一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统技术方案

本发明专利技术涉及水利工程技术领域，公开了一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，包括：多个监测点，用于获取目标堤防的水平位移数据集合和垂直位移数据集合；降雨量监控模块，用于监测目标堤防区域的实时降雨状态；水位监测模块，设置于预设监控点，用于监测预设监控点的实时水位状态；分析处理模块，用于根据所述水平位移数据集合和垂直位移数据集合计算所述目标堤防的形变状态；预警模块，基于数字孪生模拟模型判断所述目标堤防的形变状态是否存在异常，在判断存在异常时进行预警

【技术实现步骤摘要】
一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统


[0001]本专利技术涉及水利工程
，具体涉及一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统
。

技术介绍

[0002]随着环境的变化，水资源逐渐成为了人类的紧缺资源，因此水资源的保护成为了近年来火热的话题，如水利工程
、
引调水工程和水文监测等
。
堤防工程是水利工程的关键工程之一，堤防工程的安全是保证河道防洪减灾的关键，如果堤防工程存在着安全隐患，或者运营管理人员不了解堤坝的安全状态，会使堤防的运行风险很高，也无法发挥其正常的效益
。
因此，加强对堤防工程的形变监测是非常重要的
。
[0003]堤防在降雨以及水位等的作用下，会产生不同的形变
。
同时，形变监测是对堤防最直接的监测，是了解堤防状态的重要内容，也是判断堤防是否安全最简单的方法
。
[0004]现有大部分堤防形变监测往往只是获取形变的相关数据，在堤防已经形变严重之后才会发出警告，难以在日常的监测结果中预先对堤防形变状态做出分析预判，从而不能及时的对风险作出预警，因此，提出一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，解决以下技术问题：
[0006]如何提供一种能够更加及时准确的监测堤防形变状态的风险监测管理系统
。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，包括：
[0009]多个监测点，用于获取目标堤防的水平位移数据集合和垂直位移数据集合；
[0010]降雨量监控模块，用于监测目标堤防区域的实时降雨状态；
[0011]水位监测模块，设置于预设监控点，用于监测预设监控点的实时水位状态；
[0012]分析处理模块，用于根据所述水平位移数据集合和垂直位移数据集合计算所述目标堤防的形变状态，以及根据所述实时水位状态和实时降雨状态计算对所述目标堤防的形变状态的影响；
[0013]预警模块，基于数字孪生模拟模型判断所述目标堤防的形变状态是否存在异常，在判断存在异常时进行预警
。
[0014]优选地，获取所述目标堤防的水平位移数据集合和垂直位移数据集合的过程包括：
[0015]在垂直于所述目标堤防方向外侧稳定地带布置固定点，通过测距仪周期性的测量各个所述固定点至各个所述监测点之间的水平距离，形成水平位移数据集合；
[0016]通过电子水准仪周期性的获取各个所述监测点的垂直位移数据，形成垂直位移数
据集合
。
[0017]优选地，根据所述水平位移数据集合和垂直位移数据集合计算所述目标堤防的形变状态的过程包括：
[0018]通过公式：
[0019][0020]计算
t
时刻的水平位移对形变的影响系数
W
tX
；
[0021]通过公式：
[0022][0023]计算
t
时刻的垂直位移对形变的影响系数
W
tY
；
[0024]通过公式：
[0025][0026]计算
t
时刻的位移整体影响系数
W
t0
；
[0027]其中，
K
X
为所述水平位移数据集合的线性回归斜率；
K1为所述水平位移数据集合的线性回归斜率初始状态值；
K
Y
为所述垂直位移数据集合的线性回归斜率；
K2为所述垂直位移数据集合的线性回归斜率初始状态值
。
[0028]优选地，获取所述实时降雨状态的过程包括：
[0029]在所述目标堤防区域设置若干组降雨量监测传感器，用于实时监测对应区域的降雨量；
[0030]根据所述降雨量获取降雨影响系数
C
tX
和
C
tY
；
[0031]其中，
C
tX
为降雨量对水平方向形变的影响系数；
C
tY
为降雨量对垂直方向形变的影响系数
。
[0032]优选地，所述降雨影响系数
C
tX
和
C
tY
的计算过程包括：
[0033]通过公式：
[0034][0035]计算
t
时刻的降雨量对水平方向形变的影响系数
C
tX
；
[0036]通过公式：
[0037][0038]计算
t
时刻的降雨量对垂直方向形变的影响系数
C
tY
；
[0039]其中，
n
为存在的降雨时间区间个数，
i∈[1
，
n]；
[t
iA
，
t
iB
]为第
i
个降雨时间区间；
r([t
iA
，
t
iB
])
＝
t
iB
‑
t
iA
；
f
F
为降雨形变影响函数；
α
X
和
α
Y
分别为水平方向和垂直方向的分量系数
。
[0040]优选地，根据所述实时水位状态计算对所述目标堤防的形变状态的影响的过程包
括：
[0041]通过水位传感器周期性的获取所述目标堤防的预设监控点的水位数据；
[0042]通过公式：
[0043][0044]计算
t
时刻的水位对水平方向形变的影响系数
S
tX
；
[0045]通过公式：
[0046][0047]计算
t
时刻的水位对垂直方向形变的影响系数
S
tY
；
[0048]其中，
m
为预设周期内获取水位的次数，
k∈[1
，
m]；
P
k
为第
k
次的水位值；
f
P
为水位形变影响函数；
β
X
和
β
Y
分别为水平方向和垂直方向的分量系数
。
[0049]优选地，基于数字孪生模拟模型判断所述目标堤防的形变状态是否存在异常的过程包括：
[0050]将位移整体影响系数
W
t0
与对应阈值条件
W
th
进行比对：
[0051]若
W
t0
≥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，其特征在于，包括：多个监测点，用于获取目标堤防的水平位移数据集合和垂直位移数据集合；降雨量监控模块，用于监测目标堤防区域的实时降雨状态；水位监测模块，设置于预设监控点，用于监测预设监控点的实时水位状态；分析处理模块，用于根据所述水平位移数据集合和垂直位移数据集合计算所述目标堤防的形变状态，以及根据所述实时水位状态和实时降雨状态计算对所述目标堤防的形变状态的影响；预警模块，基于数字孪生模拟模型判断所述目标堤防的形变状态是否存在异常，在判断存在异常时进行预警
。2.
根据权利要求1所述的基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，其特征在于，获取所述目标堤防的水平位移数据集合和垂直位移数据集合的过程包括：在垂直于所述目标堤防方向外侧稳定地带布置固定点，通过测距仪周期性的测量各个所述固定点至各个所述监测点之间的水平距离，形成水平位移数据集合；通过电子水准仪周期性的获取各个所述监测点的垂直位移数据，形成垂直位移数据集合
。3.
根据权利要求1所述的基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，其特征在于，根据所述水平位移数据集合和垂直位移数据集合计算所述目标堤防的形变状态的过程包括：通过公式：计算
t
时刻的水平位移对形变的影响系数
W
tX
；通过公式：计算
t
时刻的垂直位移对形变的影响系数
W
tY
；通过公式：计算
t
时刻的位移整体影响系数
W
t0
；其中，
K
X
为所述水平位移数据集合的线性回归斜率；
K1为所述水平位移数据集合的线性回归斜率初始状态值；
K
Y
为所述垂直位移数据集合的线性回归斜率；
K2为所述垂直位移数据集合的线性回归斜率初始状态值
。4.
根据权利要求1所述的基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，其特征在于，获取所述实时降雨状态的过程包括：在所述目标堤防区域设置若干组降雨量监测传感器，用于实时监测对应区域的降雨量；
根据所述降雨量获取降雨影响系数
C
tX
和
C
tY
；其中，
C
tX
为降雨量对水平方向形变的影响系数；
C
tY
为降雨量对垂直方向形变的影响系数
。5.
根据权利要求4所述的基于孪生模拟的水利工程运行风险监测管理系统，其特征在于，所述降雨影响系数
C
tX
和
C
tY
的计算过程包括：通过公式：计算
t
时刻的降雨量对水平方向形变的影响系数
C
tX
；通过公式：计算
t
时刻的降雨量对垂直方向形变的影响系数
C
tY
；其中，
n
为存在的降雨时间区间个数，
i∈[1
，
n]
；
[t
iA
，
t
iB
]
为第
i
个降雨时间区间；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张李荪，钱贵伍，夏洪，段守平，王永庆，黄薇，陈金平，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，陈浩雯，吴雅珍，吴成浪，王继开，王险峰，彭世琥，金鹰，陈静，夏宜谱，赵宁，雷丽娟，许良英，肖志鹏，程雪苗，章智，胡燕，曹忠，王嘉龙，王佳轩，夏涵韬，钟志坚，
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：