基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，包括：S1：确定不可移动文物的自然灾害风险实体，所述自然灾害风险实体包括自然灾害风险监测对象、自然灾害风险监测主体和自然灾害风险监测手段；S2：构建所述不可移动文物、所述自然灾害风险监测对象、所述自然灾害风险监测主体和所述自然灾害风险监测手段的孪生数据；S3：获取与所述不可移动文物相关的监测数据；S4：利用所述孪生数据和所述监测数据判断不可移动文物的风险。本发明专利技术还提供了监测装置。本发明专利技术能够对不可移动文物的预防性保护提供预警和指导。物的预防性保护提供预警和指导。物的预防性保护提供预警和指导。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及文物保护相关
更具体地说，本专利技术涉及一种基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法及装置。

技术介绍

[0002]我国不可移动文物数量庞大、类型多样、分布广泛且价值高。自然灾害风险监测是风险管理的核心环节，为防范各类风险源对不可移动文物带来的破坏，系统开展不可移动文物自然灾害风险监测研究，对不可移动文物的预防性保护具有现实指导意义。
[0003]数字孪生可充分利用物理模型、传感器、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，在虚拟信息空间中对物理实体进行镜像映射，反映物理实体行为、状态或活动的全生命周期过程。作为一种在数字空间中同步刻画、仿真物理世界的技术，不仅能够实现不可移动文物自然灾害风险的映射，而且还能够实现自然灾害风险和文物体的反馈。因此，借助数字孪生技术对不可移动文物进行自然灾害风险监测可能提升对不可移动文物的预防性保护。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法及装置，能够对不可移动文物的预防性保护提供预警和指导。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，根据本专利技术的一个方面，提供了基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，包括：S1：确定不可移动文物的自然灾害风险实体，所述自然灾害风险实体包括自然灾害风险监测对象、自然灾害风险监测主体和自然灾害风险监测手段；S2：构建所述不可移动文物、所述自然灾害风险监测对象、所述自然灾害风险监测主体和所述自然灾害风险监测手段的孪生数据；S3：获取与所述不可移动文物相关的监测数据；S4：利用所述孪生数据和所述监测数据判断不可移动文物的风险。
[0006]进一步地，所述自然灾害风险监测对象包括致灾因子、孕灾环境、文物本体脆弱性、防灾减灾有效度，所述自然灾害风险监测主体包括实施监测的单位、组织制度，所述自然灾害风险监测手段包括传感器、监测方式和监测策略。
[0007]进一步地，通过实景三维技术、地理信息及测绘技术、历史信息构建所述自然灾害风险监测手段的孪生数据。
[0008]进一步地，所述监测数据包括雨量数据、不可移动文物结构数据、不可移动文物裂缝数据、环境数据。
[0009]进一步地，根据所述孪生数据和所述监测数据构建自然灾害风险评估模型，用于评估所述不可移动文物的风险等级、风险类型、风险位置、风险影响。
[0010]进一步地，采集预定历史时间段的监测数据，建立训练集和测试集；以上一时间点的监测数据和所述孪生数据为输入，以下一时间点的监测数据为输出，训练得到所述自然灾害风险评估模型；将所述孪生数据和当前监测数据输入所述自然灾害风险评估模型，得
到预期监测数据，根据预期监测数据判断不可移动文物的风险。
[0011]进一步地，利用预定历史时间段的监测数据，建立所述风险等级、所述风险类型、所述风险位置、所述风险影响分别与监测数据的关系式；根据预期监测数据和关系式计算预期风险等级、预期风险类型、预期风险位置、预期风险影响。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，还提供了基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测装置，包括：处理器；存储器，其存储有可执行指令；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以执行所述的基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法。
[0013]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0014]本专利技术首先确定不可移动文物的自然灾害风险实体，然后构建孪生数据，再获取与所述不可移动文物相关的监测数据，利用孪生数据和监测数据判断不可移动文物的风险，能够对不可移动文物的预防性保护提供预警和指导，降低了不可移动文物的保护成本。
[0015]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的框架图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0018]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0019]如图1所示，本申请的实施例提供了基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，包括：
[0020]S1：确定不可移动文物的自然灾害风险实体，所述自然灾害风险实体包括自然灾害风险监测对象、自然灾害风险监测主体和自然灾害风险监测手段；自然灾害风险监测对象可以是不可移动文物自然灾害风险，自然灾害风险监测主体可以是实施监测的主体，自然灾害监测手段可以是实施监测的设备、方式等；
[0021]S2：构建所述不可移动文物、所述自然灾害风险监测对象、所述自然灾害风险监测主体和所述自然灾害风险监测手段的孪生数据；孪生数据是不可移动文物自然灾害风险在不同时刻(灾前、灾中和灾后)的数字快照，按照数字孪生理论，虚拟体应以人为构建的几何模型、物理模型、行为模型及规则模型为支撑，具备与研究对象一致的特征属性；
[0022]S3：获取与所述不可移动文物相关的监测数据；监测数据是影响不可移动文物的各类环境因素；
[0023]S4：利用所述孪生数据和所述监测数据判断不可移动文物的风险；可选地，利用神经网络建立判断模型进行风险判断，对不可移动文物的预防性保护提供预警和指导。
[0024]在另一个实施例中，所述自然灾害风险监测对象包括致灾因子、孕灾环境、文物本体脆弱性、防灾减灾有效度，所述自然灾害风险监测主体包括实施监测的单位、组织制度，所述自然灾害风险监测手段包括传感器、监测方式和监测策略；自然灾害风险的完整描述
可用如下范式加以表达。
[0025][0026]D
Y
为自然灾害风险，H为风险源的危险性，V
u
为风险载体的脆弱性，V
dr
为防灾减灾有效度；V
a
为风险载体的价值属性，T
s
为时间尺度，S
s
为空间尺度。前三个要素为成因性要素，后三者为影响性要素；影响性要素是依托成因性要素影响自然灾害风险的。综合考虑到自然灾害风险评估模型，本专利技术将不可移动自然灾害风险实体分为致灾因子、孕灾环境和文物本体脆弱性及其它；致灾因子包含灾害种类、强度、历史灾害频率和灾害时长(时间尺度、空间尺度)等；文物本体脆弱性包含稳定性、载体稳定性等；孕灾环境包括各种地形、地表覆盖等；其它则包含保护法规等。
[0027]在另一个实施例中，通过实景三维技术、地理信息及测绘技术、历史信息构建所述自然灾害风险监测手段的孪生数据；通过BIM(或实景三维)技术、地理信息及测绘技术、历史信息等构建不可移动文物自然灾害风险的静态模型，静态模型主要包含不可移动文物的几何模型、属性约束及特征信息、不可移动文物的孕灾信息及历史致灾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，其特征在于，包括：S1：确定不可移动文物的自然灾害风险实体，所述自然灾害风险实体包括自然灾害风险监测对象、自然灾害风险监测主体和自然灾害风险监测手段；S2：构建所述不可移动文物、所述自然灾害风险监测对象、所述自然灾害风险监测主体和所述自然灾害风险监测手段的孪生数据；S3：获取与所述不可移动文物相关的监测数据；S4：利用所述孪生数据和所述监测数据判断不可移动文物的风险。2.如权利要求1所述的基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，其特征在于，所述自然灾害风险监测对象包括致灾因子、孕灾环境、文物本体脆弱性、防灾减灾有效度，所述自然灾害风险监测主体包括实施监测的单位、组织制度，所述自然灾害风险监测手段包括传感器、监测方式和监测策略。3.如权利要求1所述的基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，其特征在于，通过实景三维技术、地理信息及测绘技术、历史信息构建所述自然灾害风险监测手段的孪生数据。4.如权利要求1所述的基于数字孪生的不可移动文物自然灾害风险监测方法，其特征在于，所述监测数据包括雨量数据、不可移动文物结构数据、不可移动文物裂缝数据、环境数据。5.如权利要求4所述的基于数...

【专利技术属性】
技术研发人员：董友强，刘星，侯妙乐，栗怡豪，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：