一种基于数字孪生的安全控制方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及安全数据处理，尤其是涉及一种基于数字孪生的安全控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、现如今，无论是居民楼还是商业楼都配置有电梯，电梯已经成了人们生活所需的“交通工具”，但是电梯出现各种事故威胁人生命安全的事件确屡见不鲜。

2、目前，电梯的安全控制手段主要是依靠人工通过监控影像进行常规监测结合出现故障后进行维修；不仅没有智能化的电梯运行状况实时监测技术，无法实现电梯的安全状况的评估或是故障预测；同时，虽然有关联技术实现了单一电梯的烟雾检测或单一的电动车检测等，但是没有统一的智能化、多层面的电梯安全监测系统，也不能实现针对性的电梯风险预警或安全控制。

3、因此，亟需一种可以实现电梯实时全面运行监测、故障预警、针对性安全控制的智能化电梯控制方案。

技术实现思路

1、为了克服现有的监控手段不能智能化、全面化进行安全运行监测、故障预警且针对性的进行安全控制等缺陷，本技术提供一种基于数字孪生的安全控制方法、装置、设备及介质，实现了安全控制对象的全面化、智能化的运行监测，自动化的故障分析与故障预测，安全风险评估与预警，并针对性的执行响应的安全控制措施，大大提高了安全控制对象的安全性。

2、第一方面，本技术提供一种基于数字孪生的安全控制方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于数字孪生的安全控制方法，包括：

4、响应于数据获取指令，获取安全控制对象的相关数据；利用所述安全控制对象的相关数据构建所述安全控制对象的数字孪生模型；

5、利用所述安全控制对象的数字孪生模型进行安全控制对象的安全监控，得到第一分析结果；

6、响应于对象进入操作，获取进入安全控制对象内的对象的温度；利用摄像设备实时采集安全控制对象内的影像；并利用电磁波探测装置进行安全控制对象内的对象探测；

7、对采集的所述安全控制对象内的影像进行分析，得到第二分析结果；对获取的所述进入安全控制对象内的对象的温度进行分析，得到第三分析结果；对电磁波探测装置的探测信号进行分析，得到第四分析结果；

8、根据所述第一分析结果、所述第二分析结果、所述第三分析结果、所述第四分析结果输出安全预警等级，并执行与输出的安全预警等级匹配的预警策略；

9、执行与所述第一分析结果、所述第二分析结果、所述第三分析结果、所述第四分析结果对应的安全控制措施。

10、通过采用以上技术方案，结合数字孪生模型、智能影像分析、红外感应、电磁波雷达人体探测等技术，从安全控制对象本身到进入安全控制对象的对象两个层面进行了风险评估，不仅能够及时、超前的发现安全控制对象存在或可能存在的故障，并针对性的采用不同的预警措施，从而让运维人员有针对性的对安全控制对象进行维护和调试，提前处理安全控制对象存在的隐患，提高安全控制对象的利用率；同时还能够针对性的输出对应的安全控制措施，提高了安全控制对象的安全保障性能。

11、进一步地，所述安全控制对象的相关数据包括安全控制对象的物理实体数据、装配图、实时运行数据以及安全属性数据；

12、所述安全控制对象的物理实体数据包括安全控制对象的全部组成系统、各个组成系统的全部零部件以及各个零部件的属性数据、几何数据、装配数据与描述数据；所述零部件的属性数据包括零部件的材质、质量、刚度与强度；所述零部件的几何数据包括零部件的形状、尺寸以及表面粗糙度；所述零部件的装配数据包括各个零部件的装配特征、与其他零部件的位置连接关系以及定位信息；所述零部件的描述数据包括零部件的功能描述以及其他描述数据；

13、所述安全控制对象的装配图包括安全控制对象的各个组成系统的各个零部件与其他零部件的位置连接关系；

14、所述安全控制对象的实时运行数据包括安全控制对象的负载、温度、湿度、烟雾浓度、载荷分布、运行速度、当前位置、加速度、噪音、开关门次数、开关门时间以及是否进水；

15、所述安全控制对象的安全属性数据包括安全控制对象的累计运行时间、最近一次维保时间、故障频次、零部件损耗数据、备用电池的状态参数、额定载重量、额定载乘人数、额定速度。

16、进一步地，所述利用安全控制对象的相关数据构建所述安全控制对象的数字孪生模型包括：

17、根据所述安全控制对象的相关数据构建所述安全控制对象的三维模型；

18、根据所述安全控制对象的相关数据对安全控制对象进行运动分析确定所述安全控制对象的约束条件；并利用数学方程表述所述安全控制对象的约束条件；其中，所述安全控制对象的运动约束条件包括安全控制对象的运动约束以及运行规则；

19、将所述用于表述所述安全控制对象的约束条件的数学方程、安全控制对象的实时运行数据、所述安全控制对象的三维模型耦合得到安全控制对象的数字孪生模型。

20、通过采用以上技术方案，通过三维结合模型结合约束耦合构建安全控制对象的数字孪生模型，能够快速的进行安全控制对象的数字孪生模型的构建；同时能够将安全控制对象的实时运行数据与三维场景模型进行全面关联，从而形成可远程智能监管、多维度数据监测的安全控制体系，大大提高安全控制对象的安全控制程度。

21、进一步地，所述根据所述安全控制对象的相关数据构建安全控制对象的三维模型包括：

22、从获取的安全控制对象的物理实体数据中提取安全控制对象包含的全部零部件；根据安全控制对象的物理实体数据中的属性数据与几何数据对每个零部件进行三维建模，得到各个零部件的三维模型；根据安全控制对象的物理实体数据中的装配数据与安全控制对象的整体装配图进行各个零部件的三维模型的装配，得到安全控制对象的三维模型；

23、所述根据所述安全控制对象的相关数据对安全控制对象进行运动分析确定所述安全控制对象的约束条件包括：

24、通过分析安全控制对象各个零部件的运动路径、能量传递路径，构建安全控制对象的动力学方程，确定安全控制对象的运动约束以及运行规则。

25、通过采用以上技术方案，由零部件到系统到安全控制对象整体进行三维模型的构建，不仅能够快速的构建得到三维模型，同时还能够保证三维模型与安全控制对象的物理实体的一致性，能够真实反映安全控制对象的状况，有助于进行安全控制对象的安全控制。

26、进一步地，所述利用安全控制对象的相关数据构建所述安全控制对象的数字孪生模型还包括：

27、根据所述获取安全控制对象的相关数据中的实时运行数据进行数字孪生模型的更新；

28、所述根据所述获取安全控制对象的相关数据中的实时运行数据进行数字孪生模型的更新包括：

29、通过傅里叶变换对所述安全控制对象的实时运行数据进行时域与频域的分析；根据所述时域与频域的分析结果判断安全控制对象的运行状态是否发生变化；

30、当安全控制对象的运行状态发生变化时，获取发生变化的时间节点的运行数据并将获取的运行数据更新至所述安全控制对象的数字孪生模型中。

31、通过采用以上技术方案，当整体的运行状态发生变化时，才进行数字孪生模型的更新；而不是每一时刻都将实时采集的安全控制对象的实时运行数据更新至数字孪生模型中，不仅减少了更新的频率，减少存储资源与计算资源的浪费，提高整体的运行效率，同时还能够保证数字孪生模型与安全控制对象的物理实体保持一致。

32、进一步地，所述利用所述安全控制对象的数字孪生模型进行安全控制对象的安全监控，得到第一分析结果包括：

33、利用所述安全控制对象的数字孪生模型对比所述安全控制对象的实时运行数据是否超出所述安全控制对象的安全属性数据中规定的阈值，得到初步分析结果；

34、利用所述安全控制对象的数字孪生模型分析所述安全控制对象的实时运行数据判断安全控制对象是否存在故障，得到二次分析结果；

35、利用所述安全控制对象的数字孪生模型分析所述安全控制对象的实时运行数据预测安全控制对象是否存在故障，得到三次分析结果；

36、基于所述初步分析结果、所述二次分析结果与所述三次分析结果得到第一分析结果。

37、通过采用以上技术方案，利用数字孪生模型从运行参数超限、运行异常以及运行故障预测等多方面监控安全控制对象的运行，能够保证监控的全面性以及可靠性，进一步的提高了安全控制对象的安全程度。

38、进一步地，所述对采集的所述安全控制对象内的影像进行分析，得到第二分析结果包括：

39、对所述安全控制对象内的影像进行遮挡检测，判断所述安全控制对象内的摄影设备是否被遮挡，得到遮挡检测结果；

40、对所述安全控制对象内的影像进行着火点检测，判断所述安全控制对象内是否存在着火点，得到着火点检测结果；

41、截取所述安全控制对象内的影像中不连续的多帧，得到多幅待识别图像；对得到的多幅待识别图像进行裁剪，得到多幅预处理后的待识别图像；将得到的多幅预处理后的待识别图像输入到优化的电动车识别模型中，得到电动车识别结果；

42、根据所述遮挡检测结果、所述着火点检测结果以及所述电动车识别结果生成第二分析结果；

43、所述对获取的所述进入安全控制对象内的对象的温度进行分析，得到第三分析结果包括：

44、将获取的所述进入安全控制对象内的人或物体或动物的温度与预设的温度阈值进行对比，判断进入安全控制对象内的对象的温度是否超出预设的温度阈值，根据温度对比结果输出第三分析结果；

45、所述对电磁波探测装置的探测信号进行分析，得到第四分析结果包括：

46、对电磁波探测装置的探测信号进行分析，确定电磁波探测装置的探测对象的运动状态；分析所述探测对象的运动状态是否存在异常，根据所述探测对象的运动状态的异常分析结果输出第四分析结果。

47、通过采用以上技术方案，通过进行安全控制对象内部的影像的分析，判断安全控制对象内部是否存在着火点、异常遮挡或是电动车进入，从多层面进行了安全控制对象的安全监控，保证了进入到安全控制对象内的对象的生命安全。同时，判断进入安全控制对象内的对象的温度是否超出预设的温度阈值，一方面能够检测进入的人员是否存在中暑或异常高温等情况；另一方面也可以作为电动车识别的补充安全控制方案或是易燃易爆物品的安全控制方案。具体的，当存在电动车或其他易燃易爆的物品进入安全控制对象内，通过进入对象的温度对比结果判断其是否会出现爆炸或其他危险，结合后续的语音播报或安全控制对象的开闭控制等方式减少安全事故的发生，提高安全控制强度，增加安全控制对象的安全性。且通过电磁波雷达进行人体运动状态的分析，能够及时发现处于安全控制对象内的人体等对象的异常，并及时作出响应，避免因无人发现人体异常导致错过最佳救援时机。

48、第二方面，本技术提供一种基于数字孪生的安全控制装置，采用如下的技术方案：

49、一种基于数字孪生的安全控制装置，包括：

50、数字孪生模型构建模块，用于响应于数据获取指令，获取安全控制对象的相关数据；利用所述安全控制对象的相关数据构建所述安全控制对象的数字孪生模型；

51、数字孪生安全分析模块，用于利用所述安全控制对象的数字孪生模型进行安全控制对象的安全监控，得到第一分析结果；

52、对象参数获取模块，用于响应于对象进入操作，获取进入安全控制对象内的对象的温度；利用摄像设备实时采集安全控制对象内的影像；并利用电磁波探测装置进行安全控制对象内的对象探测；

53、对象参数安全分析模块，用于对采集的所述安全控制对象内的影像进行分析，得到第二分析结果；对获取的所述进入安全控制对象内的对象的温度进行分析，得到第三分析结果；对电磁波探测装置的探测信号进行分析，得到第四分析结果；

54、预警模块，用于根据所述第一分析结果、所述第二分析结果、所述第三分析结果、所述第四分析结果输出安全预警等级，并执行与输出的安全预警等级匹配的预警策略；

55、安全控制模块，用于执行与所述第一分析结果、所述第二分析结果、所述第三分析结果、所述第四分析结果对应的安全控制措施。

56、通过采用以上技术方案，结合数字孪生模型、智能影像分析、红外感应等技术，从安全控制对象本身到进入安全控制对象的对象两个层面进行了风险评估，不仅能够及时、超前的发现安全控制对象存在或可能存在的故障，并针对性的采用不同的预警措施，从而让运维人员有针对性的对安全控制对象进行维护和调试，提前处理安全控制对象存在的隐患，提高安全控制对象的利用率；同时还能够针对性的输出对应的安全控制措施，提高了安全控制对象的安全保障性能。

57、第三方面，本技术提供一种电子设备，采用如下的技术方案：

58、一种电子设备，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；

59、所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的基于数字孪生的安全控制方法。

60、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

61、一种计算机可读存储介质，包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面任一项所述的基于数字孪生的安全控制方法。