【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智慧水库管理，具体涉及了一种基于数字孪生的水库防洪监测系统。
技术介绍
1、水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一，在防洪区上游河道适当位置兴建水库能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。
2、水库在日常运行过程中，为了确保水库安全、高效运行和长期服务，需要对水库进行运维。涵盖从日常操作到预防性维护、应急相应以及长期规划的一系列任务。例如水位管理、设施设备检查与维护、水质监测、环境监测与生态保护等。
3、目前，由于水库上的测点传感器较为分散，且大多独立运行，无法直观形象的从整体对大坝的安全状态进行监控和管理。实际运维工程还会遇到的情况是，中大型水库的安全巡检工作大多依靠日常巡检人员通过肉眼查看，然后收集巡检报告表单进行上报。
4、目前虽然也有采用通过各类传感设备，对水库中的各项参数进行采集，当识别到参数异常后进行预警。但是在识别到参数异常后，仍然需要人工巡检去发现导致参数异常的原因。导致参数异常的原因可能存在多种。例如水库水位不在安全范围内时，可能是基础设施故障、溢洪道堵塞、阀门损坏、调度不当等。出现参数异常后，需要人工巡检对异常原因进行一一排查，效率较低，响应速度较慢。
技术实现思路
1、本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于数字孪生的水库防洪监测系统，能够当出现参数异常时，对异常原因进行识别分析。
2、本专利技术提供的基础方案：包括巡检终端和服务器，所述服
3、数据采集模块，用于获取前端设备采集的传感数据；
4、水库建模模块，用于获取水库基本信息，建立水库的三维虚拟模型，所述基本信息包括有水库结构、设备数据，并将采集到的传感数据输入至三维虚拟模型中进行运行，得到水库的数字孪生体；
5、设备采集模块，用于采集水库中各设备的运行参数；
6、参数分析模块，预设有各项传感数据的预警阈值，根据实时采集的传感数据识别是否触发预警阈值；
7、运行模拟模块，用于当存在传感数据触发预警阈值时，在水库的数字孪生体中根据传感数据以及设备的运行参数模拟生成水库运行情况，分析多个可能导致传感数据触发预警阈值的异常原因和异常点位，以及各个异常原因和异常点位发生的概率；
8、巡检计划模块，用于根据各个异常原因和异常点位发生的概率，生成巡检计划，并将巡检计划发布给运维终端。
9、本专利技术的原理及优点在于：对水库建立三维数字模型，并将水库运行参数输入三维数字模型生成水库的数字孪生体。对传感数据进行检测，当识别到存在参数触发预警阈值时，将根据传感数据以及各个设备的运行参数，在三维数字模型中进行模拟运行，得到水库的模拟运行状态。根据模拟运行结果，识别导致参数异常发生的异常原因以及异常点位，同时根据传感数据以及设备运行参数识别异常原因和异常点位发生的概率，例如当设备正常运行的情况下，设备故障的概率较低。通过识别得到各个异常原因及异常点位的概率，根据概率生成巡检计划，将巡检计划发布给运维终端，工作人员接收到巡检计划后，根据异常原因及点位从高到低的顺序依次进行检查即可。
10、相比于现有技术，通过本方案的技术方案，传统的传感数据出现异常后，需要凭借经验判断导致异常的原因，再去识别出现异常的点位，而后进行一一排查，较为依赖人员经验，当人员经验不足时，判断准确率较低，从而导致了排查效率较低，对异常情况处理响应较慢。本方案中，通过数字孪生体模拟水库运行，得到异常原因以及异常点位概率，从而生成巡检计划，工作人员根据巡检计划中异常原因及点位发生的概率进行巡检即可。
11、进一步，所述运行模拟模块包括调节模拟模块和点位识别模块，所述调节模拟模块包括设备模拟模块以及模拟判断模块，所述点位识别模块包括操作点位识别模块；
12、设备模拟模块，预设有各项传感数据的关联设备，所述关联设备为对运行参数进行调节后，与之关联的传感数据随之产生变化的设备，当存在传感数据触发预警阈值时，识别传感数据的关联设备，并在数字孪生体中模拟对该识别传感数据的关联设备的运行参数依次进行调节，生成模拟结果，并识别模拟结果中的传感数据是否正常；
13、模拟判断模块，当模拟结果中的传感数据正常时，获取当前模拟的关联设备的运行参数，根据历史数据识别当前模拟的关联设备的运行参数是否位于常用范围内，若位于常规范围内，则判断可能存在的异常原因包括有操作异常；
14、操作点位识别模块，用于当可能存在的异常原因包括有操作异常时，将模拟运行时，条件运行参数至常用范围内，能够使传感数据正常的关联设备标记为异常点位。
15、当存在数据异常时，根据出现异常的传感数据，识别出与该传感数据关联的水库设备，即为关联设备，关联设备指的是对关联设备的运行参数进行调节后，变会对传感数据产生影响。例如调节阀门的开度，水库中的水位便会产生变化。当传感数据触发预警阈值后，对关联设备的运行情况进行模拟，生成模拟结果，若是经过模拟运行后，通过调节关联设备的运行参数，能够使传感数据恢复正常，则导致传感数据出现异常的原因则可能是当前的关联设备设定的运行参数存在问题，即当前的操作设置出现问题，因此可能导致异常数据的异常原因包括有操作异常，而异常点位则是当前进行调节运行参数后，能够使传感数据恢复至正常的点位。
16、进一步，所述运行模拟模块还包括故障模拟模块，所述点位识别模块还包括故障点位识别模块；
17、故障模拟模块，用于获取现实中当前对关联设备设定的运行参数，在数字孪生体中，按照关联设备当前设定的运行参数、历史数据以及预测数据模拟运行，分别模拟预设时间点tn-1，tn-2…tn，tn+1…tn+m的传感数据，其中tn为当前时间点，并识别模拟结果中达到各个预设时间点的传感数据是否正常，若是各个预设时长的传感数据均正常，则判断可能存在的异常原因包括有设备异常；
18、故障点位识别模块，用于当可能存在的异常原因包括有设备异常时，将模拟时，按照设备当前设定的运行参照，在预设时间点传感数据正常的关联设备标记为异常点位。
19、将显示中对关联设备设定的运行参数，在数字孪生体中进行多次模拟运行，若是按照现实中所设定的运行参数，在多个时间点按照当时的水库内的其他数据进行模拟，最终在各个时间点均是正常的，则说明当前设备的运行参数设定没有问题。例如对水位异常具有影响的关联设备为阀门的开度，按照现实中对设置阀门的开度，分别在当前时段，过去时段以及未来时段进行模拟，若模拟得到的传感数据均正常，而此时导致传感数据异常的原因便可能是由设备故障引起，无法按照所设定的运行参数进行运行，从而导致出现异常数据。
20、进一步，所述运行模拟模块还包括干扰模拟模块，所述干扰模拟模块包括干扰源分析模块和干扰源判断模块，所述点位识别模块还包括干扰点位识别模块；
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【技术保护点】
1.基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：包括服务器，所述服务器包括水库建模模块、数据采集模块、设备采集模块、参数分析模块、运行模拟模块、巡检计划模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述运行模拟模块还包括故障模拟模块，所述点位识别模块还包括故障点位识别模块；
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述运行模拟模块还包括干扰模拟模块，所述干扰模拟模块包括干扰源分析模块和干扰源判断模块，所述点位识别模块还包括干扰点位识别模块；
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述运行模拟模块还包括概率分析模块，所述概率分析模块包括历史分析模块、占比分析模块以及概率识别模块；
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述概率识别模块包括原因识别模块、次数识别模块、次数分析模块以及占比分析模块；
【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：包括服务器，所述服务器包括水库建模模块、数据采集模块、设备采集模块、参数分析模块、运行模拟模块、巡检计划模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述运行模拟模块还包括故障模拟模块，所述点位识别模块还包括故障点位识别模块；
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的水库防洪监测系统，其特征在于：所述运行模拟模块还包括干扰模拟模块，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊珍，李宗樾，晏卫国，
申请(专利权)人：贵州省大坝安全监测中心，
类型：发明
国别省市：
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