基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统及方法与流程

1.本技术涉及船闸运行调度管理技术领域，具体而言，涉及一种涌潮河段船闸管控系统及方法。


背景技术：

2.船闸运行调度及管理的相关领域已通过智能算法实现了闸室智能排挡、多级船闸联合调度等，同时数字孪生技术在船闸管控中也有了初步的应用。但是现有船闸管控的数字孪生技术难以满足在涌潮河段船闸安全运行和船舶通航安全的需求。
3.在涌潮河段，由于涌潮强大的破坏力对船闸结构、设备运行、船舶航行都带来巨大的风险和隐患，现有的船闸管控只考虑了船舶与船闸间的协同调度，不适用于对涌潮河段的船闸进行管控，因而难以确保涌潮河段船闸的正常运行和船舶通航安全。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例的目的在于提供一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统及方法，通过涌潮时空预报模块获取涌潮实时动态信息，过闸船舶动态定位与预警模块获取船舶安全监视信息；然后，船闸安全运行计算模块根据获取的涌潮实时动态信息和船舶安全监视信息基于数字孪生技术计算辅助决策；最终，船舶过闸调度与挡潮门控制模块根据计算的辅助决策在数字孪生环境下进行船舶调度信息推送和挡潮门控制，从而实现涌潮河段船舶安全过闸，实现了涌潮、船闸、船舶三要素的动态协同运行，解决了上述“难以确保涌潮河段船闸的正常运行和船舶通航安全”技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统，该系统包括：涌潮时空预报模块，过闸船舶动态定位与预警模块，船闸安全运行计算模块，船舶过闸调度与挡潮门控制模块；所述涌潮时空预报模块用于获取涌潮实时动态信息；所述过闸船舶动态定位与预警模块用于获取船舶安全监视信息；所述船闸安全运行计算模块用于根据所述涌潮实时动态信息和所述船舶安全监视信息基于数字孪生技术计算辅助决策；其中，所述辅助决策包括船舶的过闸调度决策以及挡潮门控制的决策；所述船舶过闸调度与挡潮门控制模块用于根据所述辅助决策在数字孪生环境下进行船舶调度信息推送和挡潮门控制，以实现涌潮河段船舶安全过闸。
6.在上述实现过程中，通过上述涌潮时空预报模块、过闸船舶动态定位与预警模块、船闸安全运行计算模块和船舶过闸调度与挡潮门控制模块的配合，实现了船闸和挡潮门在涌潮影响下的精确控制，提高了涌潮河段船舶过闸的安全性。
7.可选地，所述涌潮时空预报模块还用于通过接收涌潮数据，基于所述涌潮数据构建涌潮时空动态模型，并对所述涌潮时空动态模型进行处理，以获取所述涌潮实时动态信息；其中，所述涌潮数据包括涌潮河段多个潮位站的涌潮预报数据和多个潮位站的实时数据。
8.在上述实现过程中，通过构建上述涌潮时空动态模型，一方面可以将静态的涌潮
数据经处理后转为航道地图上的动态显示，给操作人员以更直观的感受；另一方面可以自动获取涌潮实时数据对涌潮预报数据进行修正，能够真实的反映潮水实际情况，给操作人员以更准确的判断，进而提高船闸调度、挡潮门控制的准确性。
9.可选地，所述涌潮时空动态模型通过根据所述涌潮预报数据，获取潮位站空间距离、潮位站时间差、潮位站间涌潮移动速度后学习递归计算模型，并基于所述实时数据对所述递归计算模型进行优化而构建。
10.在上述实现过程中，通过以多个潮位站地理空间信息为基础，根据距离、时间计算涌潮移动速度，并用涌潮实时数据进行修正优化构建上述涌潮时空动态模型，相比于现有涌潮模型更真实地反应了潮水实际情况，提高了模型预测的实时性，进而提高了船闸调度、挡潮门控制的精准度。
11.可选地，所述涌潮时空预报模块还用于通过所述涌潮时空动态模型计算涌潮到达时间，并构建涌潮预报船舶调度模型，通过所述涌潮预报船舶调度模型对涌潮信息进行判断并辅助船舶过闸调度。
12.在上述实现过程中，通过涌潮时空动态模型进一步构建涌潮预报船舶调度模型辅助决策，且此套流程计算、判断过程均交由计算机处理，辅助操作人员进行控制，提高了船闸运行的安全水平。
13.可选地，所述过闸船舶动态定位与预警模块还用于通过动态计算船舶定位信息和涌潮信息并判断船舶是否可以进行调度，和/或，通过船闸口门外的摄像机和ai人工智能识别算法双重确认是否有船舶未进行避险，进而获取船舶安全监视信息。
14.在上述实现过程中，通过过闸船舶动态定位及预警模块动态计算船舶定位信息及涌潮信息，能够精准判断船舶是否可以进行调度，更具有科学性、时效性。
15.可选地，所述船舶过闸调度与挡潮门控制模块通过船舶过闸调度系统对待过闸船舶进行调度管理；和/或通过闸阀门控制系统对船闸闸门、灌水阀门的开闭进行远程控制；和/或通过挡潮门控制系统对挡潮门的开闭进行远程控制。
16.在上述实现过程中，船舶过闸调度系统较现有的船舶调度，增加了涌潮因素对船舶过闸调度的影响控制，提高了对船闸控制的精度，从而提高涌潮河段船舶过闸的安全性。
17.可选地，所述船舶过闸调度与挡潮门控制模块包括挡潮闸门运行管控模块；所述挡潮闸门运行管控模块用于获取挡潮门实时感知数据，根据预设运行规则生成挡潮门运行辅助决策模型，基于所述挡潮门运行辅助决策模型辅助操控人员对挡潮门进行控制。
18.在上述实现过程中，通过挡潮门运行管控模块对挡潮门实时感知信息集成进而构建挡潮门运行辅助决策模型辅助挡潮门操控，并在挡潮门操控时进行挡潮门安全智能预警提示以及基于视频的挡潮门安全监视，提高了挡潮门控制的科学性、时效性。
19.可选地，所述预设运行规则包括：根据涌潮到达潮位站时，则发送提醒信息，和/或，根据船闸口门外监视潮流流速大于预设值时，则提示不允许开启挡潮门，和/或，根据挡潮门风速仪监测的风速大于六级时，则提示不允许挡潮门的开闭。
20.在上述实现过程中，通过综合考虑涌潮到达船闸的时空参数、船闸口门外流速、风速、挡潮门状态的影响，基于上述运行规则制定挡潮门辅助决策机制的挡潮门运行辅助决策模型，将传统的管理决策转变为智慧决策，减少了主观因素的影响，增加了决策的客观性。
21.可选地，所述船闸安全运行计算模块还用于根据所述涌潮实时动态信息计算涌潮时空动态模型、涌潮预报船舶调度模型，以及根据所述船舶安全监视信息计算挡潮门运行辅助决策模型。
22.在上述实现过程中，通过计算机处理，计算辅助决策模型进行船舶调度、挡潮门控制，将传统的管理决策转变为智慧决策，减少了主观因素的影响，增加了决策的客观性，提高了处理效率。
23.第二方面，本技术实施例提供了一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控方法，所述方法包括：获取涌潮实时动态信息和船舶安全监视信息；根据所述涌潮实时动态信息和所述船舶安全监视信息基于数字孪生技术计算辅助决策；其中，所述辅助决策包括船舶的过闸调度决策以及挡潮门控制的决策；根据所述辅助决策在数字孪生环境下进行船舶的调度信息推送和挡潮门控制，以实现涌潮河段船舶安全过闸。
24.第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述的方法的步骤。
25.第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的方法的步骤。
26.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为本技术实施例提供的一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统的功能模块示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统运行示意图；
30.图3为本技术实施例提供的基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控方法的流程图；
31.图4为本技术实施例提供的基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统的电子设备的方框示意图。
32.图标：01-涌潮河段船闸管控系统；10-涌潮时空预报模块；20-过闸船舶动态定位与预警模块；30-船闸安全运行计算模块；40-船舶过闸调度与挡潮门控制模块；41-挡潮闸门运行管控模块；300-电子设备；311-存储器；312-存储控制器；313-处理器；314-外设接口；315-输入输出单元；316-显示单元。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.船闸：一种通航建筑物，在天然河流由于调节流量、渠化通航以及在运河上因地形条件及水面坡度的限制，必须具有阶梯形的纵断面形成集中水面落差。
36.船舶过闸：必须借助专门的通航建筑物使船舶直接通过落差。船闸由上、下游引航道与上、下游闸首连闸室组成。闸室是停泊船舶的厢形室，借助室内灌水或泄水来调整闸室中的水位，使船舶在上、下游水位之间作垂直的升降，从而通过集中的航道水位落差。当船舶由下游向上游行驶时，室内水位降至与下游水位齐平，然后打开下游闸首的闸门，船进闸室，关闸门，灌水，待水位升高到与上游水位齐平后，开上游闸首闸门，船即可出闸通过上游引航道驶向上游。当船由上游向下游行驶时，过闸操作程序则与此相反。
37.在现有船闸管控软件中无法通过数字化还原真实船闸建筑物、涌潮、船舶的原型，以及实现对船闸各种运行参数的实时采集和分析管理，从而导致无法及时的发现船闸在涌潮河段运行安全的细节特征并采取有针对的处置措施。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术的以上特点非常适用于构建本技术如下介绍的涌潮河段船闸智慧管理系统。
38.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控系统01，该系统包括涌潮时空预报模块10、过闸船舶动态定位与预警模块20、船闸安全运行计算模块30和船舶过闸调度与挡潮门控制模块40。
39.其中，该涌潮时空预报模块10用于获取涌潮实时动态信息；该过闸船舶动态定位与预警模块20用于获取船舶安全监视信息；该船闸安全运行计算模块30用于根据涌潮实时动态信息和船舶安全监视信息基于数字孪生技术计算辅助决策，其中，该辅助决策包括船舶的过闸调度决策以及挡潮门控制的决策；该船舶过闸调度与挡潮门控制模块40用于根据辅助决策在数字孪生环境下进行船舶调度信息推送和挡潮门控制，以实现涌潮河段船舶安全过闸。
40.示例性地，涌潮时空预报模块10可以进行涌潮预报信息的获取与集成、潮位站涌潮的实时监测、并进行涌潮动态可视化显示，以辅助涌潮与船闸协同运行；涌潮时空预报模块10利用涌潮预报信息和潮位站实时检测的涌潮信息可获得涌潮实时动态信息，该涌潮实
时动态信息可以包括涌潮(潮头)当前时刻在航道上的实时位置、涌潮高度，同时，涌潮潮头是动态的，随着时间的变化而移动。
41.过闸船舶动态定位与预警模块20可以通过ais基站获得船舶ais信号监测上游避险锚地船舶、以及对正在调度过程中的船舶进行动态定位与预警。过闸船舶动态定位与预警模块20通过持续监测上游锚地待过闸船舶信息，并在船舶进入船闸以前保持不断计算推衍，在船舶由待闸至船舶调度完成之间的全部过程中，只要计算船舶无法在挡潮门关闭前进入船闸，便发送预警信息。因而，该船舶安全监视信息可以包括上游锚地待过闸船舶信息、预警信息。通过ais获取实时的船舶定位信息，能够对在航船舶是否具有风险进行实时判断并进行精确预警，提高了船舶航行安全水平的管控能力。
42.船闸安全运行计算模块30可以在获取、综合了上述各种信息数据后，并用数据驱动数字孪生场景要素(涌潮、船闸、船舶三要素)动态表达实时状态，集中计算需要的辅助决策模型，可实现船闸运行过程和控制流程的动态实时还原，以帮助进行船舶过闸调度以及挡潮门控制。其中，船闸安全运行计算模块30在数字孪生环境下，可构建基于数字孪生的航道与船闸三维仿真场景，以及基于数字孪生的船闸、船舶孪生体，接入各类动态数据以驱动该场景和该孪生体，同步数字孪生仿真船闸运行及船舶过闸全动态流程，从而动态还原船闸运行整个过程。
43.建设在涌潮河段的船闸，由于受涌潮影响，船闸自身结构、闸门安全，以及过闸船舶安全都存在较大风险，为此挡潮门的作用即在涌潮到来之前关闭，阻挡涌潮对船闸闸门的破坏。
44.船舶过闸调度与挡潮门控制模块40可以是在船闸安全运行计算模块30计算了船舶过闸调度以及挡潮门控制的辅助决策后，根据这些辅助决策信息驱动相关机构执行船闸运行的闸次、闸次的开闭、挡潮门的开闭。
45.通过上述涌潮时空预报模块10、过闸船舶动态定位与预警模块20、船闸安全运行计算模块30和船舶过闸调度与挡潮门控制模块40的配合，实现了船闸和挡潮门在涌潮影响下的精确控制，提高了涌潮河段船舶过闸的安全性。
46.在一个实施例中，涌潮时空预报模块10还用于通过接收涌潮数据，基于涌潮数据构建涌潮时空动态模型，并对涌潮时空动态模型进行处理，以获取涌潮实时动态信息；其中，涌潮数据包括涌潮河段多个潮位站的涌潮预报数据和多个潮位站的实时数据。
47.示例性地，涌潮河段多个潮位站的涌潮预报数据可以是通过api接口的方式，接入水利部门发布的强涌潮河段各潮位站的涌潮预报数据；多个潮位站的实时数据可以是通过当日的潮报广播记录下来的数据，是涌潮到达潮位站的实测数据。通过这两种数据经一系列运算可得到涌潮时空动态模型，经过可视化显示处理后，可将涌潮时空动态模型的计算结果，在航道地图上进行可视化显示，具体可动态显示随时间实时变化的涌潮(潮头)当前时刻的实时位置、涌潮高度，进而可以直观获取这些涌潮实时动态信息。
48.现有获取的涌潮预报是通过水利部门发布的静态涌潮预报信息，涌潮预报数据并不是真实、实时的涌潮数据，船闸人员进行调度还需要依据各潮报站点监测到的实时数据。通过构建上述涌潮时空动态模型，一方面可以将静态的涌潮数据经处理后转为航道地图上的动态显示，给操作人员以更直观的感受；另一方面可以自动获取涌潮实时数据对涌潮预报数据进行修正，能够真实的反应潮水实际情况，给操作人员以更准确的判断，进而提高船
闸调度、挡潮门控制的准确性。
49.在一个实施例中，涌潮时空动态模型通过根据涌潮预报数据，获取潮位站空间距离、潮位站时间差、潮位站间涌潮移动速度后学习递归计算模型，并基于实时数据对递归计算模型进行优化而构建。
50.示例性地，涌潮时空动态模型可以是以多个潮位站地理空间信息为基础，通过距离、时间计算涌潮移动速度，并用涌潮实时数据不断修正优化的递归计算模型。
51.可选地，如图2所示，图2为本技术实施例提供的一种涌潮河段船闸管控系统运行示意图。首先计算c1潮位站、c2潮位站等两个潮位站以航道中心线为参考的空间距离l，然后计算两个潮位站的潮汐预报时刻的时间差t，进而计算涌潮在c1、c2两个潮位站间的平均移动速度v1＝l/t，加权后得到涌潮移动速度v2＝v1 v。其中，v为速度修正值。
52.通过涌潮到c2潮位站的真实时间，修正计算模型，从c2潮位站开始，重新计算c2潮位站到c3潮位站的移动速度。
53.同理，计算c2到c3，c3到c4等多个潮位站的涌潮平均移动速度，并在每个潮位站用真实时间修改模型后，重新开始下一阶段的涌潮移动速度的计算。最终，将潮汐预报、模型计算及真实数据修正结果等数据，存入数据库，通过一段时间的数据积累和机器自学习，并不断对模型进行优化。
54.通过以多个潮位站地理空间信息为基础，根据距离、时间计算涌潮移动速度，并用涌潮实时数据进行修正优化构建上述涌潮时空动态模型，相比于现有涌潮模型更真实地反应了潮水实际情况，提高了模型预测的实时性，进而提高了船闸调度、挡潮门控制的精准度。
55.在一个实施例中，涌潮时空预报模块10还用于通过涌潮时空动态模型计算涌潮到达时间，并构建涌潮预报船舶调度模型，通过涌潮预报船舶调度模型对涌潮信息进行判断并辅助船舶过闸调度。
56.示例性地，通过涌潮时空动态模型，计算并提示涌潮到达时间，进而构建涌潮预报船舶调度模型，以帮助船闸调度人员从涌潮河段上游锚地调度船舶参考涌潮信息，以及给关闭挡潮门操控预留充足的时间。该涌潮预报船舶调度模型还可以通过船闸口门处测量浮标采集的实时水文(流速、流向)数据，在航道地图上用不同颜色提示当前口门潮流状态，给挡潮门操控人员是否开闸放船做提示和参考。
57.现有船闸人员是基于自己的经验知识积累，通过对涌潮信息的判断，进行船闸控制操作，这样的决策过程受人为因素影响较大，流程不规范、标准不明确、执行无保障，通过涌潮时空动态模型进一步构建涌潮预报船舶调度模型辅助决策，且此套流程计算、判断过程均交由计算机处理，辅助操作人员进行控制，提高了船闸运行的安全水平。
58.在一个实施例中，过闸船舶动态定位与预警模块20还用于通过动态计算船舶定位信息和涌潮信息并判断船舶是否可以进行调度，和/或，通过船闸口门外的摄像机和ai人工智能识别算法双重确认是否有船舶未进行避险，进而获取船舶安全监视信息。
59.示例性地，通过动态计算船舶定位信息和涌潮信息并判断船舶是否可以进行调度，具体可以是：根据船舶实时位置、空满载状态、最大航速，协同涌潮动态信息、挡潮门开闭时间，实时动态计算船舶在挡潮闸门关闭前是否能进入船闸，如实时计算结果报警，则通过手机短信和语音电话及时通知船舶返回锚地避险；
60.通过船闸口门外的摄像机和ai人工智能识别算法双重确认是否有船舶未进行避险，具体可以是：通过船闸口门外的摄像机，对涌潮河段下游涌潮、上游船舶进行监视，获取船舶与涌潮的监控信息，并同时通过应用ai人工智能识别算法，识别涌潮来潮和船舶目标。当涌潮来临时，对船闸口门附近是否有船舶未避险实现双重确认，检测到船舶，系统提示报警。
61.通过安装在船闸口门外的摄像机可以对河段上游船舶进行监视，在内河航道中有一部分船舶没有配备ais设备或设备未开机等原因无法检测到ais信号，通过过闸船舶动态定位与预警模块20可以将这一部分船舶进行识别，从而对船闸口门附近有无船舶进行双重确认。
62.在涌潮河段，船舶在涌潮期间需要避险，现有的管控方法较为粗犷，规定在涌潮到来一段时间之前便要停航。这样存在三个问题，一是，停航时间较为主观，没有一套明确的标准；二是没有考虑船舶调度同船闸操控的协同；三是对未及时避险的船舶没有监测及预警机制，存在风险隐患。通过过闸船舶动态定位及预警模块动态计算船舶定位信息及涌潮信息，能够精准判断船舶是否可以进行调度，更具有科学性、时效性。
63.在一个实施例中，船舶过闸调度与挡潮门控制模块40通过船舶过闸调度系统对待过闸船舶进行调度管理；和/或通过闸阀门控制系统对船闸闸门、灌水阀门的开闭进行远程控制；和/或通过挡潮门控制系统对挡潮门的开闭进行远程控制。
64.示例性地，船舶过闸调度与挡潮门控制模块40可以通过辅助决策算法驱动船舶过闸调度系统，闸阀门控制系统，挡潮门控制系统进行工作。其中，船舶过闸调度系统是一种软件系统，用于对待过闸船舶的调度管理，其功能包括合理安排船闸运行的闸次，安排每闸次过闸的船舶并将闸次、过闸信息通过过闸app发送给相应船员；闸阀门控制系统是一种电气控制系统，用于对船闸闸门、灌水阀门开闭的远程控制，可通过控制系统的plc将控制信息接出来，集成于其他模块；挡潮门控制系统是一种电气控制系统，专门用于对挡潮门开闭的远程控制，可通过控制系统的plc将控制信息接出来，集成于其他模块。
65.船舶过闸调度系统较现有的船舶调度，增加了涌潮因素对船舶过闸调度的影响控制，提高了对船闸控制的精度，从而提高涌潮河段船舶过闸的安全性。
66.在一个实施例中，船舶过闸调度与挡潮门控制模块40包括挡潮闸门运行管控模块41；挡潮闸门运行管控模块41用于获取挡潮门实时感知数据，根据预设运行规则生成挡潮门运行辅助决策模型，基于挡潮门运行辅助决策模型辅助操控人员对挡潮门进行控制。
67.示例性地，挡潮门实时感知数据可以包括三种信息，(1)挡潮门工控信息，通过plc采集的闸门状态、钢丝绳载荷、闸门移动行程等信息；(2)通航环境及船闸状态感知信息，通过风速仪、上下游的水位计、闸门应力传感器等采集的实时数据；(3)视频监控信息，通过摄像头等电子设备对挡潮门运行及周边水域环境采集的实时监控信息。
68.系统集成上述实时感知数据，在系统界面实时显示，并用作挡潮门安全运行操控的判定条件，给操控人员进行参考辅助，并通过数据集成，由计算机按照设置的既定运行规则生成挡潮门运行辅助决策模型，以做出挡潮门控制的决策，辅助操控人员对挡潮门进行操控。
69.挡潮门进行操控时，挡潮闸门运行管控模块41还会根据挡潮门操控条件、挡潮门运行状态进行安全预警。例如：挡潮门在六级及以上风速时禁止运行，如果此时进行启动操
作，系统将发送预警提示，并禁止该操作；船闸口门外潮流流速大于某值时(如3m/s、5m/s)禁止运行，如果此时进行启动操作，系统将发送预警提示，并禁止该操作；通过载荷压力传感器实时监测钢丝绳受力状态，对荷载异常(可能是门下卡住异物)情况进行监测报警；通过挡潮门局部视频监控的ai检测识别功能，对挡潮门运行过程中出现的倾斜、运动、到位等状态进行监测，发现挡潮门运行状态异常，系统将发送预警提示。
70.由于在挡潮门库房、行程中、闸门关闭三个位置各加装了视频监控，因此挡潮门进行操控时，挡潮闸门运行管控模块41还会监控挡潮门的实时状态，并制定视频联动规则，使监控画面能够根据闸门控制信号，自动筛选监控点位进行预览，实现挡潮门控制和视频监控的联动。基于以上增设的视频监控，应用ai人工智能识别算法，识别挡潮门开、关状态，用于对挡潮门状态的确认，自动检测发现异常情况，系统可提示报警。
71.通过挡潮门运行管控模块对挡潮门实时感知信息集成进而构建挡潮门运行辅助决策模型辅助挡潮门操控，并在挡潮门操控时进行挡潮门安全智能预警提示以及基于视频的挡潮门安全监视，提高了挡潮门控制的科学性、时效性。
72.在一个实施例中，预设运行规则包括：根据涌潮到达潮位站时，则发送提醒信息，和/或，根据船闸口门外监视潮流流速大于预设值时，则提示不允许开启挡潮门，和/或，根据挡潮门风速仪监测的风速大于六级时，则提示不允许挡潮门的开闭。
73.示例性地，计算机设置的既定运行规则可以包括：
74.(1)根据涌潮到达某个潮位站时发送提醒信息，也即涌潮距离船闸多远时发出提醒信息。
75.(2)根据涌潮到达船闸预测挡潮门运行辅助决策模型计算时间减去当前时间，时间差小于某值(如1.0h、0.5h)则发出提醒信息。
76.(3)根据涌潮到达船闸预测挡潮门运行辅助决策模型计算时间减去挡潮门开闭所用最小时间，时间差小于某值(如1.0h、0.5h)，则提示不再从上游锚地调度船舶。
77.(4)根据船闸口门外潮流流速大于某值时(如3m/s、5m/s)，提示不允许开启挡潮门。
78.(5)根据挡潮门启闭机风速仪监测，风速大于六级(如10.8m/s、13.8m/s)时，提示不允许挡潮门开关操作。
79.(6)每次提醒与挡潮门状态进行核验，如挡潮门已经在移动或已放置到位，则不发送提醒信息。
80.通过综合考虑涌潮到达船闸的时空参数、船闸口门外流速、风速、挡潮门状态的影响，基于上述运行规则制定挡潮门辅助决策机制的挡潮门运行辅助决策模型，将传统的管理决策转变为智慧决策，减少了主观因素的影响，增加了决策的客观性。
81.在一个实施例中，船闸安全运行计算模块30还用于根据涌潮实时动态信息计算涌潮时空动态模型、涌潮预报船舶调度模型，以及根据船舶安全监视信息计算挡潮门运行辅助决策模型。
82.示例性地，涌潮时空动态模型、涌潮预报船舶调度模型、挡潮门运行辅助决策模型等模型的计算均是通过船闸安全运行计算模块30进行计算的，该模块相当于数据运算中心。
83.该模块可以对涌潮、船舶、船闸、挡潮门等数字孪生体及相关三维仿真场景进行仿
真计算。通过接入数字孪生基础引擎，构建数字孪生的三维仿真场景及孪生体，并接入各类动态数据以驱动场景和数字孪生体；通过遥感地图、地形图、dem建模和编辑航道与船闸数字孪生三维仿真场景；其中，航道及沿线周边地形地貌数字孪生模型由航道沿线标志性建筑物单体建模、地形实景倾斜摄影测量数据通过数字孪生场景编辑器编辑而来，航道水下地形数字孪生模型由航道水深多波束测量数据进行建模而来。
84.船闸、船舶等数字孪生体，是在三维建模软件下由人工建模而成的单体三维数字模型，其数据来源包括船闸、船舶的设计图、bim模型等；船闸运行全流程数字孪生，是在数字孪生环境下，动态还原船闸运行及船舶过闸全流程动态同步数字孪生仿真，动态还原船闸运行整个过程。
85.可选地：(1)不使用挡潮门时船舶过闸全流程孪生同步仿真：
86.船闸上行运行过程：开下闸首阀门，闸室水位下降(下闸水位平)，开下闸闸门(下闸闸门全开)，上行绿灯亮允许进闸，船舶进入(上行进闸结束)，关下闸闸门(下闸闸门全关)，开上闸阀门，闸室水位上升(上闸水位平)，开上闸闸门，上行绿灯亮允许出闸，船舶出闸。
87.船闸下行运行过程：开上闸首阀门，闸室水位上升(上闸水位平)，开上闸闸门(上闸闸门全开)，下行绿灯亮允许进闸，船舶进闸(下行进闸结束)，关上闸闸门(上闸闸门全关)，开下闸阀门，闸室水位下降(下闸水位平)，开下闸闸门，下行绿灯亮允许出闸，船舶出闸。
88.(2)使用挡潮门时船舶过闸全流程孪生同步仿真：
89.有涌潮影响时，下闸首人字门处于开门状态，使用挡潮门作为工作闸门，整个上下闸工作闸门、阀门启闭控制和灌泄水流程同上。
90.通过对涌潮、船舶、船闸、挡潮门等数字孪生体及相关三维仿真场景的构建，和涌潮、船舶、船闸三要素相互协同核心流程的建立，实现在涌潮要素影响下的船闸调度精准管控全流程同步数字孪生仿真。通过计算机处理，计算辅助决策模型进行船舶调度、挡潮门控制，将传统的管理决策转变为智慧决策，减少了主观因素的影响，增加了决策的客观性，提高了处理效率。
91.请参阅图3，图3为本技术实施例提供的一种基于数字孪生技术的涌潮河段船闸管控方法，该方法包括：步骤100、步骤120和步骤140。
92.步骤100：获取涌潮实时动态信息和船舶安全监视信息；
93.步骤120：根据涌潮实时动态信息和所述船舶安全监视信息基于数字孪生技术计算辅助决策；其中，辅助决策包括船舶的过闸调度决策以及挡潮门控制的决策；
94.步骤140：根据辅助决策在数字孪生环境下进行船舶的调度信息推送和挡潮门控制，以实现涌潮河段船舶安全过闸。
95.由于本技术实施例中的涌潮河段船闸管控方法解决问题的过程与前述的接收通道组合系统的实施例相似，因此本实施例中的涌潮河段船闸管控方法的实施可以参见上述涌潮河段船闸管控方法的实施例中的描述，重复之处不再赘述。
96.请参阅图4，图4是电子设备的方框示意图。电子设备300可以包括存储器311、存储控制器312、处理器313、外设接口314、输入输出单元315、显示单元316。本领域普通技术人员可以理解，图4所示的结构仅为示意，其并不对电子设备300的结构造成限定。例如，电子
设备300还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。
97.上述的存储器311、存储控制器312、处理器313、外设接口314、输入输出单元315、显示单元316各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。上述的处理器313用于执行存储器中存储的可执行模块。
98.其中，存储器311可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，简称ram)，只读存储器(read only memory，简称rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，简称eeprom)等。其中，存储器311用于存储程序，所述处理器313在接收到执行指令后，执行所述程序，本技术实施例任一实施例揭示的过程定义的电子设备300所执行的方法可以应用于处理器313中，或者由处理器313实现。
99.上述的处理器313可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器313可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
100.上述的外设接口314将各种输入/输出装置耦合至处理器313以及存储器311。在一些实施例中，外设接口314，处理器313以及存储控制器312可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
101.上述的输入输出单元315用于提供给用户输入数据。所述输入输出单元315可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
102.上述的显示单元316在电子设备300与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)给用户参考。在本实施例中，所述显示单元316可以是液晶显示器或触控显示器。液晶显示器或触控显示器可以对处理器执行所述程序的过程进行显示。
103.本实施例中的电子设备300可以用于执行本技术实施例提供的各个方法中的各个步骤。
104.此外，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中的步骤。
105.本技术实施例所提供的上述方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
106.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连
接，可以是电性，机械或其它的形式。在本技术实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
107.需要说明的是，功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
108.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
109.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。