【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智慧校园运维管理，具体为一种基于数字孪生的智慧校园运维管理系统。
技术介绍
1、近年来，随着物联网、人工智能和云计算技术的快速发展，智慧校园的建设逐步进入深度应用阶段；智慧校园运维管理作为智慧校园建设的关键组成部分，涉及设备监测、资源调度、空间优化等多个方面；传统的校园运维管理方式主要依赖于固定规则和人工干预，对设备的运行状态监测和管理大多采用离散式的数据采集方式，难以实现系统化、智能化的运维优化；为了提升校园内设备的管理效率，研究人员提出了基于物联网的远程监控系统、基于机器学习的设备状态预测方法以及基于大数据分析的运维优化方案；然而，这些方法在实际应用中往往存在数据孤岛、响应不及时、智能化程度不足等问题，难以满足现代智慧校园对于高效、智能、动态优化的管理需求；因此，基于数字孪生技术的智慧校园运维管理方法逐渐成为研究热点，旨在利用数字孪生模型实现对物理设备的实时映射，结合智能调度算法和空间优化策略，提升校园运维的智能化水平。
2、然而，现有的智慧校园运维技术仍存在诸多局限性，难以实现高效、协同、精准的设备管理；首先，现有的设备监测和数据采集方法大多基于单一传感器或分散的数据采集系统，导致设备数据的实时性和完整性不足，难以构建精准的校园设备虚拟模型；其次，现有的资源调度方法主要基于预设规则或静态调度算法，难以在复杂多变的校园环境下动态优化设备的资源分配，使得高负载设备可能出现资源短缺，而低负载设备资源浪费严重；此外，现有的设备管理系统通常缺乏空间冲突分析能力，难以有效解决移动设备和静态设备在物理空间上的冲
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的智慧校园设备管理方法存在设备数据采集不完整，难以构建高精度数字孪生模型的问题，资源调度方式僵化，无法适应动态变化的校园运维需求的问题，缺乏空间冲突分析机制，导致移动设备与静态设备协同管理效率低的问题，以及如何通过数字孪生技术构建设备虚拟模型，实现设备的实时监测、资源的智能调度与空间冲突优化，提高智慧校园设备运维的智能化水平的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，包括数字孪生监测模块、智能任务调度与资源优化模块、空间优化与路径规划模块；所述数字孪生监测模块用于采集校园内的静态设备和移动设备数据信息，构建基于数字孪生的校园设备虚拟模型，实时监测并同步校园内设备的工作状态；所述智能任务调度与资源优化模块包括智能调度模块、资源分配模块，智能调度模块用于构建智能调度算法，资源分配模块用于对校园内的静态设备和移动设备进行资源的动态最优分配分析；所述空间优化与路径规划模块包括空间冲突检测模块、冲突优化模块，空间冲突检测模块用于分析设备间的空间冲突，冲突优化模块用于基于空间冲突分析结果，优化设备之间的协同运维管理。
4、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述构建基于数字孪生的校园设备虚拟模型包括采集校园内所有设备的实时运行数据，传输至数字孪生平台，每个设备都被映射为虚拟模型，将每个设备的运行状态、位置、工作时间进行实时更新。
5、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述构建智能调度算法包括采集校园内待执行任务的计算负载信息，并获取校园内各静态设备及移动设备的计算能力参数，基于任务计算负载与设备计算能力的比值，评估任务的最优执行设备，进行优化任务分配；在任务调度过程中，获取各设备的能耗特性参数，计算任务在不同设备上的执行能耗，基于任务执行时间与设备能耗的综合优化目标，确定最优的任务分配方案；构建任务的资源匹配度评分模型，基于任务计算负载、设备适配能力及任务执行需求，计算任务与设备的匹配度评分；基于设备运行时长、计算负载情况及历史故障数据，计算设备健康指数，对各设备的健康状态进行评估；构建智能调度优化目标函数，结合任务时间权重、计算负载、能耗优化系数、资源匹配度评分及设备健康指数，综合计算最优任务调度方案，使任务调度满足任务执行时间最小化、系统能耗最优化、任务匹配度最大化及设备健康状态最优的优化目标。
6、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述构建智能调度算法还包括获取校园内所有设备的任务计算负载、所需设备数量及任务复杂度信息，基于所述信息构建任务资源匹配度评分计算模型，计算每个任务的资源匹配度评分；对任务计算负载、设备使用时长、设备当前计算负载及设备故障预测评分进行数据归一化处理，构建设备健康指数计算模型，计算每个设备的健康指数。
7、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述分析设备间的空间冲突包括通过实时监控移动设备的运行路径及移动设备与静态设备的相对位置，预测设备间可能发生的冲突，对设备的虚拟模型进行空间映射，结合设备当前的地理位置和任务目标，使用路径规划计算出最佳路径，并实时更新路径计划，基于路径代价、空间冲突成本、平均冲突指数构建路径优化目标函数。
8、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述分析设备间的空间冲突还包括基于校园内所有设备的位置信息、运行状态信息及任务分配情况，并基于采集的数据构建三维空间模型，确定各设备在校园环境中的空间分布关系及运动轨迹；计算移动设备的路径代价，路径代价包括路径长度、设备移动所需的能耗及任务执行所需的行进时间，基于路径代价计算结果，确定设备的最优行进路径，并在路径变更后实时更新设备的任务调度信息；基于设备的三维空间模型，计算空间冲突成本，空间冲突成本基于设备间的空间距离、设备任务执行优先级及路径调整代价确定，若空间冲突成本超过预设阈值，则调整移动设备的行进路径或优化设备间的任务调度顺序；计算平均冲突指数，平均冲突指数基于所有设备的空间冲突成本计算，并用于评估校园环境中的整体冲突风险水平，若平均冲突指数超出设定阈值，则执行路径优化及任务重新调度。
9、作为本专利技术所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的一种优选方案，其中：所述优化设备之间的协同运维管理包括基于空间冲突成本和平均冲突指数构建协同运维管理策略；当平均冲突指数小于第一冲突阈值时，情况为设备间冲突风险低，运维团队重点关注任务执行效率，遵循最短路径优化原则和最优任务分配策略，无需对设备任务优先级进行额外调整，维持现有调度计划；当平均冲突指数大于等于第一冲突阈值且小于第二冲突阈值时，设备间的最小安全距离可能被触及，存在中等冲突风险，运维团队需立即响应，调本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建基于数字孪生的校园设备虚拟模型包括采集校园内所有设备的实时运行数据，传输至数字孪生平台，每个设备都被映射为虚拟模型，将每个设备的运行状态、位置、工作时间进行实时更新。
3.如权利要求2所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建智能调度算法包括采集校园内待执行任务的计算负载信息，并获取校园内各静态设备及移动设备的计算能力参数，基于任务计算负载与设备计算能力的比值，评估任务的最优执行设备，进行优化任务分配；
4.如权利要求3所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建智能调度算法还包括获取校园内所有设备的任务计算负载、所需设备数量及任务复杂度信息，基于所述信息构建任务资源匹配度评分计算模型，计算每个任务的资源匹配度评分；
5.如权利要求4所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述分析设备间的空间冲突包括通过实时监控移动设备的运行路径及移动设备与
6.如权利要求5所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述分析设备间的空间冲突还包括基于校园内所有设备的位置信息、运行状态信息及任务分配情况，并基于采集的数据构建三维空间模型，确定各设备在校园环境中的空间分布关系及运动轨迹；
7.如权利要求6所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述优化设备之间的协同运维管理包括基于空间冲突成本和平均冲突指数构建协同运维管理策略；
8.一种采用如权利要求1~7任一所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统的方法，其特征在于：包括采集校园内的静态设备和移动设备数据信息，构建基于数字孪生的校园设备虚拟模型，实时监测并同步校园内设备的工作状态；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8中所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8中所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建基于数字孪生的校园设备虚拟模型包括采集校园内所有设备的实时运行数据，传输至数字孪生平台，每个设备都被映射为虚拟模型，将每个设备的运行状态、位置、工作时间进行实时更新。
3.如权利要求2所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建智能调度算法包括采集校园内待执行任务的计算负载信息，并获取校园内各静态设备及移动设备的计算能力参数，基于任务计算负载与设备计算能力的比值，评估任务的最优执行设备，进行优化任务分配；
4.如权利要求3所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述构建智能调度算法还包括获取校园内所有设备的任务计算负载、所需设备数量及任务复杂度信息，基于所述信息构建任务资源匹配度评分计算模型，计算每个任务的资源匹配度评分；
5.如权利要求4所述的基于数字孪生的智慧校园运维管理系统，其特征在于：所述分析设备间的空间冲突包括通过实时监控移动设备的运行路径及移动设备与静态设备的相对位置，预测设备间可能发生的冲突，对设备的虚拟模型进行空间映射，结合设备当前的地理位置和任务目标，使用路...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞珩，曾火根，孙英豪，马松，王文涛，丁娟，
申请(专利权)人：新瑞数城技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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