【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生，具体为基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统。
技术介绍
1、基于bim的智慧水务数字孪生模型是一种将物理世界与数字世界相结合的模型，通过数据采集、传感器监控、模型预测和实时控制的技术手段，可以对水库、河流、水厂等水务建筑的水资源存储、调度、利用方面进行实时、高效、准确的监测和控制。
2、传统信息化管理手段多是采用数据采集与视频监视控制系统(scada)实现站点设备运行和视频信号采集与自动控制，scada组态系统布置简便、运行可靠，同时也存在节点抖动、遥信误发漏发、系统界面单一、隐藏工程无法监测等不足；且传统水务管理中的数据分散、不规范，难以进行有效管理和整合，而且大多数数据都是过去的历史数据，难以及时反映当前情况，人工处理和运营量大，难以同时管理多个因素和变量，时间成本高，运营效率低下。
3、由此可见，如何实现多系统融合，在数字空间对站点运行全过程的数字化映射和智能化模拟、线上线下同步仿真运行和设备高效管理，是水务工程智慧化管理面临的一个技术难题。
技术实现思路
1、（一）解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统。
3、（二）技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，具体为：
5、通过支撑保障体系层采集各类设备监测数据，其基于bim数字孪生
6、进一步的，通过数据感知监测采集系统对工程站点内的各个设备进行数据采集，包括：
7、使用水质监测设备监测水中各种物质的含量，包括：ph值、溶解氧、氨氮、磷酸盐、铅、汞、苯、温度和浑浊度，同时需要监测水质变化趋势情况；
8、使用水位监测设备监测水库、河流等水源的水位信息，以便及时调节水源供应；使用水表监测设备实时监测用户用水情况，实现水费计量和节水管理；使用监控摄像头监测水源周边环境安全状况，在发现污染或其他异常情况及时报警；使用智能控制器对水泵、水阀等设备进行控制，实现智能供水和节能减排等目标；使用水文测站监测雨量、水位、温度、湿度等气象和水文指标，以便及时预测和应对洪涝等灾害；
9、进一步的，使用数据传输网络系统将采集到的数据传输至数据中心进行处理，确保数据传输的时效性、安全性和可靠性；
10、进一步的，通过数据引擎系统对各类数据进行抽取、转换、加载和计算分析处理，为业务应用系统提供完备的数据支撑服务；
11、进一步的，从传感器设备、水务管网、用户用水信息等数据源中采集数据，数据抽取方式包括：轮询方式、定时方式和触发方式；在抽取数据的同时，系统也可以对数据进行验证和校验；
12、进一步的，针对数据源中不同的数据格式、命名不统一、数据间的差异性等问题，在数据抽取后进行数据转换的操作，实现数据整合的目标，使数据具有一定的统一性和标准性，数据转换采用etl、elt和api接口的方式；
13、进一步的，将经过抽取、转换后的数据加载到目标数据仓库中，以供进一步的处理分析，数据加载主要分为：全量加载和增量加载两种方式；其中，全量加载可以保证数据的完整性，增量加载可以在一定程度上缩短数据处理时间和提升数据处理效率，保证增量数据与全量数据的一致性；
14、进一步的，将数据加载到目标数据仓库中，通过olap分析、数据挖掘、统计分析等方法对数据进行处理；智慧水务系统可以通过各种分析算法等方法，对数据集进行挖掘和分析，以便为各种业务决策和做出更准确的预测提供依据；例如，对供水压力、排水流量、雨量数据等进行统计计算分析，发现数据分布规律，预测供水和排水等水务流程的变化，为决策提供数据支持；
15、进一步的，利用bim引擎系统对bim数字孪生模型进行快速加载、友好交互和高效显示；
16、进一步的，运行基础信息层基于bim数字孪生的智慧水务信息化管理平台运行的信息流，其对各类运行基础信息进行管理，更具体的，是进行数据分析、数据管理、数据决策和数据创新应用的核心；其中，运行基础数据包括静态属性信息、动态监测数据、业务运行数据、地理空间数据、跨部门共享数据和运维数据；
17、进一步的，静态属性信息包括建设年代信息、生产厂家信息、保修期信息、技术参数信息和水源，是在系统设计和建设时收集的数据，作为系统基础数据；
18、进一步的，动态监测数据包括通过实时传感器采集的水位数据、流量数据、闸门开度数据、电压数据、水质数据、氨氮数据、浊度数据、气象数据、水压、水温、水力、水文、水能等多维度、实时产生的监测数据；
19、进一步的，业务运行数据包括预报调度数据、工程安全分析数据、生产运营数据、会商决策数据以及水务管理系统内部各项业务运行相关的数据；
20、进一步的，地理空间数据包括gis数据、bim模型数据和环境实景影像数据，系统中也需要包含不同的地理空间信息，包括：河流信息、水源地信息、水库信息、管道信息、泵站跟水厂的位置、结构和特点数据；
21、进一步的，跨部门共享数据在智慧水务系统中需要和其他部门数据进行互联共享，包括气象数据、水文数据、交通数据等，数据跨部门共享可优化决策和服务效果；
22、进一步的，运维数据也是必需的，这些数据反映了系统各项操作、维护、升级数据，用于系统故障排查、运维管理和优化，包括设备保养数据、工单数据、预案数据及物资数据；
23、进一步的，使用bim数字孪生模型层对现实物理环境的真实还原与数字化映射，是基础数据、监测数据、运行数据和历史数据的集成载体，实现站点scada系统、设备管理系统与视频监控系统的集成融合的核心功能，是实现站点可视化管理与展示的关键依托；
24、进一步的，收集和整合多个来源的数据以实现bim数字孪生模型的真实还原，包括现场勘测数据、方案设计数据、各种工程数据及其它相关数据；这些数据应遵循bim标准，整合到单一模型中；
25、进一步的，对于要建立的数字孪生模型所对应的真实环境，需要收集相关的数据，包括水位数据、流量数据、闸门开度数据、电压数据、水质数据、氨氮数据、浊度数据、气象数据这些多维度、实时产生的监测数据；
26、进一步的，将收集到的数据进行整合，以确保数据的准确性和一致性；水务系统中，不同数据之间的关联性较高，因此，在整合数据的过程中，需要对系统的各个组成部分属性以及数据参数进行整合；
27、进一步的，基于整合后的数据集，进行数字化建模；这个过程需要遵循bim标准，将水务系统的各部分分别建立为模型，以确保数字孪生模型可以高度精准地反映水务系统的真实结构和环境；
28、进一步的，针对建立好的数字孪生模型，进行仿真处理；如对水质、水位等数据进行实时监测、分析和预测；
29、进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于，包括支撑保障体系层、运行基础信息层、BIM数字孪生模型层、数据融合应用层，该智慧水务信息化管理系统在应用时，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：支撑保障体系层包括数据感知监测采集系统、数据传输网络系统、数据引擎系统以及BIM引擎系统。
3.根据权利要求2所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：数据感知监测采集系统用于对工程站点内的各个设备进行数据采集；数据传输网络系统用于将采集到的数据传输至数据中心进行处理；数据引擎系统用于对各类数据进行抽取、转换、加载和计算分析处理。
4.根据权利要求3所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：数据抽取从传感器设备、水务管网、用户用水信息数据源中采集数据；在数据抽取后进行数据转换，数据转换采用ETL、ELT和API接口的方式；
5.根据权利要求1所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：运
6.根据权利要求5所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：静态属性信息包括建设年代信息、生产厂家信息、保修期信息、技术参数信息、水源，是在系统设计和建设时收集的数据；
7.根据权利要求1所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：BIM数字孪生模型层对现实物理环境的真实还原与数字化映射，是基础数据、监测数据、运行数据和历史数据的集成载体，实现站点SCADA系统、设备管理系统与视频监控系统的集成融合核心功能，实现站点的可视化管理与展示。
8.根据权利要求7所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：建立数字孪生模型包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：数据融合应用层根据BIM数字孪生模型层对物理站点进行数字化管理，对水闸、泵站、水厂进行无人化、数字化和智慧化日常运行管理；以站点数字孪生为基础，利用专业数学模型，挖掘历史、实时数据价值，对物理站点进行同步仿真运行、虚实交互和数字赋能操作。
10.根据权利要求9所述的基于BIM和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于，基于BIM数字孪生的智慧水务应用场景包括以下方面：运行控制：模型对水质水位数据进行实时监测、分析和预测；结合AI技术，自动化控制和实时优化水务系统；将SCADA系统、现地控制系统、视频监控系统、感知监测系统与站点相应单体、设备和仪表模型逐一映射和贯通数据流，基于数字孪生模型调阅生产区域监控视频和控制设备启停，远程精准控制站点；
...【技术特征摘要】
1.基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于，包括支撑保障体系层、运行基础信息层、bim数字孪生模型层、数据融合应用层，该智慧水务信息化管理系统在应用时，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：支撑保障体系层包括数据感知监测采集系统、数据传输网络系统、数据引擎系统以及bim引擎系统。
3.根据权利要求2所述的基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：数据感知监测采集系统用于对工程站点内的各个设备进行数据采集；数据传输网络系统用于将采集到的数据传输至数据中心进行处理；数据引擎系统用于对各类数据进行抽取、转换、加载和计算分析处理。
4.根据权利要求3所述的基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：数据抽取从传感器设备、水务管网、用户用水信息数据源中采集数据；在数据抽取后进行数据转换，数据转换采用etl、elt和api接口的方式；
5.根据权利要求1所述的基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：运行基础信息层基于bim数字孪生的智慧水务信息化管理平台运行的信息流，对运行基础信息进行管理；其中，运行基础数据包括静态属性信息、动态监测数据、业务运行数据、地理空间数据、跨部门共享数据和运维数据。
6.根据权利要求5所述的基于bim和数字孪生技术的智慧水务信息化管理系统，其特征在于：静态属性信息...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔桂官，黄成成，朱亮，林伟，杭兵，万晓庆，姚梅芳，杭朋成，张恂，姚伯生，朱明兰，陆红娟，史伯文，周荣江，杨转芳，权亚平，王天君，王一冰，董伊翔，陈嘉舜，钱奕龙，彭天益，
申请(专利权)人：江苏航运职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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