一种智慧园区多场景融合可视化管控系统及方法与流程

本发明涉及可视化管控，尤其涉及一种智慧园区多场景融合可视化管控系统及方法。

背景技术：

1、随着智慧园区建设的深入发展，利用红外热成像技术结合三维虚拟现实技术对园区内的核心配电设备、供电线路以及关键用能终端进行可视化管控，已成为实现设备运行状态监测和安全隐患排查的重要手段。在现有的可视化管控系统中，通常通过红外热成像传感器阵列获取目标区域内各设备的表面辐射能量，并将其转化为红外数据，随后直接将该红外数据作为二维纹理，投射映射到预先构建的数字孪生三维模型表面，从而在三维虚拟空间中直观地展示园区关键监测设备的空间热场分布状态。

2、现有的可视化管控系统普遍忽略了大负荷配电设备运行中所激发出时变电磁场对红外成像管路或空间坐标标定的物理干扰，导致红外热像数据在向三维模型表面进行空间叠加时极易产生严重的像素错位与几何畸变，存在无法实现高精度时空对齐与孪生感知的问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种智慧园区多场景融合可视化管控系统及方法，旨在改善红外热像数据在向三维模型表面进行空间叠加时极易产生严重的像素错位与几何畸变，存在无法实现高精度时空对齐与孪生感知的问题。

2、第一方面，本发明提供了如下技术方案，一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，包括：

3、数据采集模块，用于获取目标区域的红外数据及运行负荷数据；

4、特征注入模块，用于在三维模型的顶点中配置对应对象的膨胀张量、形变矩阵及以温度和观测视角为自变量的辐射率函数；

5、电磁去耦模块，用于根据所述运行负荷数据和空间拓扑位置构建随时间变化的磁场张量，并利用与运行负荷数据波动周期同步的锁相滤波算法对所述红外数据进行逆向变换处理，生成去耦红外数据；

6、折射率补偿模块，用于根据所述运行负荷数据求解对应对象周围介质的折射率梯度，并根据折射率梯度执行逆向光线追迹积分计算，修正所述去耦红外数据在三维模型表面的纹理映射交点坐标；

7、网格重构模块，用于利用随所述运行负荷数据动态更新的所述形变矩阵进行微分几何矩阵变换，调整三维模型顶点的空间几何边界坐标；

8、遮挡映射模块，用于通过空间几何投影构建遮挡区掩膜以拦截物理遮挡区的去耦红外数据投射，并根据辐射率函数及对应对象的材质热传导率求解热传导微分方程，对遮挡区内的网格进行热场数据修补与三维渲染。

9、第二方面，本发明提供以下技术方案，一种智慧园区多场景融合可视化管控方法，所述方法包括：

10、s1、获取目标区域的红外数据及运行负荷数据；

11、s2、在三维模型的顶点中配置对应对象的膨胀张量、形变矩阵及以温度和观测视角为自变量的辐射率函数；

12、s3、根据所述运行负荷数据和空间拓扑位置构建随时间变化的磁场张量，并利用与运行负荷数据波动周期同步的锁相滤波算法对所述红外数据进行逆向变换处理，生成去耦红外数据；

13、s4、根据所述运行负荷数据求解对应对象周围介质的折射率梯度，并根据折射率梯度执行逆向光线追迹积分计算，修正所述去耦红外数据在三维模型表面的纹理映射交点坐标；

14、s5、利用随所述运行负荷数据动态更新的所述形变矩阵进行微分几何矩阵变换，调整三维模型顶点的空间几何边界坐标；

15、s6、通过空间几何投影构建遮挡区掩膜以拦截物理遮挡区的去耦红外数据投射，并根据辐射率函数及对应对象的材质热传导率求解热传导微分方程，对遮挡区内的网格进行热场数据修补与三维渲染。

16、本发明具有如下有益效果：

17、1、本发明中，通过电磁去耦模块利用运行负荷数据反演时变磁场张量，并结合锁相滤波对红外数据进行逆向几何仿射变换，实现了电磁干扰的自适应实时去耦与红外像素错位的精准矫正，解决了传统系统因忽略大负荷设备电磁场干扰，导致红外热像在空间叠加时出现几何畸变和视差错位的问题。

18、2、本发明中，通过折射率补偿模块执行逆向光线追迹积分，并协同网格重构模块利用热-力耦合降阶模型与拉普拉斯形变算法进行微分几何矩阵变换，实现了随负荷及温度波动对模型几何边界的动态调整，以及对光线偏折轨迹的实时修正，解决了在设备高负荷及环境温度剧烈变化时，因空气热对流引起光线偏折和设备热胀冷缩导致的纹理映射错位与渲染脱节的问题。

19、3、本发明中，通过遮挡映射模块利用投影深度比对构建遮挡掩膜拦截无效投射，并将已知温度和辐射率函数转化为边界条件对热传导微分方程进行时空有限差分外推求解，实现了对物理视线盲区内未知热场分布的精准数值修补与重构渲染，解决了传统红外可视化易受物理视角、管线重叠或外壳遮挡，导致遮挡盲区内数据断层、无法感知内部连续热场状态的问题。

1.一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在折射率补偿模块中，根据所述运行负荷数据求解对应对象周围介质的折射率梯度包括：

3.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在折射率补偿模块中，根据折射率梯度执行逆向光线追迹积分计算，修正所述去耦红外数据在三维模型表面的纹理映射交点坐标包括：

4.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在网格重构模块中，利用随所述运行负荷数据动态更新的所述形变矩阵进行微分几何矩阵变换包括：

5.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在网格重构模块中，所述调整三维模型顶点的空间几何边界坐标包括：

6.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在遮挡映射模块中，通过空间几何投影构建遮挡区掩膜以拦截物理遮挡区的去耦红外数据投射包括：

7.根据权利要求1所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，其特征在于，在遮挡映射模块中，根据辐射率函数及对应对象的材质热传导率求解热传导微分方程，对遮挡区内的网格进行热场数据修补与三维渲染包括：

8.一种智慧园区多场景融合可视化管控方法，其特征在于，用于权利要求1-7任一项所述的一种智慧园区多场景融合可视化管控系统，所述方法包括：