[发明专利]数字孪生水利工程运行安全监测系统及运行方法

权利要求书

1.数字孪生水利工程运行安全监测系统，其特征在于：包括水利工程及监测系统物理实体、水利工程及监测系统虚拟实体、孪生数据平台、孪生服务以及孪生数据平台与水利工程及监测系统虚拟实体、水利工程及监测系统物理实体的连接；

水利工程及监测系统物理实体的感知数据，通过连接分别与水利工程及监测系统虚拟实体、孪生数据平台交互，从而支撑孪生服务；

水利工程及监测系统虚拟实体将感知数据推送给孪生数据平台，且将仿真数据反馈给水利工程及监测系统物理实体；

孪生数据平台将数据驱动分别反馈给水利工程及监测系统物理实体、水利工程及监测系统虚拟实体和孪生服务；

孪生服务将服务数据反馈给孪生数据平台，并与水利工程及监测系统物理实体和水利工程及监测系统虚拟实体通过连接交互反馈；

水利工程及监测系统物理实体包括监测对象物理实体以及监测系统组成的物理空间；

水利工程及监测系统虚拟实体包括水利工程及监测系统几何模型、水利工程物理模型、行为模型、规则模型；

孪生数据平台包括水利工程及监测系统物理实体数据、水利工程及监测系统虚拟实体数据、孪生服务数据、知识数据和融合衍生数据；

孪生服务包括功能性服务和业务性服务；

孪生数据平台与水利工程及监测系统虚拟实体、水利工程及监测系统物理实体的连接包括水利工程及监测系统物理实体和孪生数据平台的交互、水利工程及监测系统物理实体和水利工程及监测系统虚拟实体的交互、水利工程及监测系统物理实体和孪生服务的交互、水利工程及监测系统虚拟实体和孪生数据平台的交互、水利工程及监测系统虚拟实体和孪生服务的交互、孪生服务和孪生数据平台的交互。

2.数字孪生水利工程运行安全监测系统的运行方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：针对已有水利工程及监测系统物理实体的基础上，补充建设监测系统基础设施；

步骤二：创建孪生数据平台的水利工程及监测系统数据底板；

步骤三：构建运行水利工程及监测系统虚拟实体的安全监测模型库；

在步骤三中，运行水利工程及监测系统虚拟实体的安全监测模型库包括水利工程运行安全监测专业模型、智能算法模型和可视化模型；

水利工程运行安全监测专业模型包括监测数据治理、分析、预测、预警、评价、诊断这些模型；

智能算法模型包括水利工程运行安全监测数据智能算法模型和水利工程运行安全监测大数据智能分析模型；

水利工程运行安全监测数据智能算法模型：建立基于神经网络模型、支持向量机模型、时间序列模型及其智能组合模型这些机器学习的智能算法模型，并实现分布式并行计算，以准确描述大坝运行复杂环境因素与大坝变形、渗流渗压这些效应量之间的复杂相关关系，提升水利工程运行安全监测数据智能分析水平和监控预警效率；

水利工程运行安全监测大数据智能分析模型：监测大数据智能分析模型是一组模型，是利用大数据挖掘理论方法，基于标准差、相关系数和确定系数的多目标综合优化和模型参数自动化调整与自动化更新技术，构建大数据智能分析模型；计算原因量滞后效应及其影响分量，进行大坝运行安全性态深度分析和跟踪预测预报分析；

步骤四：构建运行孪生数据平台的安全监测知识库；

在步骤四中，构建运行孪生数据平台的安全监测知识库用于辅助水利工程运行安全分析评价和诊断；运行安全监测知识库包括对水利工程运行安全监测系统涉及的监测方案、监测知识、业务规则、标准规范、公开发表论文这些内容进行汇聚管理，通过数字孪生知识引擎与数字孪生模型引擎，共同驱动系统服务功能的实现；

步骤五：搭建数字孪生数据平台；

在步骤五中，利用步骤二至五融合搭建水利工程运行安全监测系统数字孪生数据平台，并创建数字孪生引擎，用于驱动孪生数据、监测模型和监测知识；

步骤六：孪生服务。