基于大数据和VR技术的水利工程监管系统的制作方法

基于大数据和vr技术的水利工程监管系统
技术领域
1.本发明涉及水利工程监管技术领域，具体为基于大数据和vr技术的水利工程监管系统。


背景技术：

2.水利工程是为了控制、利用和保护地表及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称。为消除水害和开发利用水资源而修建的工程。按其服务对象分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、航道和港口工程、供水和排水工程、环境水利工程、海涂围垦工程等。可同时为防洪、供水、灌溉、发电等多种目标服务的水利工程，称为综合利用水利工程。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。
3.但是在现有技术中，水利工程在投入实施后无法进行准确的运行监管，导致水利工程的运行效率无法保证，同时在运行过程中，不能够对当前水利工程进行多方面数据分析，导致水利工程的监管效率无法保证，从而造成监管效率低下以至于水利工程的运行效率受到影响。
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于大数据和vr技术的水利工程监管系统，通过大数据分析对水利工程进行监管，同时通过ar技术针对水利工程具体参数进行预测，能够有效且及时的进行水利工程预测，提高了监管的效率；将当前水利工程进行特征判定，对当前水利工程的工作特征进行分析，有利于提高水利工程的监管效率；将对应水利工程进行专业性特征分析，从而判定当前具有复杂性特征的水利工程是否具备合格的专业性特征，从而对水利工程的运行效率增加了稳定性；根据各个子区域的分析以及水利工程的特征，通过vr分析模块进行水利工程分析管控，提高了水利工程监管效率同时能够将水利工程内存在的问题进行准确判定，能够保证水利工程的运行效率。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于大数据和vr技术的水利工程监管系统，包括监管服务器、工程特征判定单元、区域风险分析单元、区域强度分析单元、工程运转分析单元以及vr分析模块；监管服务器对整个水利工程进行监管，生成工程特征判定信号并将工程特征判定信号发送至工程特征判定单元，工程特征判定单元接收到工程特征判定信号后，将当前水利工程进行特征判定；通过特征判定获取到水利工程的复杂性特征类型，并通过vr分析模块对具备复杂性特征的水利工程进行专业性特征分析；水利工程的特征类型包括复杂性特征和专业性特征；确定投入实施的水利工程后，通过区域风险分析单元将实施的水利工程进行区域风险分析；并根据区域风险分析将各个子区域划分为安全区域和风险区域；完成风险分析
后通过区域强度分析单元将水利工程内各个子区域的运行强度进行分析，通过运行强度分析将各个子区域划分为高强度运行区域和低强度运行区域；随后通过工程运转分析单元将水利工程内各个子区域的运转进行分析；通过运转分析生成高效率信号和低效率信号；完成各个子区域分析后，通过vr分析模块对当前水利工程进行分析管控。
7.作为本发明的一种优选实施方式，工程特征判定单元的工程特征判定过程如下：采集到当前水利工程预计持续建设周期以及水利工程涉及区域面积，并将当前水利工程预计持续建设周期以及水利工程涉及区域面积分别与建设周期阈值和区域面积阈值进行比较：若当前水利工程预计持续建设周期超过建设周期阈值，或者水利工程涉及区域面积超过区域面积阈值，则判定对应水利工程具有复杂性特征，并将对应水利工程进行专业性特征分析，生成专业性特征分析信号并将专业性特征分析信号发送至vr分析模块；若当前水利工程预计持续建设周期未超过建设周期阈值，且水利工程涉及区域面积未超过区域面积阈值，则判定对应水利工程未具有复杂性特征，生成无复杂性特征信号并将无复杂性特征信号发送至监管服务器。
8.作为本发明的一种优选实施方式，vr分析模块接收到专业性特征分析信号后采集到当前水利工程对应技术人员的日常培训频率以及对应技术人员数量的增加速度，并将当前水利工程对应技术人员的日常培训频率以及对应技术人员数量的增加速度分别与培训频率阈值以及增加速度阈值进行比较：若当前水利工程对应技术人员的日常培训频率超过培训频率阈值，且对应技术人员数量的增加速度超过增加速度阈值，则判定当前水利工程具备专业性特征，生成具备专业性特征信号并将具备专业性特征信号发送至监管服务器，监管服务器接收到具备专业性特征信号，则将对应具备复杂性特征的水利工程进行实施，同时生成区域风险分析信号并将区域风险分析信号发送至区域风险分析单元。
9.作为本发明的一种优选实施方式，区域风险分析单元的区域风险分析过程如下：将水利工程涉及的区域进行划分，并将其划分为i个子区域，i为大于1的自然数，采集到水利工程内各个子区域的最大降雨量以及对应各个子区域的降雨频率，并将水利工程内各个子区域的最大降雨量以及对应各个子区域的降雨频率分别标记为jyli和jypi；采集到水利工程内各个子区域对应降雨预测出现偏差的频率，并将水利工程内各个子区域对应降雨预测出现偏差的频率标记为pcpi；通过分析获取到水利工程内各个子区域的风险分析系数xi，将水利工程内各个子区域的风险分析系数与风险分析系数阈值进行比较：若水利工程内子区域的风险分析系数超过风险分析系数阈值，则判定对应子区域存在风险，将对应子区域标记为风险区域，将对应风险区域发送至监管服务器和vr分析模块，监管服务器接收到风险区域后，将对应风险区域进行管控；若水利工程内子区域的风险分析系数未超过风险分析系数阈值，则判定对应子区域不存在风险，将对应子区域标记为安全区域，并将安全区域发送至vr分析模块。
10.作为本发明的一种优选实施方式，区域强度分析单元的强度分析过程如下：采集到水利工程内各个子区域对应最大蓄水量以及各个子区域进行水调度的频率，并将水利工程内各个子区域对应最大蓄水量以及各个子区域进行水调度的频率分别与蓄水量阈值和水调度频率阈值进行比较：若水利工程内各个子区域对应最大蓄水量超过蓄水量阈值，或者各个子区域进行
水调度的频率超过水调度频率阈值，则判定对应子区域为高强度运行，并将对应子区域标记为高强度运行区域，同时生成高强度运行信号并将高强度运行信号和对应高强度运行区域发送至vr分析模块；若水利工程内各个子区域对应最大蓄水量未超过蓄水量阈值，且各个子区域进行水调度的频率未超过水调度频率阈值，则判定对应子区域为低强度运行，并将对应子区域标记为低强度运行区域，同时生成低强度运行信号并将低强度运行信号和对应低强度运行区域发送至监管服务器。
11.作为本发明的一种优选实施方式，工程运转分析单元的工程运转分析过程如下：采集到水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长以及出现水位预警后处理消耗时长，并将水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长以及出现水位预警后处理消耗时长分别标记为监测时长阈值和消耗时长阈值进行比较：若水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长超过监测时长阈值，或者出现水位预警后处理消耗时长超过消耗时长阈值，则判定对应子区域的运转存在异常，生成低效率信号并将低效率信号发送至监管服务器和vr分析模块；若水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长未超过监测时长阈值，且出现水位预警后处理消耗时长未超过消耗时长阈值，则判定对应子区域的运转正常，生成高效率信号并将高效率信号发送至监管服务器和vr分析模块。
12.作为本发明的一种优选实施方式，vr分析模块的管控过程如下：若水利工程内子区域存在低效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则判定对应子区域的水利工程运行不合格，将对应子区域的水利工程特征进行重新分析，若对应子区域水利工程不具备复杂行特征或者不具备专业性特征，则进行技术人员整顿；若对应子区域水利工程具备复杂行特征且具备专业性特征，则进行管理人员整顿；若水利工程内子区域存在低效率信号，且对应子区域不为安全区域和低强度运行区域，则将对应子区域的水利工程特征进行判断，若具备专业性特征，则判定对应子区域不适合当前水利工程，将当前子区域在水利工程的功能位置进行调动；若不具备专业性特征，则将对应子区域的技术人员进行整顿；若水利工程内子区域存在高效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则生成性能优化信号并将性能优化信号发送至对应子区域的管理人员手机终端，将对应子区域的运行进行监管，确保对应子区域为风险区域或者高强度运行区域时，对应运行效率不会受到影响；若水利工程内子区域存在高效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则将对应子区域标记为合格运行区域，将对应合格运行区域作为水利工程内各个子区域的学习对象。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中，通过大数据分析对水利工程进行监管，同时通过ar技术针对水利工程具体参数进行预测，能够有效且及时的进行水利工程预测，提高了监管的效率；将当前水利工程进行特征判定，对当前水利工程的工作特征进行分析，有利于提高水利工程的监管效率；将对应水利工程进行专业性特征分析，从而判定当前具有复杂性特征的水利工程是否具备合格的专业性特征，从而对水利工程的运行效率增加了稳定性；2、本发明中，将实施的水利工程进行区域风险分析，判断当前水利工程对应各个区域内的风险，从而提高水利工程的运行合格性，同时在进行风险分析的同时能够增强水
利工程的监管效率；将水利工程内各个子区域的运行强度进行分析，判定水利工程内各个子区域的运行强度状态，从而提高对各个子区域的监管，同时根据运行强度状态能够提高了对水利工程监管的准确性；将水利工程内各个子区域的运转进行分析，判断各个子区域的运转状态，从而根据运转状态进行水利工程监管，有效判断当前水利工程的实时工作效率，有利于加强对水利工程的监管力度；3、本发明中，根据各个子区域的分析以及水利工程的特征，通过vr分析模块进行水利工程分析管控，提高了水利工程监管效率同时能够将水利工程内存在的问题进行准确判定，能够保证水利工程的运行效率。
附图说明
14.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
15.图1为本发明基于大数据和vr技术的水利工程监管系统的原理框图。
具体实施方式
16.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1所示，基于大数据和vr技术的水利工程监管系统，包括监管服务器、工程特征判定单元、区域风险分析单元、区域强度分析单元、工程运转分析单元以及vr分析模块；vr是virtual reality的缩写，翻译为虚拟现实，虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中；vr已不仅仅被关注于计算机图象领域，它已涉及更广的领域，如电视会议、网络技术和分布计算技术，并向分布式虚拟现实发展。虚拟现实技术已成为新产品设计开发的重要手段。其中，协同工作虚拟现实是vr技术新的研究和应用的热点，它引入了新的技术问题，包括人的因素和网络、数据库技术等。如人的因素，已需要考虑多个参与者在一个共享的空间中如何相互交互，虚拟空间中的虚拟对象在多名参与者的共同作用下的行为等。在vr环境下的进行协同设计，团队成员可同步或异步地在虚拟环境中从事构造和操作虚拟对象的活动，并可对虚拟对象进行评估、讨论以及重新设计等活动。分布式虚拟环境可使地理位置上分布不同的设计人员面对相同的虚拟设计对象，通过在共享的虚拟环境中协同地使用声音和视频工具，可在设计的初期就能够消除设计缺陷，减少产品上市时间，提高产品质量。此外，vr已成为构造虚拟样机，支持虚拟样机技术的重要工具。ve――虚拟环境技术可使工程师在三维空间中实时地与他们的设计样机(虚拟样机)进行交互。
18.在现有技术中，ar技术可以运用于多种领域，本技术将ar技术与大数据分析运用于水利工程领域，通过大数据分析对水利工程进行监管，同时通过ar技术针对水利工程具体参数进行预测，能够有效且及时的进行水利工程预测，提高了监管的效率；水利工程投入实施后，监管服务器对整个水利工程进行监管，生成工程特征判定
信号并将工程特征判定信号发送至工程特征判定单元，工程特征判定单元接收到工程特征判定信号后，将当前水利工程进行特征判定，对当前水利工程的工作特征进行分析，有利于提高水利工程的监管效率，具体工程特征判定过程如下：采集到当前水利工程预计持续建设周期以及水利工程涉及区域面积，并将当前水利工程预计持续建设周期以及水利工程涉及区域面积分别与建设周期阈值和区域面积阈值进行比较：若当前水利工程预计持续建设周期超过建设周期阈值，或者水利工程涉及区域面积超过区域面积阈值，则判定对应水利工程具有复杂性特征，并将对应水利工程进行专业性特征分析，生成专业性特征分析信号并将专业性特征分析信号发送至vr分析模块；若当前水利工程预计持续建设周期未超过建设周期阈值，且水利工程涉及区域面积未超过区域面积阈值，则判定对应水利工程未具有复杂性特征，生成无复杂性特征信号并将无复杂性特征信号发送至监管服务器；vr分析模块接收到专业性特征分析信号后，将对应水利工程进行专业性特征分析，从而判定当前具有复杂性特征的水利工程是否具备合格的专业性特征，从而对水利工程的运行效率增加了稳定性，具体专业性特征分析过程如下：采集到当前水利工程对应技术人员的日常培训频率以及对应技术人员数量的增加速度，并将当前水利工程对应技术人员的日常培训频率以及对应技术人员数量的增加速度分别与培训频率阈值以及增加速度阈值进行比较：若当前水利工程对应技术人员的日常培训频率超过培训频率阈值，且对应技术人员数量的增加速度超过增加速度阈值，则判定当前水利工程具备专业性特征，生成具备专业性特征信号并将具备专业性特征信号发送至监管服务器，监管服务器接收到具备专业性特征信号，则将对应具备复杂性特征的水利工程进行实施，同时生成区域风险分析信号并将区域风险分析信号发送至区域风险分析单元；区域风险分析单元接收到区域风险分析信号后，将实施的水利工程进行区域风险分析，判断当前水利工程对应各个区域内的风险，从而提高水利工程的运行合格性，同时在进行风险分析的同时能够增强水利工程的监管效率，具体区域风险分析过程如下：将水利工程涉及的区域进行划分，并将其划分为i个子区域，i为大于1的自然数，采集到水利工程内各个子区域的最大降雨量以及对应各个子区域的降雨频率，并将水利工程内各个子区域的最大降雨量以及对应各个子区域的降雨频率分别标记为jyli和jypi；采集到水利工程内各个子区域对应降雨预测出现偏差的频率，并将水利工程内各个子区域对应降雨预测出现偏差的频率标记为pcpi；本技术中降雨预测偏差表示为区域进行降雨预测后，区域天气多变导致降雨预测出现偏差；通过公式获取到水利工程内各个子区域的风险分析系数xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0；将水利工程内各个子区域的风险分析系数与风险分析系数阈值进行比较：若水利工程内子区域的风险分析系数超过风险分析系数阈值，则判定对应子区域存在风险，将对应子区域标记为风险区域，将对应风险区域发送至监管服务器和vr分析模
块，监管服务器接收到风险区域后，将对应风险区域进行管控；若水利工程内子区域的风险分析系数未超过风险分析系数阈值，则判定对应子区域不存在风险，将对应子区域标记为安全区域，并将安全区域发送至vr分析模块；监管服务器生成区域强度分析信号并将区域强度分析信号发送至区域强度分析单元，区域强度分析单元接收到区域强度分析信号后，将水利工程内各个子区域的运行强度进行分析，判定水利工程内各个子区域的运行强度状态，从而提高对各个子区域的监管，同时根据运行强度状态能够提高了对水利工程监管的准确性，具体强度分析过程如下：采集到水利工程内各个子区域对应最大蓄水量以及各个子区域进行水调度的频率，并将水利工程内各个子区域对应最大蓄水量以及各个子区域进行水调度的频率分别与蓄水量阈值和水调度频率阈值进行比较：若水利工程内各个子区域对应最大蓄水量超过蓄水量阈值，或者各个子区域进行水调度的频率超过水调度频率阈值，则判定对应子区域为高强度运行，并将对应子区域标记为高强度运行区域，同时生成高强度运行信号并将高强度运行信号和对应高强度运行区域发送至vr分析模块；若水利工程内各个子区域对应最大蓄水量未超过蓄水量阈值，且各个子区域进行水调度的频率未超过水调度频率阈值，则判定对应子区域为低强度运行，并将对应子区域标记为低强度运行区域，同时生成低强度运行信号并将低强度运行信号和对应低强度运行区域发送至监管服务器；监管服务器生成工程运转分析信号并将工程运转分析信号发送至工程运转分析单元，工程运转分析单元接收到工程运转分析信号后，将水利工程内各个子区域的运转进行分析，判断各个子区域的运转状态，从而根据运转状态进行水利工程监管，有效判断当前水利工程的实时工作效率，有利于加强对水利工程的监管力度，具体工程运转分析过程如下：采集到水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长以及出现水位预警后处理消耗时长，并将水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长以及出现水位预警后处理消耗时长分别标记为监测时长阈值和消耗时长阈值进行比较：若水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长超过监测时长阈值，或者出现水位预警后处理消耗时长超过消耗时长阈值，则判定对应子区域的运转存在异常，生成低效率信号并将低效率信号发送至监管服务器和vr分析模块；若水利工程内各个子区域出现水位预警的监测时长未超过监测时长阈值，且出现水位预警后处理消耗时长未超过消耗时长阈值，则判定对应子区域的运转正常，生成高效率信号并将高效率信号发送至监管服务器和vr分析模块；vr分析模块接收到水利工程特征、安全区域、高强度运行区域、高效率信号以及低效率信号后，将对应水利工程进行分析管控，具体管控过程如下：若水利工程内子区域存在低效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则判定对应子区域的水利工程运行不合格，将对应子区域的水利工程特征进行重新分析，若对应子区域水利工程不具备复杂行特征或者不具备专业性特征，则进行技术人员整顿；若对应子区域水利工程具备复杂行特征且具备专业性特征，则进行管理人员整顿；提高了技术人员和管理人员的工作效率；
若水利工程内子区域存在低效率信号，且对应子区域不为安全区域和低强度运行区域，则将对应子区域的水利工程特征进行判断，若具备专业性特征，则判定对应子区域不适合当前水利工程，将当前子区域在水利工程的功能位置进行调动；若不具备专业性特征，则将对应子区域的技术人员进行整顿；若水利工程内子区域存在高效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则生成性能优化信号并将性能优化信号发送至对应子区域的管理人员手机终端，将对应子区域的运行进行监管，确保对应子区域为风险区域或者高强度运行区域时，对应运行效率不会受到影响；若水利工程内子区域存在高效率信号，且对应子区域为安全区域和低强度运行区域，则将对应子区域标记为合格运行区域，将对应合格运行区域作为水利工程内各个子区域的学习对象。
19.监管服务器将水利工程内各个子区域进行监管控制，实际施工期间，一旦发生建筑安全事故，工程施工进度将受到严重影响，这样不仅会降低工程经济效益，而且还可能会威胁施工人员的生命健康，导致企业的信誉被降低，这就要求施工企业必须做好安全管理工作。降雨容易对水利工程建设造成影响，尤其对于强降雨来说，将直接导致基坑、围堰等部位存在严重的安全隐患。因此，一旦进入雨季，施工单位必须做好安全生产工作，同时保证预案的合理性，可成立相应的防讯抢险机构，密切关注天气变化，组织人员培训，及时储备物资，定期检查高空防雷、机电设备的关键部位。雨季过后，需重点检查所有设备，确保所有设备合格之后，才能继续施工。施工过程中，发生安全事故是不可避免的，常见的有火灾、高空坠落以及机械伤害，还包括物体打击、食物中毒以及触电等。因此，施工单位应组建一个应急救援团队，针对重大安全事故，提出有效的应急救援方案，及时采取应对措施。
20.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；本发明在使用时，监管服务器对整个水利工程进行监管，生成工程特征判定信号并将工程特征判定信号发送至工程特征判定单元，工程特征判定单元将当前水利工程进行特征判定；通过特征判定获取到水利工程的复杂性特征类型，并通过vr分析模块对具备复杂性特征的水利工程进行专业性特征分析；确定投入实施的水利工程后，通过区域风险分析单元将实施的水利工程进行区域风险分析；并根据区域风险分析将各个子区域划分为安全区域和风险区域；完成风险分析后通过区域强度分析单元将水利工程内各个子区域的运行强度进行分析，通过运行强度分析将各个子区域划分为高强度运行区域和低强度运行区域；随后通过工程运转分析单元将水利工程内各个子区域的运转进行分析；通过运转分析生成高效率信号和低效率信号；完成各个子区域分析后，通过vr分析模块对当前水利工程进行分析管控。
21.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。