本的离 散鲸鱼算法为： 其中， X(t+1)指的就是当前迭代的下一代， 即子代个体， f( ·)是指采用优先保护 交叉 PPX的准则从父本中选择节点并生成子代的拆解序列； 离散鲸鱼算法， 需要确定三个父代个体， 分别是当前迭代中种群适应度值最好、 拆解代 价最小的拆解序列个体X*， 随机选择的个体Xrand， 将种群按照拆解代价由小到大排列的前B 个元胞数组G； 元胞数组G的长度由B决定， B定义如下： 其中： Np表示种群大小， tmax是迭代的最大值， [ ]是小数全部舍去的取整， B是随着迭代 次数的增 加不断减小到1的一个 变量。 7.根据权利要求1所述一种面向水电站设备的虚拟检修流程优化方法， 其特征在于:所 述步骤S6中， 在改进离散鲸鱼算法经过固定的次数迭代之后， 得到一个最优的拆解序列， 采 用Unity3D编辑脚本， 将最优的拆解序列 作为输入， 依次控制模型运动。 8.基于改进的离散鲸鱼算法求解得出最优拆解序列的方法， 其特征在于包括以下步 骤： A1： 确定拆解节点， 利用分层组合法快速生成初始种群； A2： 计算个 体的工作量； A3： 确立优先保护约束交叉机制； A4： 使用鲸鱼算法从父本中选择个 体并通过交叉生成更优秀的个 体； A5： 加入启发式变异和往返优化 算子； A6： 判断设置的迭代次数是否达到最大迭代数， 若没有则返回步骤A2； 否则， 输出工作 量最小的拆解序列。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114021745 A 3