一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法及系统与流程

1.本发明涉及水利预警领域，具体涉及一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法及系统。


背景技术：

2.水利设施是国民经济基础设施的重要组成部分，在防洪安全、水资源合理利用，生态环境保护等方面具有不可替代的重要作用。同时水利设施在工业生产、农业灌溉、居民生活、生态环境等生产经营管理中发挥了巨大的作用；水利设施在实际使用过程中，需要实时监测其状态，在其状态异常时需要及时的发出预警信息，在对预警信息的发出进行管理时，即需要会用到水利预警管理方法及系统。
3.现有的智慧水利预警管理方法及系统，管理预警类型单一且效果较差，给智慧水利预警管理方法及系统的使用带来了一定的影响，因此，提出一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法及系统。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的智慧水利预警管理方法及系统，管理预警类型单一且效果较差，给智慧水利预警管理方法及系统的使用带来了一定的影响的问题，提供了一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法及系统。
5.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括第一采集模组、第二采集模组与数据接收模块，还包括数据处理模块、总控模块与信息发送模块；所述第一采集模组用于采集第一信息，第一信息包括水利设施的蓄水量信息、排水信息与水利设施的所在位置信息的天气信息；所述第二采集模组用于采集第二信息，第二信息包括水利设备的巡查人员信息、水利设备信息与水利设备数量信息；所述数据接收模块用于接收第一信息与第二信息，将第一信息与第二信息记录储存后，再将第一信息与第二信息发送到数据处理模块；所述数据处理模块用于对第一信息与第二信息进行处理生成蓄水管控信息、排水管控信息、巡查管控信息与设备警报信息；所述总控模块用于在蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控信息与设备警报信息生成后控制信息发送模块将蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控 信息与设备警报信息发送到预设接收终端。
6.进一步在于，所述蓄水管控信息包括第一蓄水异常警示信息、第二蓄水异常警示信息、进水管控信息与排水管控信息，所述蓄水管控信息的具体处理过程如下：步骤一：提取出采集到的水利设施的蓄水量信息，将其标记为k，在预设时长内每隔预设间隔连续采集一次蓄水量信息，将其标记为k，连续采集m次，m≥5，m的大小与水利设施的总需水量成反比；
步骤二：当m个水利设施的蓄水量信息km中存在大于蓄水过多警示值的蓄水信息km超过预设时长，即生成排水管控信息；步骤三：当m个水利设施的蓄水量信息km中存在小于蓄水过少警示值的蓄水信息km超过预设时长，即生成进水管控信息；步骤四：建立平面直角坐标系，之后将m个水利设施的蓄水量信息km导入到平面直角坐标系中，对m个水利设施的蓄水量信息km的进行位置分析获取到第一蓄水异常警示信息与第二蓄水异常警示信息。
7.进一步在于，所述步骤四中的建立平面直角坐标系的过程如下：s1：以水利设施的蓄水量信息的采集时间为x轴，以采集到的蓄水量信息为y轴，建立平面直角坐标系xy；s2：之后提取出梳理设备的最低蓄水值与最高蓄水值，最低蓄水值与最高蓄水值分别在平面直角坐标系xy上绘制为最低警戒线与最高警戒线；s3：再将采集到的m个水利设施的蓄水量信息km依次标记在平面直角坐标系xy上；s4：提取位置在最高警戒线上方的点和在最低警戒线的点的数量信息，将最高警戒线上方的点的数量标记为q1，将最低警戒线的点的数量信息标记为q2；s5：当q1大于预设数量，且已经生成过排水管控信息预设时长，即生成第一蓄水异常警示信息，当q2大于预设数量时，且已经生成过进水管控信息预设时长，即生成第二蓄水异常警示信息。
8.进一步在于，所述排水警示信息的具体处理过程如下：ss1：提取出采集到的水利设施的蓄水量信息、排水信息与水利设施的所在位置信息的天气信息；ss2：将水利设施的蓄水量信息标记为w，排水信息为排水效率信息即单位时间排水量，将其标记为h，再提取出天气信息，当天气信息为降雨时获取到单位降雨量信息，将其标记为p；ss3：再提取出水利设施蓄水表面的面积信息，将其标记为g，通过公式g*p=gp，获取到水利设施单位总蓄水量信息gp；ss4：计算出水利设施单位总蓄水量信息gp与单位时间排水量h之间的差值获取到排水差gh，当水利设施的蓄水量信息w大于预设值，且排水差gh大于预设值时即生成排水警示信息。
9.进一步在于，所述巡查管控信息包括巡查人员增加信息、巡查人员减少信息与巡查警示信息；所述巡查人员增加信息、巡查人员减少信息与巡查警示信息的具体处理过程如下；步骤（1）：提取出采集到的巡查人员信息，巡查人员信息包括巡查人员数量信息与单个人员巡查面积信息，将巡查人员数量信息标记为e1，将单个人员巡查面积信息e2；步骤（2）：再采集水利设施面积信息，将其标记为f，提取出天气信息，当天气信息为降雨时，提取出预计降雨天气信息；步骤（3）：当预计降雨天气信息大于预设天数时，通过公式f-（e1*e2）=fe，获取到评估参数fe，当评估参数fe小于预设值时，即生成巡查人员增加信息；
步骤（4）：当天气信息为晴天，评估参数fe大于预设值时，即生成巡查人员减少信息；步骤（5）：巡查人员进行巡查作业前，进行巡查登记，当连续出现巡查人登记人员数量小于当日巡查人员数量超过预设次数时，即生成巡查警示信息。
10.进一步在于，所述设备警报信息包括的具体处理过程如下：提取出采集到的水利设备信息与水利设备数量信息，水利设备信息包括水利设备的排水效率信息与水利设备检修记录信息，对水利设备的排水效率信息与水利设备数量信息进行计算获取到第一辅助参数，再对水利设备检修记录信息进行处理获取到的第二辅助参数，之后对到第一辅助参数与第二辅助参数进行处理生成设备警报信息。
11.进一步在于，所述第一辅助参数与第二辅助参数进行处理生成设备警报信息的具体处理过程如下：将水利设备的排水效率信息标记为t与水利设备数量信息标记为y，通过公式y*t=yt获取到辅助排水量yt，即第一辅助参数，当第一辅助参数小于预设值时，即生成设备警报信息；提取出水利设备检修记录信息，从中提取出水利设备检修次数与检修时间点信息，对检修时间点信息进行处理获取到多个检修时间间隔并将其标记为v，将水利设备检修次数标记为m，为检修时间间隔的数量，通过公式（v1 v2
……
vm）/m=vv，获取到平均检修间隔vv，之后提取出当前时间点标记为u1，再提取出最后一次检修时间点，将其标记为u2，计算出当前时间点u1与最后一次检修时间点u2之间的差值，即获取到最后检修间隔uu，当最后检修间隔uu大于平均检修间隔vv时，即生成设备警报信息，当平均检修间隔vv大于预设值时，生成设备警报信息，当v1到vm中存在大于预设值警示值的数值时，生成设备警报信息。
12.一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：通过设置的第一采集模组采集第一信息，第一信息包括水利设施的蓄水量信息、排水信息与水利设施的所在位置信息的天气信息；步骤二：再通过第二采集模组采集第二信息，第二信息包括水利设备的巡查人员信息、水利设备信息与水利设备数量信息；步骤三：数据处理模块对第一信息与第二信息进行处理生成蓄水管控信息、排水管控信息、巡查管控信息与设备警报信息；步骤四：总控模块在蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控信息与设备警报信息生成后控制信息发送模块将上述信息发送到预设接收终端。
13.本发明相比现有技术具有以下优点：该数字孪生的智慧水利预警管理方法及系统，通过实时监测水利设施的蓄水设备中蓄水信息，结合这蓄水状态、排水状态与天气状态，来生成对应的蓄水管控信息，从而实现蓄水异常警示信息的及时生成，避免蓄水异常导致的意外发生，更加合理的进行进水和排水的管控，并且对水利设施的巡查人员进行动态管控，减少巡查人员过剩浪费人力和巡查人员过少巡查不彻底导致的巡查效果差，并在巡查人员异常时及时的生成巡查警报，让该系统能够实现对人力和设施的一体化预警管理，实现了智能化的水利预警管理，有效提升该系统的预警管理效果，让该系统更加值得推广使用。
附图说明
14.图1是本发明系统框图。
具体实施方式
15.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
16.如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于数字孪生的智慧水利预警管理系统，包括第一采集模组、第二采集模组与数据接收模块，还包括数据处理模块、总控模块与信息发送模块；所述第一采集模组包括天气信息采集模块、蓄水信息采集模块与排水信息采集模块，蓄水信息采集模块用于采集水利设施的蓄水量信息，排水信息采集模块用于采集排水信息，天气信息采集模块用于采集水利设施的所在位置信息的天气信息；所述第二采集模组包括巡查信息采集模块、设备数量采集模块与设备信息采集模块，巡查信息采集模块用于采集水利设备的巡查人员信息，所述设备信息采集模块用于采集水利设备信息，设备数量采集模块用于采集水利设备数量信息；所述数据接收模块用于接收第一信息与第二信息，将第一信息与第二信息记录储存后，再将第一信息与第二信息发送到数据处理模块；所述数据处理模块用于对第一信息与第二信息进行处理生成蓄水管控信息、排水管控信息、巡查管控信息与设备警报信息；所述总控模块用于在蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控信息与设备警报信息生成后控制信息发送模块将蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控信息与设备警报信息发送到预设接收终端；通过实时监测水利设施的蓄水设备中蓄水信息，结合这蓄水状态、排水状态与天气状态，来生成对应的蓄水管控信息，从而实现蓄水异常警示信息的及时生成，避免蓄水异常导致的意外发生，更加合理的进行进水和排水的管控，并且对水利设施的巡查人员进行动态管控，减少巡查人员过剩浪费人力和巡查人员过少巡查不彻底导致的巡查效果差，并在巡查人员异常时及时的生成巡查警报，让该系统能够实现对人力和设施的一体化预警管理，让该系统更加值得推广使用。
17.所述蓄水管控信息包括第一蓄水异常警示信息、第二蓄水异常警示信息、进水管控信息与排水管控信息，所述蓄水管控信息的具体处理过程如下：步骤一：提取出采集到的水利设施的蓄水量信息，将其标记为k，在预设时长内每隔预设间隔连续采集一次蓄水量信息，将其标记为k，连续采集m次，m≥5，m的大小与水利设施的总需水量成反比；步骤二：当m个水利设施的蓄水量信息km中存在大于蓄水过多警示值的蓄水信息km超过预设时长，即生成排水管控信息；步骤三：当m个水利设施的蓄水量信息km中存在小于蓄水过少警示值的蓄水信息km超过预设时长，即生成进水管控信息；步骤四：建立平面直角坐标系，之后将m个水利设施的蓄水量信息km导入到平面直
角坐标系中，对m个水利设施的蓄水量信息km的进行位置分析获取到第一蓄水异常警示信息与第二蓄水异常警示信息；通过上述过程，实现了对水利设施蓄水设备的细致分析处理，从而生成对应的生成警示信息和管控信息，来警示管理人员蓄水异常和管控蓄水设备进行更好的给排水作业。
18.所述步骤四中的建立平面直角坐标系的过程如下：s1：以水利设施的蓄水量信息的采集时间为x轴，以采集到的蓄水量信息为y轴，建立平面直角坐标系xy；s2：之后提取出梳理设备的最低蓄水值与最高蓄水值，最低蓄水值与最高蓄水值分别在平面直角坐标系xy上绘制为最低警戒线与最高警戒线；s3：再将采集到的m个水利设施的蓄水量信息km依次标记在平面直角坐标系xy上；s4：提取位置在最高警戒线上方的点和在最低警戒线的点的数量信息，将最高警戒线上方的点的数量标记为q1，将最低警戒线的点的数量信息标记为q2；s5：当q1大于预设数量，且已经生成过排水管控信息预设时长，即生成第一蓄水异常警示信息，当q2大于预设数量时，且已经生成过进水管控信息预设时长，即生成第二蓄水异常警示信息；通过上述过程的设置，不仅更加准确的让管理人员接收到蓄水异常警示，通过在坐标系制图的表示方法，让管理人员更加直观的了解到实际的蓄水状态，从而根据实际的蓄水状态更加有效的进行给排水管控。
19.所述排水警示信息的具体处理过程如下：ss1：提取出采集到的水利设施的蓄水量信息、排水信息与水利设施的所在位置信息的天气信息；ss2：将水利设施的蓄水量信息标记为w，排水信息为排水效率信息即单位时间排水量，将其标记为h，再提取出天气信息，当天气信息为降雨时获取到单位降雨量信息，将其标记为p；ss3：再提取出水利设施蓄水表面的面积信息，将其标记为g，通过公式g*p=gp，获取到水利设施单位总蓄水量信息gp；ss4：计算出水利设施单位总蓄水量信息gp与单位时间排水量h之间的差值获取到排水差gh，当水利设施的蓄水量信息w大于预设值，且排水差gh大于预设值时即生成排水警示信息；通过上述过程，能够及时的生成排水警示信息，避免排水异常未被及时发到导致的水利灾害的发生。
20.所述巡查管控信息包括巡查人员增加信息、巡查人员减少信息与巡查警示信息；所述巡查人员增加信息、巡查人员减少信息与巡查警示信息的具体处理过程如下；步骤（1）：提取出采集到的巡查人员信息，巡查人员信息包括巡查人员数量信息与单个人员巡查面积信息，将巡查人员数量信息标记为e1，将单个人员巡查面积信息e2；步骤（2）：再采集水利设施面积信息，将其标记为f，提取出天气信息，当天气信息为降雨时，提取出预计降雨天气信息；
步骤（3）：当预计降雨天气信息大于预设天数时，通过公式f-（e1*e2）=fe，获取到评估参数fe，当评估参数fe小于预设值时，即生成巡查人员增加信息；步骤（4）：当天气信息为晴天，评估参数fe大于预设值时，即生成巡查人员减少信息；步骤（5）：巡查人员进行巡查作业前，进行巡查登记，当连续出现巡查人登记人员数量小于当日巡查人员数量超过预设次数时，即生成巡查警示信息；通过上述过程，能够更加合理的对水利设施的巡查员进行管控处理，在保证巡查效果的同时减少不必要的人力资源的浪费，并在巡查人员异常时及时发出警示信息警示管理人员进行人员筛查，保证水利设施安全。
21.所述设备警报信息包括的具体处理过程如下：提取出采集到的水利设备信息与水利设备数量信息，水利设备信息包括水利设备的排水效率信息与水利设备检修记录信息，对水利设备的排水效率信息与水利设备数量信息进行计算获取到第一辅助参数，再对水利设备检修记录信息进行处理获取到的第二辅助参数，之后对到第一辅助参数与第二辅助参数进行处理生成设备警报信息；通过上述过程，让该系统还实现了对水利辅助设备的状态进行预警。从而保证水利辅助设备的状态始终处于健康状态，避免在发生灾害时，水利辅助设备无法使用的状况发生。
22.，所述第一辅助参数与第二辅助参数进行处理生成设备警报信息的具体处理过程如下：将水利设备的排水效率信息标记为t与水利设备数量信息标记为y，通过公式y*t=yt获取到辅助排水量yt，即第一辅助参数，当第一辅助参数小于预设值时，即生成设备警报信息；提取出水利设备检修记录信息，从中提取出水利设备检修次数与检修时间点信息，对检修时间点信息进行处理获取到多个检修时间间隔并将其标记为v，将水利设备检修次数标记为m，为检修时间间隔的数量，通过公式（v1 v2
……
vm）/m=vv，获取到平均检修间隔vv，之后提取出当前时间点标记为u1，再提取出最后一次检修时间点，将其标记为u2，计算出当前时间点u1与最后一次检修时间点u2之间的差值，即获取到最后检修间隔uu，当最后检修间隔uu大于平均检修间隔vv时，即生成设备警报信息，当平均检修间隔vv大于预设值时，生成设备警报信息，当v1到vm中存在大于预设值警示值的数值时，生成设备警报信息；通过上述过程能够更加准确的获取到对应的参数信息，从而让该系统能够更加准确的生成警示信息。
23.一种基于数字孪生的智慧水利预警管理方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：通过设置的第一采集模组采集第一信息，第一信息包括水利设施的蓄水量信息、排水信息与水利设施的所在位置信息的天气信息；步骤二：再通过第二采集模组采集第二信息，第二信息包括水利设备的巡查人员信息、水利设备信息与水利设备数量信息；步骤三：数据处理模块对第一信息与第二信息进行处理生成蓄水管控信息、排水管控信息、巡查管控信息与设备警报信息；
步骤四：总控模块在蓄水管控信息、排水警示信息、巡查管控信息与设备警报信息生成后控制信息发送模块将上述信息发送到预设接收终端。
24.本案中的多种预设值与预设警示值等既可以为用户手动导入设备，也可以通过数字孪生技术进行获取。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
27.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。