【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井管道监测，具体是一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法。
技术介绍
1、在地下开采的过程中，由于地层中含水的涌出、雨水和江河中水的渗透，水砂充填和水力采矿井的井下供水，会有大量的水汇集于井下。如果不能及时将这些积水排出，井下生产可能受到阻碍，井下安全得不到保障，严重者会造成重大事故，给人民的生命、国家的财产都带来了极大威胁。因此，井下排水极为重要。在排水过程中，由于粉尘、泥沙等杂物会随水一起排出，长时间后会慢慢累积于管道底部，造成管道的排水能力下降，存在严重的安全隐患，因此，必须对管道的水流量进行实时的监测，以判断排水是否正常、管道中沉积物是否超限，从而及时安排维护，消除安全隐患；为此，现提供一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：收集目标矿井管道的矿井管道数据，根据所收集到的矿井管道数据构建对应的数字管道孪生模型；
4、步骤s2：根据所构建的数字管道孪生模型，确定对应的数据采集节点，并在所确定的数据采集节点布置对应的数据采集终端；
5、步骤s3：通过数据采集终端对各个数据采集节点的流量数据进行采集，将所采集到的流量数据与数字管道孪生模型进行融合，并对数字管道孪生模型进行数据同步；
6、步骤
7、进一步的，收集目标矿井管道数据，根据所收集到的矿井管道数据构建对应的数字管道孪生模型的过程包括：
8、利用激光对目标矿井管道的内部进行扫描，获得对应的点云数据，将所获得的点云数据导入至点云处理软件内，生成对应的管道点云模型；
9、将所生成的管道点云模型划分为若干个点云区域，对每个点云区域内的点云数量进行遍历获得各个点云区域的点云密度，记为d；
10、设置点云密度阈值范围，记为（d1，d2）；
11、将每个点云区域的点云密度与所设置的点云密度阈值范围进行对比，根据对比结果对管道点云模型进行优化；
12、当d∈（d1，d2）时，则表示对应的点云区域不需要进行优化；
13、当d≤d1时，则表示对应的点云区域内的点云密度过低，将该点云区域标记为稀疏区域，则需要对该稀疏区域进行填充优化；
14、当d≥d2时，则表示对应的点云区域内的点云密度过高，将该点云区域标记为密集区域，则需要对该密集区域进行去冗余优化；
15、完成对管道点云模型的优化后，在管道点云模型内根据目标矿井管道的布局设置对应的结构标签，从而获得对应的数字管道孪生模型，所述结构标签包括连接点标签、阀体标签以及管道走向标签。
16、进一步的，对稀疏区域进行填充优化的过程包括：
17、遍历稀疏区域内所存在的点云，以所存在的点云为基准点，生成点云影响区域；
18、将稀疏区域内未被点云影响区域覆盖的区域标记为空白区域；
19、将空白区域划分为若干个空白子区域，所述空白子区域的大小和轮廓与点云影响区域相同；
20、将与空白子区域边界相邻的点云影响区域进行标记，并获取点云影响区域所对应的点云值；
21、将各个点云值的均值填充至所述空白子区域内，并生成对应的点云，将该空白子区域标记为填充子区域；
22、当完成所有与点云影响区域存在相邻的空白子区域的填充后，则获取剩下不与点云影响区域存在相邻的空白子区域；
23、将与该空白子区域边界相邻的填充子区域进行标记，并获取填充子区域所对应的点云值；
24、将各个点云值的均值填充至所述空白子区域内，并生成对应的点云，将该空白子区域标记为填充子区域，以此类推完成所有空白子区域的填充。
25、进一步的，对密集区域进行去冗余优化的过程包括：
26、对密集区域构建拓扑网络，并标记各个拓扑网格的各个中心点，记为拓扑点；
27、获取各个拓扑网格内所存在的点云，以及对应的点云值；
28、获得拓扑网格的点云离散系数dx；
29、设置离散系数阈值l；
30、当dx≤l时，则表示对应拓扑网格的点云离散程度低，则对该拓扑网格的点云进行归一化处理，从而完成对该拓扑网格内的点云去冗余优化；
31、当dx＞l时，则表示对应拓扑网格的点云离散程度高，则将该拓扑网格内最大点云值和最小点云值进行标记，并分别建立对应的拓扑集合，将所标记的最大点云值和最小点云值所对应的点云分别映射至对应的拓扑集合内；
32、将映射至拓扑集合内的点云剔除后，重新计算拓扑网格的点云离散系数，并用以判断拓扑网格的点云离散程度；
33、若点云离散程度高，则将拓扑网格内最大点云值和最小点云值所对应的点云映射至对应的拓扑集合内，以此类推；
34、若点云离散程度低，则将拓扑网格的点云进行归一化处理，同时对拓扑集合内的点云生成点云影响区域，根据所生成的点云影响区域在所述拓扑网格内生成子拓扑网格。
35、进一步的，根据所构建的数字管道孪生模型，确定对应的数据采集节点，并在所确定的数据采集节点布置对应的数据采集终端的过程包括：
36、读取数字管道孪生模型内的各个结构标签，将各个结构标签的所在位置标记为对应的数据采集节点，在目标矿井管道内与连接点标签和阀体标签相对应的数据采集节点处设置对应的数据采集终端；
37、在目标矿井管道内与管道走向标签相对应的数据采集节点处设置对应数据采集终端组，所述数据采集终端组至少包括两个数据采集终端；
38、根据管道走向标签对数据采集终端组内的数据采集终端设置顺序关系；
39、根据连接点标签所在管道的数据采集节点的所在位置，与至少一个数据采集终端组相关联，并设置对应的端点相对位置关系；
40、根据阀体标签所在管道的位置，与数据采集终端组中距离阀体标签最近的两个数据采集终端相关联，并设置阀体相对位置关系。
41、进一步的，通过数据采集终端对各个数据采集节点的流量数据进行采集，将所采集到的流量数据与数字管道孪生模型进行融合的过程包括：
42、通过数据采集终端实时获取对应的位置的流量数据；
43、设置数据上传周期，将一个数据上传周期内所获得的流量数据进行打包，获得对应的流量数据包，同时生成与该数据上传周期的时间跨度相对应的时间跨度标签，将所生成的时间跨度标签插入至所获得的流量数据包内后上传至数字管道孪生模型；
44、所述数字管道孪生模型将所接收到的流量数据包导入至对应的结构标签内。
45、进一步的，对数字管道孪生模型进行数据同步的过程包括：
46、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对稀疏区域进行填充优化的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对密集区域进行去冗余优化的过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，根据所构建的数字管道孪生模型，确定对应的数据采集节点，并在所确定的数据采集节点布置对应的数据采集终端的过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，通过数据采集终端对各个数据采集节点的流量数据进行采集，将所采集到的流量数据与数字管道孪生模型进行融合的过程包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对数字管道孪生模型进行数据同步的过程包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对数字管道孪生模型的
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对稀疏区域进行填充优化的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，对密集区域进行去冗余优化的过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生模型的矿井管道流量分析方法，其特征在于，根据所构建的数字管道孪生模型，确定对应的数据采集节点，并在所确定的数据采集节点布置对应的数据采集终端的过程包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：秋爽，李文凭，郭艳艳，
申请(专利权)人：西安欣源测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。