基于数字孪生的自然灾害应急调度系统技术方案

本发明专利技术公开了基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，涉及数字孪生技术领域。为了解决现有技术中，无法构建统一的应急救援调度平台，导致救援物资分配不均，影响救援方案的实行，无法做到全局指挥的管理体系的问题。基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，包括自然灾害监测平台，用于获取监控环境下的环境数据，对所述自然灾害应急调度系统的数字孪生模型进行实时更新；应急调度平台，用于获取所述自然灾害监测平台的调度方案，基于所述应急调度等级由高到低的顺序先后为每个所述调度方案进行应急设备调度；通过提供全员协同、全局指挥的应急管理体系，提高了应急调度系统的调度效率，节约调度时间，有效提升对系统监管区域的安全监管效力。的安全监管效力。的安全监管效力。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的自然灾害应急调度系统


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，特别涉及基于数字孪生的自然灾害应急调度系统。

技术介绍

[0002]数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生在自然灾害的预测方面广泛应用，目前已有相关专利，比如申请号：CN202210703105.8公开了一种基于数字孪生技术的洪灾应急救援方法及虚拟指挥系统，包括物理场景模块和仿真推演平台，构建了一种虚拟指挥系统框架，该框架主要由物理模块、理论模块、任务编辑器、模型编辑器、驱动引擎、航空器性能评估模块、强化学习模块七大模块组成，七大模块科学合理安排，从而使得指挥决策人员不需要专业的洪灾知识就可以高效地进行应急救援决策，并实时掌握救援情况。
[0003]然而上述专利技术虽然解决了真实的洪灾场景难以复现的问题，但仍存在以下几点问题：
[0004]1、现有技术中，无法依据现场的受灾情况和自然灾害的种类进行对应的救援方案和调度方案的制定，降低了系统的适用范围；
[0005]2、现有技术中，无法构建统一的应急救援调度平台，无法及时了解各设备的使用负荷，导致救援物资分配不均，影响救援方案的实行，无法做到全局指挥的管理体系。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，通过提供全员协同、全局指挥的应急管理体系，提高了应急调度系统的调度效率，节约调度时间，有效提升对系统监管区域的安全监管效力，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，包括：
[0009]自然灾害监测平台，用于：
[0010]获取监控环境下的环境数据，并基于所述环境数据构建自然灾害应急调度系统的数字孪生模型，对所述自然灾害应急调度系统的数字孪生模型进行实时更新；
[0011]基于所述自然灾害应急调度系统的数字孪生模型结合自然环境及其数据进行自然灾害环境的模拟，基于自然灾害环境的模拟结果对环境中建筑和人物进行模拟预演，并基于预演结果匹配相应的调度方案；
[0012]应急调度平台，用于：
[0013]获取所述自然灾害监测平台的调度方案，提取所述调度方案中的应急调度等级，基于所述应急调度等级由高到低的顺序先后为每个所述调度方案进行应急设备调度；
[0014]其中，所述应急设备包括应急指挥终端、应急急救员车辆、应急救援人员和应急救
援物资；
[0015]所述应急指挥终端指挥应急救援人员与应急急救员车辆实施所述调度方案，并在完成调度方案后进行救援信息反馈。
[0016]进一步的，所述自然灾害监测平台，包括：
[0017]数据获取单元，用于获取不少于一个的采集终端采集到的环境数据，其中，所述环境数据包括环境温湿度数据、环境图像数据和环境坐标数据；
[0018]数字孪生单元，用于基于采集到的环境数据匹配对应的模型算法进行计算，创建基于物理实体的环境模型，并依据动态数据对所述环境模型进行调整；
[0019]环境预演单元，用于获取所述环境模型的动态环境数据和第三方的环境预测数据，依据数据驱动方法将获取到的动态环境数据和环境预测数据进行计算，得到预演结果；
[0020]其中，所述数据驱动方法包括机器学习、深度学习、神经网络和系统辨识；
[0021]调度方案建立单元，用于基于计算结果匹配调度方案数据库中的调度方案数据，确定匹配结果，提取调度方案。
[0022]进一步的，所述数字孪生单元，包括：
[0023]虚拟场景生成模块，用于基于环境图像数据和环境坐标数据构成数字孪生模型架构，建立与所述环境图像数据一致的环境模型，并将所述环境坐标数据输入至所述环境模型，生成虚拟场景；
[0024]场景更新模块，用于将获取的环境图像数据与所述环境模型进行比对，匹配所述环境模型与实际环境图像位置是否一致，同时，依据区别数据进行更新。
[0025]进一步的，所述环境预演单元，包括：
[0026]自然环境获取模块，用于从所述环境数据中提取环境温湿度数据和第三方的环境预测数据；
[0027]自然灾害模拟模块，用于利用预先存储的算法模型，对所述环境温湿度数据和第三方的环境预测数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果获取当前环境下造成的自然灾害及自然灾害的影响范围；
[0028]风险预演模块，用于将所述自然灾害及自然灾害的影响范围对所述环境模型进行模拟预演，对所述环境模型中受灾节点进行推演，确定受灾节点的最大承受压力强度。
[0029]进一步的，所述风险预演模块，还用于：
[0030]基于每个所述自然灾害及自然灾害的影响范围的自然灾害特征数据确定当前环境的受灾信息，基于每个自然灾害特征和受灾信息一一对应绑定作为模型输入样本；
[0031]同时，将每个自然灾害特征作为模型输出样本训练预设网络模型以获得每个自然灾害的识别模型；
[0032]利用每个自然灾害的识别模型获取对应的自然灾害对环境的影响变化规则，根据每个自然灾害对环境的影响变化规则获取每个自然灾害的预演规则；
[0033]获取每个自然灾害的数据信息在所述环境中的变化情况，确认为该自然灾害的最终预演规则，根据所述最终预演规则确定每个自然灾害的影响范围和影响等级。
[0034]进一步的，所述调度方案建立单元，包括：
[0035]应急方案管理模块，用于获取模拟预演中所述环境模型中受灾节点破坏程度和受影响范围，确定所述自然灾害类型，输入至应急方案数据库中匹配对应的应急方案；
[0036]调度方案确定模块，用于基于所述自然灾害及自然灾害的影响范围确定所述应急方案中的调度设备数量。
[0037]进一步的，所述应急调度平台，包括：
[0038]调度单元，用于基于所述应急方案和调度设备数量确定应急调度等级，同时，在获取到不少于一个应急方案时，基于所述应急调度等级优先级进行应急设备调度；
[0039]通讯单元，用于分别确定所述自然灾害监测平台与第三方调度设备平台的通信链路标识、所述第三方调度设备平台之间的通信链路标识，并基于所述通信链路标识获取关联通信节点，构建所述自然灾害监测平台与不少于一个的第三方调度设备平台的通信链路。
[0040]进一步的，所述通讯单元，包括：
[0041]无线通信模块，用于基于所述通信链路将所述应急方案中的调度设备及所需数量数据传输至对应所述第三方调度设备平台，从所述第三方调度设备平台获取当前设备数量数据反馈；
[0042]调度监测模块，用于获取每个数据接收终端的通信节点在交互时的流量变动情况，根据每个数据接收终端的通信节点在交互时的流量变动情况评估出每个通信链路的重要度。
[0043]进一步的，所述应急调度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，其特征在于：包括：自然灾害监测平台，用于：获取监控环境下的环境数据，并基于所述环境数据构建自然灾害应急调度系统的数字孪生模型，对所述自然灾害应急调度系统的数字孪生模型进行实时更新；基于所述自然灾害应急调度系统的数字孪生模型结合自然环境及其数据进行自然灾害环境的模拟，基于自然灾害环境的模拟结果对环境中建筑和人物进行模拟预演，并基于预演结果匹配相应的调度方案；应急调度平台，用于：获取所述自然灾害监测平台的调度方案，提取所述调度方案中的应急调度等级，基于所述应急调度等级由高到低的顺序先后为每个所述调度方案进行应急设备调度；其中，所述应急设备包括应急指挥终端、应急急救员车辆、应急救援人员和应急救援物资；所述应急指挥终端指挥应急救援人员与应急急救员车辆实施所述调度方案，并在完成调度方案后进行救援信息反馈。2.如权利要求1所述的基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，其特征在于：所述自然灾害监测平台，包括：数据获取单元，用于获取不少于一个的采集终端采集到的环境数据，其中，所述环境数据包括环境温湿度数据、环境图像数据和环境坐标数据；数字孪生单元，用于基于采集到的环境数据匹配对应的模型算法进行计算，创建基于物理实体的环境模型，并依据动态数据对所述环境模型进行调整；环境预演单元，用于获取所述环境模型的动态环境数据和第三方的环境预测数据，依据数据驱动方法将获取到的动态环境数据和环境预测数据进行计算，得到预演结果；其中，所述数据驱动方法包括机器学习、深度学习、神经网络和系统辨识；调度方案建立单元，用于基于计算结果匹配调度方案数据库中的调度方案数据，确定匹配结果，提取调度方案。3.如权利要求2所述的基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，其特征在于：所述数字孪生单元，包括：虚拟场景生成模块，用于基于环境图像数据和环境坐标数据构成数字孪生模型架构，建立与所述环境图像数据一致的环境模型，并将所述环境坐标数据输入至所述环境模型，生成虚拟场景；场景更新模块，用于将获取的环境图像数据与所述环境模型进行比对，匹配所述环境模型与实际环境图像位置是否一致，同时，依据区别数据进行更新。4.如权利要求3所述的基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，其特征在于：所述环境预演单元，包括：自然环境获取模块，用于从所述环境数据中提取环境温湿度数据和第三方的环境预测数据；自然灾害模拟模块，用于利用预先存储的算法模型，对所述环境温湿度数据和第三方的环境预测数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果获取当前环境下造成的自然灾害及自然灾害的影响范围；
风险预演模块，用于将所述自然灾害及自然灾害的影响范围对所述环境模型进行模拟预演，对所述环境模型中受灾节点进行推演，确定受灾节点的最大承受压力强度。5.如权利要求4所述的基于数字孪生的自然灾害应急调度系统，其特征在于：所述风险预演模块，还用于：基于每个所述自然灾害及自然灾害的影响范围的自然灾害特征数据确定当前环境的受灾信息，基于每个自然灾害特征和受灾信息一一对应绑定作为模型输入样本；同时，将每个自然灾害特征作为模型输出样本训练预设网络模型以获得每个自然灾害的识别模型；利用每个自然灾害的识别模型获取对应的自然灾害对环境的影响变化规则，根据每个自然灾害对环境的影响变化规则获取每个自然灾害的预演规则；获取每个自然灾害的数据信息在所述环境中的变化情况，确认为该自然灾害的最终预演规则，根据所述最终预演规则确定每个自...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学银，王尚文，郭群浩，
申请(专利权)人：深圳市中讯网联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：