一种基于数字孪生的火情监测系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的火情监测系统及装置，涉及火情监测技术领域，本发明专利技术提供的基于数字孪生的火情监测系统及装置通过建立与目标区域实景对应的虚拟环境模型，将监测点回传的告警信息在所述第一环境模型中显示，避免了由于告警位置与实际位置的坐标偏移对早期火情的定位与处理产生影响，提高了火情监测的有效性；同时，所述基于数字孪生的火情监测系统通过建立火体模型，有效的避免了由于植被遮挡而导致火情信息监测不完整；在虚拟环境模型中对预警信息进行筛选，有效的避免了监测系统由于环境中物体反光以及移动热源等原因产生的火情误报。原因产生的火情误报。原因产生的火情误报。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的火情监测系统及装置


[0001]本专利技术涉及火情监测
，具体地，涉及一种基于数字孪生的火情监测系统及装置。

技术介绍

[0002]火灾是最频繁、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。对于森林等植被丰富的地区，多数大面积火灾都是因为未能及时发现并扑救小火，最终导致火灾面积扩大，造成严重的损失。因此，如何准确、有效的探测并处理早期火情具有重要的意义。
[0003]现有技术中的火情监测系统通常结合热成像技术和可见光烟雾监测技术实现对目标区域内的火情进行自动监测与上报，但是由于实际监控环境复杂，现有技术对监测到的火情进行上报时通常将告警硬件设备的位置坐标作为火情实际的发生位置，导致告警位置和实际火情位置存在坐标偏移，在空中无辅助设备的情况下，抢险人员前往告警位置后，难以快速、准确的锁定火情的实际发生位置，从而难以及时对早期火情进行处理。

技术实现思路

[0004]为了根据实际火情位置提供准确的火情告警，避免由于告警位置与实际位置存在坐标偏移，导致难以及时对早期火情进行定位与处理，本专利技术提供了一种基于数字孪生的火情监测系统，所述系统包括：
[0005]目标检测单元，用于确定至少两个监测点，根据所述监测点确定目标区域，并根据所述监测点分别获得所述目标区域的第一监控信息，将所述第一监控信息发送至模型建设单元和数据分析单元；
[0006]模型建设单元，用于根据所述第一监控信息建立第一环境模型，所述第一环境模型中包括至少两个对象，所述对象均与所述目标区域中的实体对应；
[0007]数据分析单元，用于遍历所述监测点，针对每个监测点，分析与所述监测点对应的所述第一监控信息，获得与所述监测点对应的第一预警信息；
[0008]火情告警单元，用于分析所述第一预警信息，获得第一告警信息，并根据所述第一告警信息对所述第一环境模型进行标注。
[0009]本系统通过目标检测单元获得目标区域的监控信息后，由模型建设单元根据目标区域的实际情况建立了数字孪生模型，即与目标区域实际环境对应的虚拟模型；监测点检测到火情后，火情告警单元对监测点获得的预警信息进行分析，获得告警信息，并根据所述告警信息在所述第一环境模型中进行标注；基于与目标区域实际环境对应的第一环境模型提供了准确的火情告警位置，避免了告警位置与实际位置存在的坐标偏移，提高了火情监测的有效性。
[0010]进一步的，在实际环境中对火情进行监控时，监测点可能由于植被覆盖等原因受到遮挡，只能获得火体未受遮挡的部分图像信息，导致监测点采集到的监控信息不能完整反应实际火情，因此，为了使抢险人员能够准确的获得着火点位置以及着火位置受遮挡部
分完整的火情状态，从而对火情发展态势做出有效的观测，所述模型建设单元还用于获得所述目标区域的环境信息，根据所述第一监控信息和所述环境信息建立火体模型，并根据所述火体模型获得火体状态信息，所述火体状态信息用于描述着火点位置；所述火情告警单元分析所述第一预警信息与所述火体状态信息，获得第二告警信息，并根据所述第二告警信息对所述第一环境模型进行标注，由此，通过建立火体模型完成了对受植物遮挡部分可燃物的燃烧状态的模拟，并在与目标区域相对应的数字孪生端进行显示，直观的提供了真实的火情信息。
[0011]进一步的，由于基于数字孪生的第一环境模型与目标区域的实际环境是对应的，建立所述火体模型后，还需要将所述火体模型与所述第一环境模型进行叠加，使系统能够将结合目标区域的实际环境完成对着火点状态的展示，从而便于分析着火点的情况并进行后续处理；因此，所述系统还包括模型更新单元，所述模型更新单元用于读取所述火体模型，获得点云数据；分析所述点云数据，获得点云速度分量信息、点云位置信息和点云纹理信息；对所述点云纹理信息进行采样，获得粒子位置信息；根据所述点云速度分量信息、所述点云位置信息和所述粒子位置信息渲染所述第一环境模型，获得第二环境模型。
[0012]其中，所述模型建设单元根据所述第一监控信息和所述环境信息建立火体模型，并根据所述火体模型获得火体状态信息的具体方法为：
[0013]根据所述环境信息建立模型，获得第一燃烧模型；
[0014]根据所述环境信息建立燃烧样本，对所述燃烧样本进行采样，获得模型训练集；
[0015]根据所述模型训练集对所述第一燃烧模型进行训练，获得第二燃烧模型；
[0016]分析所述第一监控信息，获得燃烧参数，将所述燃烧参数输入所述第二燃烧模型，获得火体模型；
[0017]分析所述火体模型，获得火体状态信息。
[0018]进一步的，为使所述第一环境模型中的对象与目标区域中的实体均能够对应，所述模型建设单元根据所述第一监控信息建立第一环境模型的具体方法为：
[0019]分析所述第一监控信息，获得所述目标区域中的至少一个实体；
[0020]建立初始模型，根据所述监测点在所述初始模型中添加第一对象；
[0021]遍历所述目标区域中的实体，针对每个所述目标区域中的实体，在所述初始模型中添加第二对象。
[0022]进一步的，由于监测点是通过光成像或热成像原理完成对目标区域监控的，因此，监测点获得的监控信息在太阳光照射下会受到屋面、水面反光的影响而产生错误报警；为了对获得的第一预警信息进行筛选，避免误报火情，需要在数字孪生段对火情预警位置的对象进行分析，因此，所述第一预警信息包括第一监测点位置数据和第一预警点位置数据，所述数据分析单元还用于根据所述第一预警点位置数据和所述第一环境模型获得第三对象；根据所述第一监测点位置数据和所述第一环境模型获得至少一个相邻监测点，针对每一个所述相邻监测点，将所述相邻监测点与所述第三对象进行碰撞监测，获得第四对象；根据所述第三对象和所述第四对象对所述第一预警信息进行筛选；由于第一环境模型中的对象与目标区域中的实体是对应的，因此，在所述第一环境模型中获得着火位置对应的对象后，可以根据该对象的材质特征属性判断其是否为反光物体；同时，基于第一环境模型判断相邻监测点和着火位置的关系，可以判断相邻监测点是否能够对着火对象进行监测，并获
得相邻监测点的监测结果；结合相邻监测的监测结果和着火对象的属性进行分析，即可在与目标区域对应的数字孪生端完成对预警信息进行筛选，避免误报火情。
[0023]其中，所述数据分析单元将所述相邻监测点与所述第三对象进行碰撞监测的具体方法为：
[0024]获得所述相邻监测点对应的第二监测点位置数据；
[0025]在所述第一环境模型中根据所述第二监测点位置数据与所述第一预警点位置数据建立射线，根据所述射线和所述第一环境模型获得第四对象。
[0026]进一步的，由于监测点是通过光成像或热成像原理完成对目标区域监控的，目标区域中行人或车辆同样会影响监测点对目标区域的报警，但行人或车辆在目标区域内的活动范围或活动路径是相对确定的，因此，为了避免行人或车辆等移动热源导致监测点误报火情，所述火情告警单元还用于确定第一区域，遍历所述第一预警信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的火情监测系统，其特征在于，所述系统包括：目标检测单元，用于确定至少两个监测点，根据所述监测点确定目标区域，并根据所述监测点分别获得所述目标区域的第一监控信息，将所述第一监控信息发送至模型建设单元和数据分析单元；模型建设单元，用于根据所述第一监控信息建立第一环境模型，所述第一环境模型中包括至少两个对象，所述对象均与所述目标区域中的实体对应；数据分析单元，用于遍历所述监测点，针对每个监测点，分析与所述监测点对应的所述第一监控信息，获得与所述监测点对应的第一预警信息；火情告警单元，用于分析所述第一预警信息，获得第一告警信息，并根据所述第一告警信息对所述第一环境模型进行标注。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的火情监测系统，其特征在于，所述模型建设单元还用于获得所述目标区域的环境信息，根据所述第一监控信息和所述环境信息建立火体模型，并根据所述火体模型获得火体状态信息，所述火体状态信息用于描述着火点状态；所述火情告警单元分析所述第一预警信息与所述火体状态信息，获得第二告警信息，并根据所述第二告警信息对所述第一环境模型进行标注。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的火情监测系统，其特征在于，所述系统还包括模型更新单元，所述模型更新单元用于读取所述火体模型，获得点云数据；分析所述点云数据，获得点云速度分量信息、点云位置信息和点云纹理信息；对所述点云纹理信息进行采样，获得粒子位置信息；根据所述点云速度分量信息、所述点云位置信息和所述粒子位置信息渲染所述第一环境模型，获得第二环境模型。4.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的火情监测系统，其特征在于，所述模型建设单元根据所述第一监控信息和所述环境信息建立火体模型，并根据所述火体模型获得火体状态信息的具体方法为：根据所述环境信息建立模型，获得第一燃烧模型；根据所述环境信息建立燃烧样本，对所述燃烧样本进行采样，获得模型训练集；根据所述模型训练集对所述第一燃烧模型进行训练，获得第二燃烧模型；分析所述第一监控信息，获得燃烧参数，将所述燃烧参数输入所述第二燃烧模型，获得火体模型；分析所述火体模型，获得火体状态信息。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的火情监测系统，其特征在于，所述模型建设单元根据所述第一监控信息建立第一环境模型的具体方...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲润生，徐雷，雷运宇，夏鹃，胡欢，栾健，寇靖，程希，徐萍，闵书龙，程武彬，周道华，熊海，罗玉，卢业凤，张明娟，张勇，罗鉴，王莎，
申请(专利权)人：成都中科大旗软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：