用于数字孪生模型的隧道监测数据处理方法和系统

本发明属于数据处理，具体涉及用于数字孪生模型的隧道监测数据处理方法和系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和人们对于出行安全的需求不断增长，隧道成为了现代城市重要的基础设施之一，而通过数字技术建立隧道的数字孪生模型，展示隧道现场的监测数据，以及分析隧道现场的监测数据，则可以提高对于隧道的管理水平，更好的监控隧道的安全。公开号为cn109753401a的发明专利，公开了一种监控方法、采集端、管控端、监控系统及装置，监控方法包括：采集端采集监控数据；采集端通过数据字典集合形式的数据结构向管控端传输监控数据，数据字典集合包括多个数据字典，每个数据字典包括字典项以及字典项数据；采集端计算本次待传输监控数据与上次已传输监控数据的字典项数据差异；采集端向管控端传输本次待传输监控数据中字典项数据差异大于等于传输差异阈值的数据字典，但是，该发明专利并没有考虑如何合理的设定采集端的采集时间间隔的问题。此外，公开号为wo2018195712a1的发明专利，公开高层建筑健康监测系统和监测方法，监测系统包括传感器系统、数据采集系统、数据存储和管理系统和建筑健康分析和预警管理系统，传感器系统与数据采集系统连接，数据采集系统通过有线或无线网与数据存储和管理系统连接，数据存储和管理系统与建筑健康分析和预警管理系统连接，然而，该发明专利并没有考虑不同传感器的相同时刻的数据到达建筑健康分析和预警管理系统的时间不同的问题。由此，本发明提供用于数字孪生模型的隧道监测数据处理方法和系统。

技术实现思路

1、本发明的设置在隧道现场的监测设备采集隧道现场的监测数据，对于监测数据进行分块处理，并且将监测数据块传输给控制设备，控制设备针对不同的监测设备的监测数据块进行归并处理，生成和发送归并数据给分析设备，分析设备分析归并数据得到分析结果，本发明旨在为设置在隧道现场的监测设备设定合理的时间段，以及解决设置在隧道现场的不同监测设备在相同时刻的监测数据不同时到达分析设备的问题。

2、为了达到上述的发明目的，本发明给出如下所述的用于数字孪生模型的隧道监测数据处理方法，主要包括以下的步骤：

3、s1、使用三维激光对隧道现场进行扫描，获取隧道现场的三维点云数据，并且通过三维建模软件，基于隧道现场的三维点云数据建立隧道现场的三维模型，同时通过三维建模软件制作监测设备模型，将监测设备模型摆放在隧道现场的三维模型上的特定位置，还将隧道现场的三维模型导入隧道现场可视化展示平台；

4、s2、设置在隧道现场的监测设备每经过设定的时间段采集一次隧道现场的监测数据，同时记录监测数据对应的采集时间信息，以及监测设备在隧道现场中的定位信息，并且通过所述隧道现场可视化展示平台对监测数据进行展示，监测设备还针对监测数据进行分块处理得到监测数据块，将所述监测数据块传输给与其通信连接的控制设备；

5、s3、所述控制设备接收来自不同的监测设备的所述监测数据块，并且所述控制设备对于来自不同的监测设备的所述监测数据块进行归并处理生成归并数据，把所述归并数据传输给与其通信连接的分析设备，所述分析设备根据所述归并数据进行分析处理，同时通过所述隧道现场可视化展示平台对分析结果进行展示。

6、作为本发明的一种优选技术方案，监测设备还针对监测数据进行分块处理得到所述监测数据块，包括监测设备根据监测数据的数据长度，以及预先确定的所述监测数据块中的第四内容能够容纳的数据长度，决定将监测数据分成的所述监测数据块的个数，并且针对每个所述监测数据块，将监测设备的唯一id值作为所述监测数据块中的第一内容，将监测数据对应的采集时间信息作为所述监测数据块中的第二内容，将监测设备在隧道现场中的定位信息作为所述监测数据块中的第三内容，以及将相应的部分监测数据作为所述监测数据块中的第四内容。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制设备在设定不同的监测设备的所述时间段之前，还包括所述控制设备对于设置在隧道现场的不同的监测设备进行分组处理来分别得到分组信息，每个所述分组信息包括属于同一组的不同监测设备的唯一id值，同一组的不同监测设备的监测数据需要同时被所述分析设备进行分析处理。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制设备设定同一组的不同监测设备的所述时间段，包括如下的步骤：

9、s21、所述控制设备预先确定若干个所述时间段，将若干个所述时间段按照从大到小的顺序进行排列，并且将排列结果中的首个所述时间段拟作为同一组的不同监测设备的所述时间段；

10、s22、同一组的每个监测设备分别进行预先设定次数的监测数据的采集，同时记录同一组的每个监测设备在采集监测数据的整个过程中的能耗，并且计算同一组的不同监测设备的平均能耗；

11、s23、所述控制设备根据同一组的每个监测设备分别采集的监测数据计算同一组的不同监测数据的差异率，并且所述控制设备判断计算出的所述差异率是否低于预先设定的差异率阈值，在不低于所述差异率阈值的情况下，将排列结果中的下一个所述时间段拟作为同一组的不同监测设备的所述时间段，同时跳转s22；

12、s24、在所述差异率低于所述差异率阈值的情况下，所述控制设备从与不低于所述差异率阈值的所述差异率相对应的所述时间段中，将对应的同一组的不同监测设备的所述平均能耗低于预先设定的平均能耗阈值的所述时间段最终设定为同一组的不同监测设备的所述时间段。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制设备根据同一组的每个监测设备分别采集的监测数据计算同一组的不同监测数据的差异率，包括针对同一组的每个监测设备采集的预先设定次数的监测数据，分别计算前后两次采集的监测数据的变化率，并且在所述变化率低于预先设定的变化率阈值时，使得总标记次数加一，之后使用最终得到的所述总标记次数除以同一组的监测设备的个数与预先设定次数的乘积，得到同一组的不同监测数据的差异率。

14、作为本发明的一种优选技术方案，在所述控制设备无法设定同一组的不同监测设备的所述时间段的情况下，增大所述差异率阈值，或者增大所述平均能耗阈值。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制设备对于来自不同的监测设备的所述监测数据块进行归并处理生成归并数据，包括如下的步骤：

16、s31、所述控制设备确定标准时间信息，同时所述控制设备从接收到的所述监测数据块中提取所述第一内容，并且根据所述分组信息中记录的属于同一组的不同监测设备的唯一id值，确定接收到的所述监测数据块对应的若干个监测设备的分组；

17、s32、对于所述控制设备接收到的所述监测数据块对应的每个监测设备的分组，分别获取属于分组的不同监测设备的所述监测数据块，并且判断属于分组的不同监测设备的所述监测数据块中的所述第二内容与所述标准时间信息之间的时间差值是否小于预先设定的时间差值阈值；

18、s33、在所述时间差值小于所述时间差值阈值的情况下，使用相应的属于分组的不同监测设备的所述监测数据块中的所述第一内容、所述第二内容、所述第三内容，以及所述第四内容组成所述归并数据，在所述时间差值不小于所述时间差值阈值的情况下，使用相应的属于分组的不同监测设备的所述监测数据块中的所述第一内容、所述第二内容，以及所述第三内容组成所述归并数据。

19、本发明还提供用于数字孪生模型的隧道监测数据处理系统，包括如下的模块：

20、展示模块，搭载隧道现场可视化展示平台，用于展示附带监测设备模型的隧道现场的三维模型，并且用于展示设置在隧道现场的监测设备采集到的监测数据，还用于展示对于设置在隧道现场的监测设备采集到的监测数据的分析结果；

21、监测模块，用于通过设置在隧道现场的监测设备每经过设定的时间段采集一次隧道现场的监测数据，并且用于通过监测设备针对监测数据进行分块处理得到监测数据块，将监测数据块传输给与监测设备通信连接的控制设备；

22、控制模块，用于通过控制设备接收来自不同的监测设备的监测数据块，并且通过控制设备对于来自不同的监测设备的监测数据块进行归并处理生成归并数据，把归并数据传输给与控制设备通信连接的分析设备；

23、分析模块，用于通过分析设备针对归并数据进行分析处理，并且将分析结果传输回隧道现场可视化展示平台进行展示。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

25、在本发明中，首先基于隧道现场的三维点云数据建立隧道现场的三维模型，将监测设备模型摆放在隧道现场的三维模型上的特定位置，还将隧道现场的三维模型导入隧道现场可视化展示平台；其次设置在隧道现场的监测设备每经过设定的时间段采集一次隧道现场的监测数据，监测设备还针对监测数据进行分块处理得到监测数据块，将监测数据块传输给与其通信连接的控制设备；最后控制设备对于来自不同的监测设备的监测数据块进行归并处理生成归并数据，把归并数据传输给与其通信连接的分析设备。本发明不仅能够为设置在隧道现场的监测设备设定合理的时间段，而且还能够解决设置在隧道现场的不同监测设备在相同时刻的监测数据不同时到达分析设备的问题，避免发生分析处理的延迟。