一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统的制作方法

本发明属于暴露试验，尤其涉及一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统。

背景技术：

1、现场暴露试验是一种通过建立暴露试验站，将制作的试件长期暴露于天然环境中使其自然劣化发展的一种试验方法。通过建立海洋暴露试验站并开展现场暴露试验研究已成为耐久性领域的广泛共识。目前，国内外已针对不同目的建立了各种海洋暴露试验站，我国在20世纪80年代在华东、华北、东北和华南等较为典型的海域就建立了一批具有代表性的暴露试验站，所积累的数据年份超过36年。

2、然而，暴露试验持续时间长，面临着经费不足、人员流动和地区规划等难题，导致部分试件丢失，直接影响原始数据的采集；且现场数据的采集花费大量时间、财力、人力和物力，持续性跟踪面临着较大挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统，以解决现有技术中存在的问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统，包括：

4、数字孪生模块，用于生成暴露试验站的三维数字化模型；

5、在站试件管理模块，用于对暴露试验站内的暴露试验试件进行信息化管理；

6、平台管理模块，用于对暴露试验站的空间进行运营管理；

7、安全管理模块，用于对暴露试验站的施工作业安全和结构健康安全进行监控和预警；

8、试验站维护模块，用于对暴露试验站的维护方案进行决策分析；

9、可视化模块，用于对暴露试验站内部所有区域进行三维可视化显示。

10、进一步地，所述数字孪生模型包括模型构建单元和环境信息单元，所述模型构建单元用于根据暴露试验站的信息构建bim数字模型；所述环境信息单元用于采集暴露试验站的实时环境信息并进行分析。

11、进一步地，所述在站试件管理模块包括试件信息采集单元和暴露试验管理单元，所述试件信息采集单元用于对暴露试验试件的制备信息和暴露试验过程中的检测信息进行采集和存档，并传输至bim数字模型；所述暴露试验管理单元用于对暴露试验试件的暴露试验方案、存放位置和起止时间进行采集和存档，并传输至bim数字模型。

12、进一步地，所述平台管理模块包括已投放空间管理单元和可投放空间管理单元，所述已投放空间管理单元用于对暴露试验站内的暴露试验试件的数量、存放位置、所占空间及在站时间进行数据采集和分析；所述可投放空间管理单元用于在暴露试验试件进站和出站后对暴露试验站内剩余可用暴露试验空间进行实时更新。

13、进一步地，所述安全管理模块包括施工安全监控单元和结构安全监控单元，所述施工安全监控单元用于对暴露试验试件的投放和取放施工作业进行安全管理；所述结构安全监控单元用于对暴露试验站在运营过程中的结构健康状态进行监控和预警。

14、进一步地，所述试验站维护模块包括维护方案单元和维护记录单元，所述维护方案单元用于收集分析结构安全监控单元监控的结构健康状态，并根据预先设置的结构健康状态与维护方案的对应关系提供对应的维护方案；所述维护记录单元用于记录暴露试验站的设计、建造、检测评估、维护记录的信息。

15、进一步地，还包括用于对试验人员的危险行为进行监控的危险行为监控模块，所述危险行为监控模块包括路径监控单元、判断单元和第一预警单元，所述路径监控单元用于对试验人员的所在位置进行监控识别，所述判断单元用于判断试验人员的所在位置是否在预先标记的危险区域内，若在危险区域内，则获取试验人员的权限级别和危险区域对应的权限级别，判断试验人员权限级别是否能进入危险区域，所述预警单元用于将判断单元的判断结果反馈至试验人员以及管理人员。

16、进一步地，还包括人员识别模块，所述人员识别模块包括身份获取单元、存储单元和对比预警单元，所述身份获取单元用于获取进入暴露试验站的试验人员的身份信息，所述存储单元用于存储能够进入暴露试验站的试验人员的身份信息，所述对比预警单元用于将门禁单元获取身份信息与存储单元中的身份信息进行对比，当门禁单元获取的身份信息在存储单元中有匹配的身份信息时，该试验人员能够进入暴露试验站；当门禁单元获取的身份信息在存储单元中没有匹配的身份信息时，该试验人员不能进入暴露试验站，并发出预警提示信号。

17、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

18、(1)采用数字孪生模块、在站试件管理模块、平台管理模块、安全管理模块、试验站维护模块和可视化模块实现了基于三维数字化模型的暴露试验站的三维可视化、实时、动态的空间管理，能最大程度的提升暴露试验站的空间利用率，实现可见即所得的管理，避免长期暴露试验因人员流动等原因导致部分暴露试验试件丢失、原始数据采集缺失等管理混乱问题，相较于普通的文字或是台账式的暴露试验站管理，提高管理的效率，节约人员的成本；

19、(2)在站试件管理模块实现暴露试验试件的实时盘点、统计和试验数据信息化，实现对暴露试验试件的动态掌握的，提高了管理的效率和准确性；

20、(3)安全管理模块生动而形象地实现暴露试验站的安全管理，确保暴露试验的作业安全和试验站在危险情况下、极端天气情况下和高潮水位情况下的安全管理，为暴露试验站的安全运营提供保障；

21、(4)试验站维护模块实现暴露试验站全寿命周期维护的信息化管理，提高了暴露试验在维护管理的效率和准确性，节约人员的成本和管理的成本。

技术特征：

1.一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，所述数字孪生模型包括模型构建单元和环境信息单元，所述模型构建单元用于根据暴露试验站的信息构建bim数字模型；所述环境信息单元用于采集暴露试验站的实时环境信息并进行分析。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，所述在站试件管理模块包括试件信息采集单元和暴露试验管理单元，所述试件信息采集单元用于对暴露试验试件的制备信息和暴露试验过程中的检测信息进行采集和存档，并传输至bim数字模型；所述暴露试验管理单元用于对暴露试验试件的暴露试验方案、存放位置和起止时间进行采集和存档，并传输至bim数字模型。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，所述平台管理模块包括已投放空间管理单元和可投放空间管理单元，所述已投放空间管理单元用于对暴露试验站内的暴露试验试件的数量、存放位置、所占空间及在站时间进行数据采集和分析；所述可投放空间管理单元用于在暴露试验试件进站和出站后对暴露试验站内剩余可用暴露试验空间进行实时更新。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，所述安全管理模块包括施工安全监控单元和结构安全监控单元，所述施工安全监控单元用于对暴露试验试件的投放和取放施工作业进行安全管理；所述结构安全监控单元用于对暴露试验站在运营过程中的结构健康状态进行监控和预警。

6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，所述试验站维护模块包括维护方案单元和维护记录单元，所述维护方案单元用于收集分析结构安全监控单元监控的结构健康状态，并根据预先设置的结构健康状态与维护方案的对应关系提供对应的维护方案；所述维护记录单元用于记录暴露试验站的设计、建造、检测评估、维护记录的信息。

7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，还包括用于对试验人员的危险行为进行监控的危险行为监控模块，所述危险行为监控模块包括路径监控单元、判断单元和第一预警单元，所述路径监控单元用于对试验人员的所在位置进行监控识别，所述判断单元用于判断试验人员的所在位置是否在预先标记的危险区域内，若在危险区域内，则获取试验人员的权限级别和危险区域对应的权限级别进行对比，判断试验人员权限级别是否能进入危险区域，所述预警单元用于将判断单元的判断结果反馈至试验人员以及管理人员。

8.根据权利要求1所述的基于数字孪生的暴露试验站管理系统，其特征在于，还包括人员识别模块，所述人员识别模块包括身份获取单元、存储单元和对比预警单元，所述身份获取单元用于获取进入暴露试验站的试验人员的身份信息，所述存储单元用于存储能够进入暴露试验站的试验人员的身份信息，所述对比预警单元用于将门禁单元获取身份信息与存储单元中的身份信息进行对比，当门禁单元获取的身份信息在存储单元中有匹配的身份信息时，该试验人员能够进入暴露试验站；当门禁单元获取的身份信息在存储单元中没有匹配的身份信息时，该试验人员不能进入暴露试验站，并发出预警提示信号。

技术总结
本发明提供了一种基于数字孪生的暴露试验站管理系统，包括：数字孪生模块，用于生成暴露试验站的三维数字化模型；在站试件管理模块，用于对暴露试验站内的暴露试验试件进行信息化管理；平台管理模块，用于对暴露试验站的空间进行运营管理；安全管理模块，用于对暴露试验站的施工作业安全和结构健康安全进行监控和预警；试验站维护模块，用于对暴露试验站的维护方案进行决策分析；可视化模块，用于对暴露试验站内部所有区域进行可视化显示。本发明实现对暴露试验站及在站试件的三维可视化、实时、动态的空间管理，能最大程度的提升暴露试验站的空间利用率，相较于普通的文字或是台账式的暴露试验站管理，提高管理的效率，节约人员的成本。

技术研发人员：杨帅,应宗权,王雪刚,李嘉民,杨海成,赵娟,赵家琦,朱海威,阳凯丽
受保护的技术使用者：中交四航工程研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12