【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基坑监测，具体涉及一种基于数字孪生的基坑监测系统及方法。
技术介绍
1、基坑是建筑工程有机组成部分，也是一个古老而有时代特点的岩土工程课题，是随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现而出现的有效利用土地资源的有效方式之一。工程基坑数据采集及监控系统的实时性、准确性已成为工程基坑施工安全和工程质量的重要前提，监控信息的实时反馈分析能较好的预测系统的变化趋势，当出现险情预兆时，可做出预警以便及时采取应急措施。
2、因此，如何实现对基坑状态的实时、准确监测，并提供图形化、可视化的监控手段，对基坑异常状态进行快速、有效的预警，降低人员成本，成为本
亟待解决的课题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于数字孪生的基坑监测系统及方法，具体采用如下技术方案：
2、一种基于数字孪生的基坑监测系统，包括：数字孪生基坑构建模块、数字孪生基坑模型、基坑数据采集模块、数字孪生基坑数据交互模块、数字孪生基坑驱动模块、数字孪生基坑监控模块、系统管理模块；
3、所述数字孪生基坑构建模块用于构建所述数字孪生基坑模型；
4、所述基坑数据采集模块用于采集工程基坑的静态数据和动态数据；
5、所述数字孪生基坑数据交互模块与所述基坑数据采集模块连接，用于向所述基坑数据采集模块发出数据采集请求，并接收所述基坑数据采集模块采集到的工程基坑的静态数据和动态数据；
6、所述数字孪生基坑驱动模块与所述数字孪生基坑数据交互模块连接，
7、所述数字孪生基坑监控模块连接所述数字孪生基坑模型，用于实现数字孪生基坑模型的图形化显示以及异常状态监视；
8、所述系统管理模块连接所述数字孪生基坑监控模块，用于实现系统管理。
9、进一步，所述数字孪生基坑构建模块包括基坑数据导入单元、gis数据导入单元、三维模型生成单元、融合建模单元、轻量化单元、数字孪生基坑导出单元；
10、所述基坑数据导入单元用于将工程基坑的结构设计数据导入所述三维模型生成单元，所述工程基坑的结构设计数据包括工程基坑的cad图纸、与工程基坑的cad图纸对应的地层勘测数据；
11、所述gis数据导入单元用于将工程基坑的gis数据导入所述三维模型生成单元，所述工程基坑的gis数据包括工程基坑的gis地理位置信息、工程基坑周边建筑、树木、道路的gis地理位置信息；
12、所述三维模型生成单元用于根据工程基坑的cad图纸生成工程基坑主体结构的三维模型，根据工程基坑的cad图纸对应的地层勘测数据，生成工程基坑所在位置的地层地质结构三维模型，根据所述工程基坑的gis数据，生成周边环境三维模型，将工程基坑主体结构的三维模型、工程基坑所在位置的地层地质结构三维模型、周边环境三维模型导入到所述融合建模单元；
13、所述融合建模单元用于对导入的所述工程基坑主体结构的三维模型、工程基坑所在位置的地层地质结构三维模型、周边环境三维模型分别设置材质信息、进行纹理贴图，并基于工程基坑的cad图纸和工程基坑的gis数据，将添加所述工程基坑主体结构的三维模型、工程基坑所在位置的地层地质结构三维模型、周边环境三维模型进行融合、物理渲染，生成工程基坑三维模型，并将所述工程基坑三维模型导入到所述轻量化单元；
14、所述轻量化单元用于对所述工程基坑三维模型进行轻量化处理，并将轻量化处理后的工程基坑三维模型导入到所述数字孪生基坑导出单元；
15、所述数字孪生基坑导出单元用于将轻量化处理后的工程基坑三维模型导出为包括物体文件和图层文件并且可由浏览器浏览的数字孪生基坑模型。
16、进一步，所述基坑数据采集模块包括静态数据单元、动态数据采集单元；
17、所述静态数据采集单元用于采集基坑静态数据，包括基坑的结构尺寸数据、gis地理位置数据；
18、所述动态数据采集单元用于采集基坑动态数据，包括基坑边坡位移数据、支护结构倾斜数据、支护结构应力数据、基坑沉降数据、周边环境沉降数据、地下水位数据；
19、进一步，所述基坑数据采集模块根据所述数字孪生基坑数据交互模块的请求，将上述基坑静态数据和基坑动态数据导入所述数字孪生基坑数据交互模块。
20、进一步，所述数字孪生基坑数据交互模块包括接口服务器单元、数据库单元；
21、所述接口服务器单元连接所述基坑数据采集模块和所述数字孪生基坑驱动模块，用于将来自所述基坑数据采集模块的数据存储到数据库单元，并根据所述数字孪生基坑驱动模块的请求，获取数据库单元中的数据发送到所述数字孪生基坑驱动模块。
22、进一步，所述数字孪生基坑驱动模块包括数据接收单元、数据分析单元、数据输出单元；
23、所述数据接收单元用于接收来自数字孪生基坑数据交互模块的数据，并将其发送到所述数据分析单元；
24、所述数据分析单元用于对数据进行分析，判断是否需要输出动画效果数据，当需要输出动画效果数据时，向所述数字孪生基坑模型发出驱动指令，控制所述数字孪生基坑模型产生动画效果；
25、所述数据输出单元用于将动画效果数据和来自数字孪生基坑数据交互模块的数据，发送到所述数字孪生基坑监控模块。
26、进一步，所述数字孪生基坑监控模块用于显示所述数字孪生基坑模型以及所述数字孪生基坑模型的动画效果，并对来自数字孪生基坑数据交互模块的数据进行异常监控，当发生异常时，显示异常报警提示信息。
27、进一步，所述系统管理模块包括用户管理单元、模型管理单元；
28、所述用户管理单元用于对用户信息进行管理，包括创建用户信息、设置用户权限、修改或删除用户信息；
29、所述模型管理单元用于对所述数字孪生基坑监控模块所显示的所述数字孪生基坑模型中的各模块进行删除、修改或高亮显示处理。
30、本专利技术还涉及一种基于数字孪生的基坑监测方法，所述方法用于如上所述的基于数字孪生的基坑监测系统，具体包括下列步骤：
31、s1.所述数字孪生基坑监控模块构建自组织映射模型，并基于获取的基坑边坡位移数据、支护结构倾斜数据、支护结构应力数据、基坑沉降数据、周边环境沉降数据、地下水位数据，对模型进行训练；
32、s2.使用训练后的自组织映射模型对实时获取的基坑边坡位移数据、支护结构倾斜数据、支护结构应力数据、基坑沉降数据、周边环境沉降数据、地下水位数据进行监控，获取异常指标；
33、s3.基于所述异常指标，判断实时获取的基坑边坡位移数据、支护结构倾斜数据、支护结构应力数据、基坑沉降数据、周边环境沉降数据、地下水位数据是否出现异常。
34、进一步，所述步骤s1包括：
35、对上述基坑边坡位移数据、支护结构倾斜数据、支护结构应力数据、基坑沉降数据、周边环境沉降数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基于数字孪生的基坑监测系统包括：数字孪生基坑构建模块、数字孪生基坑模型、基坑数据采集模块、数字孪生基坑数据交互模块、数字孪生基坑驱动模块、数字孪生基坑监控模块、系统管理模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述数字孪生基坑构建模块包括基坑数据导入单元、GIS数据导入单元、三维模型生成单元、融合建模单元、轻量化单元、数字孪生基坑导出单元；
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基坑数据采集模块包括静态数据单元、动态数据采集单元；
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基坑数据采集模块根据所述数字孪生基坑数据交互模块的请求，将上述基坑静态数据和基坑动态数据导入所述数字孪生基坑数据交互模块。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述数字孪生基坑数据交互模块包括接口服务器单元、数据库单元；
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述数字孪生基坑监控模块用于显示所述数字孪生基坑模型以及所述数字孪生基坑模型的动画效果，并对来自数字孪生基坑数据交互模块的数据进行异常监控，当发生异常时，显示异常报警提示信息。
8.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述系统管理模块包括用户管理单元、模型管理单元；
9.一种基于数字孪生的基坑监测方法，所述方法用于如权利要求1-8任意一项所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，具体包括下列步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于数字孪生的基坑监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基于数字孪生的基坑监测系统包括：数字孪生基坑构建模块、数字孪生基坑模型、基坑数据采集模块、数字孪生基坑数据交互模块、数字孪生基坑驱动模块、数字孪生基坑监控模块、系统管理模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述数字孪生基坑构建模块包括基坑数据导入单元、gis数据导入单元、三维模型生成单元、融合建模单元、轻量化单元、数字孪生基坑导出单元；
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基坑数据采集模块包括静态数据单元、动态数据采集单元；
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征在于，所述基坑数据采集模块根据所述数字孪生基坑数据交互模块的请求，将上述基坑静态数据和基坑动态数据导入所述数字孪生基坑数据交互模块。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的基坑监测系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：高山，王鹤，蒋梦，康秋静，高玉亮，曹钰，丁海有，黄玉君，孙云蓬，
申请(专利权)人：北京大成国测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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