水闸多元数据数字孪生方法及系统与流程

本发明涉及数据分析，尤其涉及一种水闸多元数据数字孪生方法及系统。

背景技术：

1、通过数字孪生技术对水闸多元数据处理是通过引进物联网、人工智能、大数据和大模型等新兴技术，整合和优化管理流程，实现数据的实时采集、分析和应用， 从而提升管理的决策效率和应急响应能力。水闸作为水利工程的重要组成部分，其运行和维护对防洪、灌溉等方面至关重要。然而，传统的水闸管理方法往往数据难以进行集成分析，导致信息孤立，无法全面反映实际情况，并且实时监测和预警能力不足，缺乏智能化的水闸控制手段，从而无法有效整合和利用多源数据进行全面的水闸控制管理。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种水闸多元数据数字孪生方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种水闸多元数据数字孪生方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：获取蓄洪工程分析区域数据；根据物联网监测设备对蓄洪工程分析区域数据进行局部蓄洪环境多元数据采集，以生成局部蓄洪环境多元数据；基于局部蓄洪环境多元数据进行全局蓄洪环境多元数据分析，生成全局蓄洪环境多元数据；

4、步骤s2：利用gis技术对蓄洪工程分析区域数据进行蓄洪地形dem数据采集，生成蓄洪工程dem数据；根据蓄洪工程分析区域数据进行蓄洪地形全景影像分析，生成蓄洪地形全景影像数据；基于蓄洪工程dem数据以及蓄洪地形全景影像数据构建蓄洪地形三维模型；

5、步骤s3：将全局蓄洪环境多元数据映射至蓄洪地形三维模型进行蓄洪工程数字孪生建模处理，以构建蓄洪工程数字化模型；

6、步骤s4：获取水闸结构参数以及水闸plc控制传输接口；根据水闸plc控制传输接口进行水闸交互控制参数采集，生成水闸交互控制参数；基于水闸结构参数以及水闸交互控制参数构建水闸三维仿真模型；将水闸三维仿真模型映射至蓄洪工程数字化模型进行蓄洪水闸数字孪生建模处理，以构建蓄洪水闸数字化模型；

7、步骤s5：根据蓄洪水闸数字化模型进行蓄洪水闸数字化预演数据采集，生成蓄洪水闸数字化预演数据；基于蓄洪水闸数字化预演数据进行蓄洪水闸边界感知预演特征分析，生成蓄洪水闸边界感知预演特征数据；

8、步骤s6：根据蓄洪水闸边界感知预演特征数据进行蓄洪水闸边界感知异常数据分析，生成蓄洪水闸边界感知异常数据；根据蓄洪水闸边界感知异常数据进行蓄洪水闸边界感知异常时的水闸调节控制参数分析，以得到水闸调节控制参数；基于蓄洪水闸边界感知异常数据以及水闸调节控制参数构建水闸自适应控制决策树模型；根据水闸自适应控制决策树模型构建水闸智能控制引擎，通过水闸智能控制引擎对蓄洪水闸数字化模型执行蓄洪水闸智能控制作业。

9、本发明根据物联网监测设备对蓄洪工程分析区域数据进行局部蓄洪环境多元数据采集，实现多源数据的集成，有效克服信息孤立的问题，保证数据的全面性和准确性，提高了对蓄洪环境的实时监测能力，能够及时获取和分析蓄洪区域的各种环境数据。基于局部蓄洪环境多元数据进行全局蓄洪环境多元数据分析，从局部蓄洪环境多元数据演化分析，逐步生成全局数据，提供蓄洪环境的水文信息以及外部信息的全局特征，为后续的建模提供坚实的数据基础。利用gis技术构建蓄洪地形三维模型，直观展示蓄洪区域的地形特征，提高了对地形信息的掌握和理解，蓄洪地形三维模型的建立有助于对蓄洪区域进行精细化管理和分析，为优化蓄洪措施提供科学依据，高精度的地形数据和全景影像数据能够支持更加准确的决策制定，提高防洪和灌溉管理的有效性。将多源环境数据和地形模型结合，创建综合性、动态性的蓄洪工程数字化模型，有助于全方位了解蓄洪区域的状况，实现对蓄洪工程的动态监控和模拟，能够及时反映实际情况，进行预警和风险评估，数字化模型提供了一个可视化和可操作的平台，便于对蓄洪工程进行优化和改进，提高管理效率和效果。通过获取详细的结构参数和控制接口，实现水闸的精确控制和模拟，提高了操作的精准性，构建三维仿真模型，能够进行虚拟测试和模拟，提高了控制策略的科学性和有效性，将水闸三维仿真模型与蓄洪工程数字化模型集成，实现数字化地水闸管理仿真控制，提高整体管理效率。根据蓄洪水闸数字化模型进行蓄洪水闸数字化预演数据采集，通过数字化预演，提前模拟和预测蓄洪水闸的运行情况，识别潜在问题，优化控制策略。基于蓄洪水闸数字化预演数据进行蓄洪水闸边界感知预演特征分析，提高了对复杂环境的适应能力和识别能力，为后续的异常检测和控制提供数据支持，从而及时发现潜在的运行风险和问题，提高了系统的安全性和可靠性。根据蓄洪水闸边界感知预演特征数据进行蓄洪水闸边界感知异常数据分析，及时发现并识别异常情况，确保水闸运行的安全和稳定，构建自适应控制决策树模型，用于实现智能化和自适应地水闸控制，提高系统对复杂环境的响应能力。通过智能控制引擎执行智能控制作业，提升了水闸的数字化机智能化的管理和控制水平，确保蓄洪工程的高效运行。

10、本说明书中提供一种水闸多元数据数字孪生系统，用于执行如上述所述的水闸多元数据数字孪生方法，该水闸多元数据数字孪生系统包括：

11、蓄洪环境多元数据分析模块，用于获取蓄洪工程分析区域数据；根据物联网监测设备对蓄洪工程分析区域数据进行局部蓄洪环境多元数据采集，以生成局部蓄洪环境多元数据；基于局部蓄洪环境多元数据进行全局蓄洪环境多元数据分析，生成全局蓄洪环境多元数据；

12、蓄洪地形三维模型构建模块，用于利用gis技术对蓄洪工程分析区域数据进行蓄洪地形dem数据采集，生成蓄洪工程dem数据；根据蓄洪工程分析区域数据进行蓄洪地形全景影像分析，生成蓄洪地形全景影像数据；基于蓄洪工程dem数据以及蓄洪地形全景影像数据构建蓄洪地形三维模型；

13、蓄洪工程数字化模型构建模块，用于将全局蓄洪环境多元数据映射至蓄洪地形三维模型进行蓄洪工程数字孪生建模处理，以构建蓄洪工程数字化模型；

14、蓄洪水闸数字化模型构建模块，用于获取水闸结构参数以及水闸plc控制传输接口；根据水闸plc控制传输接口进行水闸交互控制参数采集，生成水闸交互控制参数；基于水闸结构参数以及水闸交互控制参数构建水闸三维仿真模型；将水闸三维仿真模型映射至蓄洪工程数字化模型进行蓄洪水闸数字孪生建模处理，以构建蓄洪水闸数字化模型；

15、蓄洪水闸边界感知预演特征分析模块，用于根据蓄洪水闸数字化模型进行蓄洪水闸数字化预演数据采集，生成蓄洪水闸数字化预演数据；基于蓄洪水闸数字化预演数据进行蓄洪水闸边界感知预演特征分析，生成蓄洪水闸边界感知预演特征数据；

16、蓄洪水闸智能控制模块，用于根据蓄洪水闸边界感知预演特征数据进行蓄洪水闸边界感知异常数据分析，生成蓄洪水闸边界感知异常数据；根据蓄洪水闸边界感知异常数据进行蓄洪水闸边界感知异常时的水闸调节控制参数分析，以得到水闸调节控制参数；基于蓄洪水闸边界感知异常数据以及水闸调节控制参数构建水闸自适应控制决策树模型；根据水闸自适应控制决策树模型构建水闸智能控制引擎，通过水闸智能控制引擎对蓄洪水闸数字化模型执行蓄洪水闸智能控制作业。

17、本技术有益效果在于，本发明的水闸多元数据数字孪生方法通过物联网监测设备采集蓄洪工程分析区域的多元数据，实现局部和全局蓄洪环境的全面数据整合，克服了传统方法中多源数据难以集成的问题。利用gis技术进行蓄洪地形dem数据采集和全景影像分析，构建蓄洪地形三维模型，结合全局蓄洪环境多元数据，实现对蓄洪环境的实时监测和全方位分析，通过获取水闸结构参数和水闸plc控制传输接口，构建水闸三维仿真模型，并将其映射至蓄洪工程数字化模型，形成完整的蓄洪水闸数字孪生模型，基于蓄洪水闸数字孪生模型进行数字化预演和边界感知预演特征分析，能够及时发现和预防潜在的运行风险，从而进行智能化、自适应的水闸控制。通过构建自适应控制决策树模型和智能控制引擎，针对复杂多变的蓄洪环境，实现水闸的智能控制作业，有效提升了水闸管理的智能化水平，解决了现有技术中水闸控制方式单一、缺乏智能化和自适应控制手段的问题。