【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于市政工程、环境工程、智慧水务管理技术与计算机技术交叉领域。
技术介绍
1、数字孪生(digital twin)是充分利用物理模型、传感器更新、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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
2、城市水务是城市水资源开发、利用、保护等中的相关事务，包括从水源、给水、节水、排水到污水治理的所有范畴，是城市建设管理运维工作中极为重要的一部分，管线的日常监测、预警与维护工作直接关系到城市居民的正常生活，因此建立城市智慧水务全周期管理平台是及其必要的。
3、传统的智慧水务管理平台存在以下问题：
4、1.数据整合困难：城市水务系统涉及到多种数据源，包括传感器数据、地理信息数据、水质数据等，这些数据通常分散在不同的系统和部门中，缺乏统一的数据整合平台。
5、2.模型建立复杂：城市水务系统的模型通常非常复杂，涉及到水资源、给水管网、污水处理等多个方面，模型的建立和维护成本高，同时需要大量的实时数据支持。
6、3.全周期管理不足：目前的城市水务平台通常只能实现部分环节的监测和管理，无法集监测、预警、应急决策与维护等功能于一体，从而导致目前城市水务管理智能化水平较低且管理平台功能不足。
7、因此，有必要提出一种基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，对城市水务全要素和治理管理活动全过程进行数字化映射、智慧化模拟，实现与城市水务工程的同步仿真运行、支撑水利业务精准化决策与后续运行维护
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有的城市水务管理智能化水平较低且管理平台功能不足的问题，本专利技术提供了一种基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台。
2、基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，包括：
3、物联网感知层，用于通过物联网感知设备监测感知城市内多源水务工程信息数据；
4、服务器设施层，用于存储多源水务工程信息数据，还用于对多源水务工程信息数据进行分类、预处理及数据异常分析，并存储经分类、预处理及数据异常分析后的数据；
5、算法集成层，用于为服务器设施层进行分类、预处理及数据异常分析配置对应的算法；
6、平台服务层，用于根据监测感知到的城市内多源水务工程信息数据中的工程数据进行可视化三维建模，得到水务工程三维模型；还用于通过多源水务工程信息数据中的非工程数据与所构建的水务工程三维模型进行数字化映射；还用于实现城市应急资源数据信息管理；
7、应用功能层，用于城市水务进行动态可视化展示、实时分析城市水务故障信息、指导决策城市水务故障应急方案。
8、优选的是，城市内多源水务工程信息数据包括城市内各水源工程数据、给水工程数据、节水工程数据、排水工程数据、污水处理工程数据、水资源回收工程数据和管线工程数据。
9、优选的是，服务器设施层包括云储存服务器和云计算服务器；
10、云储存服务器，用于存储多源水务工程信息数据，还用于存储经分类、预处理及数据异常分析后的数据；
11、云计算服务器支持大数据分类算法、大数据计算算法和智能分析算法，用于对多源水务工程信息数据进行分类、预处理及数据异常分析。
12、优选的是，算法集成层包括大数据存储算法模块、大数据计算算法模块和智能分析算法模块；
13、大数据分类算法模块内嵌入大数据分类算法，用于当需要进行数据分类存储工作时，对服务器设施层内存储的多源水务工程信息数据通过关键词进行分类；当需要进行数据提取工作时，通过待提取数据所对应的分类关键词进行检索，从服务器设施层的云存储服务器中提取所需数据；
14、大数据计算算法模块，用于根据全周期管理平台的基础功能配置对应的大数据计算算法，并通过相应的大数据计算算法对多源水务工程信息数据进行预处理；
15、智能分析算法模块内配置智能分析算法，用于对预处理后的多源水务工程信息数据进行数据异常分析。
16、优选的是，平台服务层包括三维模型系统、三维管线系统、物联感知数据系统和应急资源管理系统；
17、三维模型系统，用于根据多源水务工程信息数据的水源工程数据、给水工程数据和排水工程数据中的建筑数据构建厂房和泵站的水务设施三维模型；
18、三维管线系统，用于根据多源水务工程信息数据中的管线工程数据构建城市水务管线设施三维模型；
19、物联感知数据系统，用于通过多源水务工程信息数据中的水源工程数据、给水工程数据、排水工程数据和管线工程数据中的非工程数据对厂房水务设施三维模型、泵站水务设施三维模型和城市水务管线设施三维模型中各监测点的位置进行信息标记；
20、应急资源管理系统，用于统计城市应急资源位置和各位置处的城市应急资源数量。
21、优选的是，应用功能层包括多元数据集成可视化模块、运行态势感知模块、综合分析研判模块和应急联动处置模块；
22、多元数据集成可视化模块，用于实现所构建的水务工程三维模型、多源水务工程信息数据中的非工程数据、以及水务工程三维模型中各监测点的位置进行联动和可视化动态展示；还用于实现对水务工程三维模型进行放大、缩小、移动、旋转和三维模型图层控制；还用于对水务工程三维模型中各监测点的位置与城市应急资源的位置和数量在二维地图上实现可视化表达；
23、运行态势感知模块，用于搭建物联网，通过设置在水务工程现场的采集监控装置与全周期管理平台通过物联网进行数据互联，实现对水务工程三维模型中设备运行态势的感知和水务运行变化规律感知；
24、综合分析研判模块，用于设置水务工程故障告警触发阈值，并利用服务器设施层进行数据异常分析得到的异常数据与水务工程故障警告触发阈值进行比较，从而进行风险判别，确定告警信息的风险级别；
25、应急联动处置模块，用于实现多元数据集成可视化模块、运行态势感知模块和综合分析研判模块间资源联动，并融合通讯指挥平台，实现跨部门、跨业务的协同指挥调度，辅助应急处置和应急资源调度。
26、优选的是，大数据计算算法包括水质监测算法和管网监测算法。
27、本专利技术提出了一种基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，该平台包括物联网感知层、服务器设施层、算法集成层、平台服务层和应用功能层，通过监测感知并存储处理城市内各水源、给水、节水、排水、污水处理、水资源回收利用和管线等水务工程信息数据，并集成分析处理算法，搭建城市水务工程的可视化三维建模，并集成物联感知数据、应急资源数据，可视化展示城市水务工程动态运行信息、实时分析城市水务故障信息、即时决策城市水务故障应急方案。
28、本专利技术的核心专利技术效果主要体现在以下3点：
29、(1)运用数字孪生技术，建立城市智慧水务全周期管理平台，通过物联网感知层、服务器设施层和算法集成层作为智慧管理平台的基础，全面实现城市水务从单线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，城市内多源水务工程信息数据包括城市内各水源工程数据、给水工程数据、节水工程数据、排水工程数据、污水处理工程数据、水资源回收工程数据和管线工程数据。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，服务器设施层包括云储存服务器和云计算服务器；
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，算法集成层包括大数据存储算法模块、大数据计算算法模块和智能分析算法模块；
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，平台服务层包括三维模型系统、三维管线系统、物联感知数据系统和应急资源管理系统；
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，应用功能层包括多元数据集成可视化模块、运行态势感知模块、综合分析研判模块和应急联动处置模块；
7.根据权利要求4所述的
...【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，城市内多源水务工程信息数据包括城市内各水源工程数据、给水工程数据、节水工程数据、排水工程数据、污水处理工程数据、水资源回收工程数据和管线工程数据。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，服务器设施层包括云储存服务器和云计算服务器；
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的城市智慧水务全周期管理平台，其特征在于，算法集成层包括大数...
【专利技术属性】
技术研发人员：田禹，李俐频，宋丹龙，赵天瑞，詹巍，任南琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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