基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统技术方案

本发明专利技术公开了基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，涉及水利工程技术领域，包括有工程管理中心、环境信息采集单元、工程信息监测单元、工程建设单元、工程全生命周期维护单元、工程数字孪生模型与模型更新单元；工程管理中心用于对水利工程管理信息进行信息储存和信息调取；环境信息采集单元用于对需要进行水土保持地区的基础环境进行监测；工程数字孪生模型通过环境信息采集单元采集的环境信息对水土保持工程进行仿真模拟，本发明专利技术能够稳定延续模型的稳定性和现实使用下的工程建设数据的使用寿命。设数据的使用寿命。设数据的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统


[0001]本专利技术涉及水利工程
，具体涉及基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统。

技术介绍

[0002]在进行水土保持的操作方案设计时，难以快捷的进行水土保持方案的模型设计，耗费人力，且在进行水土保持操作方案按照设计方案操作后，无法更好的对工程建设进行数据监测和针对性的维护，对于工程建设出现的问题无法做出迅速的反应，没有较好的维护性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，以解决
技术介绍
中不足。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，包括有工程管理中心、环境信息采集单元、工程信息监测单元、工程建设单元、工程全生命周期维护单元、工程数字孪生模型与模型更新单元；所述工程管理中心用于对水利工程管理信息进行信息储存和信息调取；所述环境信息采集单元用于对需要进行水土保持地区的基础环境进行监测；所述工程数字孪生模型通过环境信息采集单元采集的环境信息对水土保持工程进行仿真模拟，建立全生命周期仿真模型，形成水土保持防治方案，工程数字孪生模型中的水利工程防治决策方案由工程数字孪生模型自行选择和管理端数据输入的综合手段共同决策；所述工程建设单元根据工程数字孪生模型的仿真模型中的方案数据进行工程建设构建，针对水土保持方案进行工程实施；所述工程信息监测单元用于针对仿真模型进行的工程建设构建进行监测，保证其数据与仿真模型中的构建保持一致；所述工程全生命周期维护单元用于在水土保持工程建设完成后对工程建设后的使用情况进行实时更新和检测，所述工程全生命周期维护单元包括有工程建设项目信息获取单元、工程建筑项目决策维护单元与数据对比单元；所述模型更新单元用于对工程建设一个周期下的状态数据进行整合统计，形成新的模型同步映射到工程数字孪生模型中，对工程数字孪生模型的仿真过程进行分析。
[0005]在一个优选的实施方式中，所述环境信息采集单元的环境信息采集方法为：a1、通过无人机或者人工前往需要进行水土保持地区；a2、通过拍摄图片测量需要水土保持的范围面积，对周围水环境情况进行标记，通过仪器对环境的温度和湿度进行监测，通过取样监测对土壤状态进行分析，通过互联网对当地的降雨量进行获取，之后将信息采集并储存到工程管理中心内部。
[0006]在一个优选的实施方式中，所述工程数字孪生模型的水土保持防治方案的制定方法为：b1、对水土保持地区的基础环境数据通过工程管理中心中获取；b2、对获取的信息进行分析，通过对土壤的松散度以及水土保持防治面积和周边河道情况进行决策；b2.1、靠近河道会受到水流冲击的土壤采用水利生态护坡墙，降雨量过多环境下的斜坡采取多情景仿真模拟；斜坡方案决策方法为：b2.1.1、设定斜坡坡度为；当内，即采用单一植被护坡进行水土保持，在该坡度下不考虑是否在降雨期间实施建设水利工程情况；当需要参考是否在降雨期间实施建设水利工程的情况；即采用水利生态护坡墙，在该坡度下不考虑是否在降雨期间实施建设水利工程情况；与均为坡度决策阈值；b2.1.2、在的情况下，未降雨期间选择单一植被护坡进行水土保持，降雨期间选择水利生态护坡墙，单一植被护坡进行水土保持以及降雨期间选择水利生态护坡墙均同时仿真出对应的治理面积；b3、根据环境温度、环境湿度适宜植物生长且不会持续受到水流冲击的位置选择采用单一植被护坡进行水土保持；b4、其他环境情况的水土保持方案，管理制定人员可对工程数字孪生模型系统进行数据的直接输入；b5、确定需要水土保持的区域各情况下对应方案后，即可开始水利工程全生命周期仿真模拟过程。
[0007]在一个优选的实施方式中，所述工程信息监测单元的工程信息监测操作方法为：c1、在工程建设的同时，工程信息监测单元同时参与对工程建设单元工作的监测；c2、工程信息监测单元对参照仿真模型中的方案数据以及工程建设的现状数据进行对比；c2.1、工程建设的现状数据对比仿真模型中的方案数据存在误差，立即提醒。
[0008]在一个优选的实施方式中，所述工程全生命周期维护单元的工程全生命周期维护的方法为：d1A、通过工程建设项目信息获取单元对完成后的工程建设进行数据获取，数据互联储存到工程管理中心内部；d2B、负责人员通过工程建筑项目决策维护单元将没有存活的植被进行补缺，对水利生态护坡墙被水流冲击的损坏点进行维护处理。
[0009]在一个优选的实施方式中，在S1A中，d1.1、完成后的工程建设数据包括有水利生态护坡墙被水流冲击的损坏程度，以
及单一植被护坡的植被存活覆盖率和覆盖密度；d1.2、通过数据对比单元将水利生态护坡墙被水流冲击的损坏程度，以及单一植被护坡的植被存活覆盖率和覆盖密度与仿真模型中的方案数据进行对比，获得符合度指数；水利生态护坡墙被水流冲击的损坏程度的符合度指数计算公式为：；其中，为水利生态护坡墙被水流冲击的损坏程度的符合度指数，为护坡被水流冲击损坏后的现状厚度，为护坡被水流冲击损坏后发生的位移，为护坡使用的时间；单一植被护坡的植被存活覆盖率和覆盖密度符合度指数计算公式为：；其中，为单一植被护坡的植被存活覆盖率和覆盖密度符合度指数，为植被存活覆盖面积，为植被存活覆盖密度，为仿真模型中植被护坡的仿真覆盖面积。
[0010]在一个优选的实施方式中，在d2B中，d2.1、没有存活植被的补缺方法为：d2.1a、将缺少的植被数量进行统计；d2.1b、将缺少的植被数量反馈给通过工程管理中心内部记录获取的植被补缺负责人员；d2.1c、植被补缺负责人员确认缺少的植被数量准备完毕，即可立即反馈给前往补缺植被的负责人员进行植被的补充；d2.2、对水利生态护坡墙被水流冲击的损坏点进行维护处理方法为：d2.2a、对水利生态护坡墙损坏到需要维护的方位进行统计；d2.2b、通过获取工程管理中心内部记录对维护人员进行提醒，使其前往对水利生态护坡墙进行维护。
[0011]在上述技术方案中，本专利技术提供的技术效果和优点：1.本专利技术能够快速对水土保持的实时发展进行检测，可供相关负责人员了解水土保持方案的进行状态，并对目前的状态以仿真模型数据为参照进行数据维护，使其能够贴近仿真模型数据发展，保证其现实中的发展贴近全生命周期的预测过程稳定发展；2.本专利技术通过对现实工程建设数据模型构建，将现实使用下的工程建设数据对应工程数字孪生模型中的数据对工程数字孪生模型参数进行修改，能够稳定延续模型的稳定性和现实使用下的工程建设数据的使用寿命；3.本专利技术通过工程数字孪生模型配合管理人员综合管理设定，能够快速的对水土
保持的方案进行制定，并进行全生命周期管理的仿真模型过程，对方案的可实施化管理具有较强的参考性，且对于实际水土保持工程建设使用时，具备有效的事件预测能力。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，其特征在于：包括有工程管理中心、环境信息采集单元、工程信息监测单元、工程建设单元、工程全生命周期维护单元、工程数字孪生模型与模型更新单元；所述工程管理中心用于对水利工程管理信息进行信息储存和信息调取；所述环境信息采集单元用于对需要进行水土保持地区的基础环境进行监测；所述工程数字孪生模型通过环境信息采集单元采集的环境信息对水土保持工程进行仿真模拟，建立全生命周期仿真模型，形成水土保持防治方案，工程数字孪生模型中的水利工程防治决策方案由工程数字孪生模型自行选择和管理端数据输入的综合手段共同决策；所述工程建设单元根据工程数字孪生模型的仿真模型中的方案数据进行工程建设构建，针对水土保持方案进行工程实施；所述工程信息监测单元用于针对仿真模型进行的工程建设构建进行监测，保证其数据与仿真模型中的构建保持一致；所述工程全生命周期维护单元用于在水土保持工程建设完成后对工程建设后的使用情况进行实时更新和检测，所述工程全生命周期维护单元包括有工程建设项目信息获取单元、工程建筑项目决策维护单元与数据对比单元；所述模型更新单元用于对工程建设一个周期下的状态数据进行整合统计，形成新的模型同步映射到工程数字孪生模型中，对工程数字孪生模型的仿真过程进行分析。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，其特征在于：所述环境信息采集单元的环境信息采集方法为：a1、通过无人机或者人工前往需要进行水土保持地区；a2、通过拍摄图片测量需要水土保持的范围面积，对周围水环境情况进行标记，通过仪器对环境的温度和湿度进行监测，通过取样监测对土壤状态进行分析，通过互联网对当地的降雨量进行获取，之后将信息采集并储存到工程管理中心内部。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水利工程全生命周期管理系统，其特征在于：所述工程数字孪生模型的水土保持防治方案的制定方法为：b1、对水土保持地区的基础环境数据通过工程管理中心中获取；b2、对获取的信息进行分析，通过对土壤的松散度以及水土保持防治面积和周边河道情况进行决策；b2.1、靠近河道会受到水流冲击的土壤采用水利生态护坡墙，降雨量过多环境下的斜坡采取多情景仿真模拟；斜坡方案决策方法为：b2.1.1、设定斜坡坡度为；当内，即采用单一植被护坡进行水土保持，在该坡度下不考虑是否在降雨期间实施建设水利工程情况；当需要参考是否在降雨期间实施建设水利工程的情况；即采用水利生态护坡墙，在该坡度下不考虑是否在降雨期间实施建设水利工程情况；
与均为坡度决策阈值；b2.1.2、在的情况下，未降雨期间选择单一植被护坡进行水土保持，降雨期间选择水利生态护坡墙，单一植被护坡进行水土保持以及降雨期间选择水利生态护坡墙均同时仿真出对应的治理面积；b3、根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张李荪，钱贵伍，夏洪，段守平，黄薇，陈金民，万国勇，黄兰波，胡波，袁媛，黄凯，邹昕，张娜，刘杨，张国文，杨阳，卢聪飞，吴成浪，钟志坚，陈浩雯，王险峰，彭世琥，金鹰，陈静，夏宜谱，赵宁，吴燕武，罗敏强，王继开，肖志鹏，吴雅珍，程雪苗，章智，胡燕，曹忠，王嘉龙，王佳轩，夏涵韬，雷丽娟，许良英，
申请(专利权)人：中铁水利信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：