【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智慧城市管理，特别是涉及一种基于数字孪生技术的雾天智慧城市管理系统。
技术介绍
1、着智慧城市建设的深入，数字孪生技术作为其核心技术之一已经广泛应用于城市规划、交通管理、环境保护等领域。然而，在雾天等极端天气情况下，城市的运行和管理面临诸多挑战，如交通拥堵、环境能见度低、安全隐患增加等。在现有的雾天智慧城市管理与优化系统中，虽然已经开始应用物联网、大数据和人工智能等技术，但在实际运行中仍存在城市各部门之间在边缘侧数据海量连接、边缘侧异构设备类型多样、实时响应要求较高以及突发负载难以预测、接口不兼容等问题，导致数据整合与共享困难；现有系统在模拟雾天环境时，往往只考虑大气散射和粒子系统等单一因素，忽导致模拟结果不够准确；在预测雾天对城市交通、环境等影响时，往往只能基于传统的统计模型或经验公式，导致预测与决策能力有限。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于数字孪生技术的雾天智慧城市管理系统，能够实现对城市运行状态的实时监测和预测，尤其是在雾天极端天气条件下的交通、环境等方面的智能管理。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于数字孪生技术的雾天智慧城市管理系统，其特征在于，包括：
3、实时监测与数据采集模块，用于采集目标城市的环境数据和运行数据并进行预处理；
4、数字孪生模块，用于构建目标城市的数字孪生模型；
5、雾天仿真模拟模块，用于基于数字孪生模型构建雾天场景，并根据预处理后的环
6、决策支持模块，用于根据仿真模拟结果生成决策支持信息。
7、进一步的，所述雾天仿真模拟模块包括：
8、气象数据融合模块，用于根据预处理后的环境数据和运行数据来预测雾天的发生概率和持续时间并进行气象数据融合；
9、雾天场景构建模块，用于在数字孪生模型的基础上搭建雾天场景，并根据气象数据融合后的结果对雾天场景下目标城市的城市运行状态进行仿真模拟。
10、进一步的，气象数据融合表示为：
11、mathbfxused＝xmodel+k(xobs-hxmodel)
12、其中，xused是融合后的气象状态向量，xmodel是预测获得的气象状态向量，xobs是观测到的气象状态向量，h是观测算子，k是卡尔曼增益矩阵。
13、进一步的，所述雾天仿真模拟模块还包括：
14、数值计算模块，用于利用流体力学数值计算方法模拟气流在雾天环境中的运动和交化，并根据计算结果进一步优化数字孪生模型。
15、进一步的，所述雾天场景构建模块是通过搭建基于米氏散射和粒子动态行为的物理模型，以模拟光线在雾天场景下的传播和散射过程来实现的。
16、进一步的，米氏散射的散射强度i表示为：
17、
18、其中，i0是入射光强度，g是散射光的非对称因子，θ是散射角，λ是光的波长，r是散射体与观察者的距离，是不同尺寸的散射体对散射强度的贡献，n(r')是散射体(如雾滴)的数密度分布，σ(r′)是散射截面；
19、粒子动态行为表示为：
20、
21、其中，x是粒子的位置，v是粒子的速度，a是粒子的加速度。
22、进一步的，所述实时监测与数据采集模块包括：
23、数据采集模块，用于采集目标城市的环境数据和运行数据；
24、数据清洗模块，包括数据整合模块和数据标准化模块，所述数据整合模块用于将不同来源、不同格式的数据整合为统一格式，所述数据标准化模块用于对数据整合后的数据进行归一化处理。
25、进一步的，所述数字孪生模块包括：
26、初始模型构建模块，用于构建设定类型的数字孪生模型；
27、数据驱动建模模块，用于根据采集到的环境数据和运行数据来更新已构建数字孪生模型的状态信息。
28、进一步的，所述设定类型的数字孪生模型包括地理空间模型，所述地理空间模型，用于描述城市的地理空间结构和布局。
29、有益效果
30、由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术本系统通过采用统一的数据格式和接口，实现了城市各部门之间数据的无缝对接和高效共享，形成了全面实时的城市管理信息系统，同时可以与其他城市管理系统进行数据共享和协同工作，提高城市管理的整体效率和水平；本专利技术综合考虑了大气散射、粒子系统、气象数据融合和数值计算方法等多种因素，实现了对雾天环境的高精度模拟；本专利技术通过采用深度学习对大量的历史数据和实时数据进行分析、学习和融合，实现了对雾天环境下城市交通、环境等变化的精准预测和智能决策。
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1.一种基于数字孪生技术的雾天智慧城市管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雾天仿真模拟模块包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，气象数据融合表示为：
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述雾天仿真模拟模块还包括：
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述雾天场景构建模块是通过搭建基于米氏散射和粒子动态行为的物理模型，以模拟光线在雾天场景下的传播和散射过程来实现的。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，米氏散射的散射强度I表示为：
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实时监测与数据采集模块包括：
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字孪生模块包括：
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述设定类型的数字孪生模型包括地理空间模型，所述地理空间模型，用于描述城市的地理空间结构和布局。
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的雾天智慧城市管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雾天仿真模拟模块包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，气象数据融合表示为：
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述雾天仿真模拟模块还包括：
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述雾天场景构建模块是通过搭建基于米氏散射和粒子动态行为的物理模型，以模拟光线...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱云周，刘梦雪，贾根团，马骋娉，徐陈锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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