基于数字孪生的仿映射电缆数据处理方法与流程

本发明涉及数字孪生，具体为基于数字孪生的仿映射电缆数据处理方法。

背景技术：

1、数字孪生是一种充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，其能够在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生的分析和预测能力是其在现代科学中占据重要地位的关键能力，通过对运行数据进行连续采集和智能分析，预测维护工作的最佳时间点、提供维护周期的参考依据、为工程检测分析提供前瞻性的参考。

2、电缆是用以传输电（磁）能、信号和实现电磁能转换的产品，通常是由导体、绝缘、保护层组成，是生活以及现代科学中较为重要的传输工具之一，电缆的敷设方式也是多种多样，例如直埋敷设、穿管敷设、浅槽敷设等等，在目前的技术中，敷设方式的选择一般根据工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素，以及满足运行可靠、便于维护和技术经济合理的原则进行选择。这样的选择虽然能够保证面对敷设区域时处于最优解，但如今社会节奏发展极快，敷设区域周围环境变化迅速，当敷设区域附近出现新的电缆敷设时，往往会导致原敷设区域进行大规模的翻修、拆除以保持区域内配套，其产生的资源成本十分巨大，因此，如何采用数字孪生手段，以仿映射形式对敷设区域进行虚拟运行，从而实现对各类敷设方式的资源分析，做到前瞻性思考，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于数字孪生的仿映射电缆数据处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于数字孪生的仿映射电缆数据处理方法，该方法包括以下步骤：

3、s1、构建数字孪生仿映射平台，获取电缆敷设区域的基础单元数据，形成虚拟网络数字孪生体镜像；

4、s2、在数字孪生体镜像中配置服务，所述服务包括模型选择、算法加载、数据映射，基于服务实现电缆运行仿真，构建电缆数据分析模型；

5、s3、根据电缆数据分析模型，输出电缆敷设区域的敷设方式评价值，选取评价值最高的对应的电缆敷设方式反馈至管理员端口。

6、根据上述技术方案，所述数字孪生仿映射平台包括：

7、获取电缆敷设区域的基础单元数据，构建数字孪生体，获取区域内的单元数据，利用硬件、软件支撑技术进行虚拟化、服务化封装处理；对数字孪生仿映射平台进行服务功能登记，所述服务功能包括：模型选择、算法加载、数据映射；对于用户选择的匹配的电缆敷设区域物理实体与数字孪生仿映射平台虚拟体进行一一对应验证。

8、根据上述技术方案，所述单元数据包括地形地貌单元、建筑物单元、工业设施单元、道路数据单元以及地下水位单元。

9、根据上述技术方案，所述模型选择包括：

10、在数字孪生仿映射平台内部进行电缆铺设方式的选择，所述电缆铺设方式包括直埋铺设、穿管敷设、浅槽敷设，以及架空敷设。

11、在本技术中，各类敷设方式都应满足法规的基本需求，例如，明确规定在化学腐蚀或杂散电流腐蚀的土壤范围内，不得采用直埋，即便最终输出为直埋方式，由管理员自行调节删除这样的方式。

12、根据上述技术方案，所述直埋铺设指直接在地面铺设；所述穿管敷设指利用管材进行敷设，所述管材包括有铸铁管、钢管、聚乙烯管、尼龙管、碳素管；所述浅槽敷设指以浅槽的形式进行敷设；所述架空敷设指利用支架形式进行敷设。

13、根据上述技术方案，所述算法加载包括：

14、s3-1、根据模型选择输出的电缆铺设方式，调用区域铺设电缆的历史大数据，调用区域历史数据中的关键特征数据，所述关键特征数据包括区域建筑密度、地下管网数据、区域道路宽度、地下水位高度；所述区域建筑密度指铺设的区域内建筑物的密度数据；所述地下管网数据指铺设区域内地下管网的总长度；所述区域道路宽度指区域内铺设电缆的道路的平均宽度；所述地下水位高度指区域内铺设电缆位置的地下水位高度的平均值；对每个关键特征数据设置有阈值，超出阈值的记为有效特征数据；

15、s3-2、首次迭代中，以关键特征数据作为元素，构建元素间的组合形式，所述元素间的组合形式包括任一个或多个关键数据特征组合为一组，共计14种组合形式，分析每个区域历史数据中的有效特征数据，基于关键特征数据组合，在区域历史数据中选取出有效特征数据组合，标记在每个区域历史数据的记录表上，基于每个区域历史数据的不同电缆铺设方式，形成任一种电缆铺设方式在有效特征数据组合下的影响值t；所述影响值t指对同一种电缆铺设方式下的比例式进行求和，其中，所述比例式指任一种电缆铺设方式的有效特征数据组合中任一种有效特征组合方式k，占存在组合方式k的所有电缆铺设方式的有效特征数据组合的比例；所述求和的上限为在记录表中存在的有效特征组合类别的总数量；

16、s3-3、利用竞争选择的方式，每次选取出两个有效特征数据组合，删除掉比例式较低的有效特征数据组合，在删除一半后，停止操作，这样可以有效的避免过拟合事件，同时也能够删除不必要数据，加强数据的集权程度，对剩下的有效特征数据进行范围划分，取每个有效特征数据的阈值点到存在的有效特征数据的最大值点之间的中点进行划分为两个范围，将较小范围作为第一有效数据，较大范围作为第二有效数据，对剩下的有效特征数据进行重新分配到各类有效数据范围中，同一范围的有效特征数据在组合时视为同一有效特征数据，记为一次迭代；

17、s3-4、再次计算比例式，重复进行迭代处理，设置迭代次数阈值，在迭代次数达到迭代次数阈值时，停止迭代，获取当前的有效特征数据组合输出；

18、每一组有效特征数据组合输出对应一个比例式，比例式的值记为有效特征数据组合处理值；

19、获取虚拟网络数字孪生体镜像区域的关联区域的有效特征数据组合，寻找与关联区域的有效特征数据组合等同的有效特征数据组合输出，如果没有完全等同的有效特征数据组合输出，则选取组合中有效特征数据重合度最高的一组作为有效特征数据组合输出，选取有效特征数据组合输出对应的铺设方式作为关联区域的预测铺设方式，对应的比例式作为数据处理值；

20、所述关联区域指与虚拟网络数字孪生体镜像区域的实际物理区域的相邻区域。

21、根据上述技术方案，所述数据映射包括：

22、在进行模型选择后，根据模型选择的电缆铺设方式，进行算法加载，输出选择的电缆铺设方式下的处理值；将形成的数据映射到虚拟网络数字孪生体镜像，经由虚拟网络数字孪生体镜像反馈至物理实体中，构建电缆数据分析模型。

23、根据上述技术方案，所述电缆数据分析模型包括：

24、获取关联区域与虚拟网络数字孪生体镜像区域的接触面积，并形成归一化值；

25、；

26、其中，代表第种敷设方式评价值；代表区域序号；代表区域总量；、分别代表敷设方式的数据处理值与区域接触面积的权重分配值；指第个区域的第种敷设方式的数据处理值；指第个区域的区域接触面积归一化值；

27、在所有的敷设方式评价值中选取最高的对应的电缆敷设方式反馈至管理员端口。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明能够适应当今社会发展节奏，在电缆敷设领域提供前瞻性数据处理，采用数字孪生手段，以仿映射形式对敷设区域进行虚拟运行，从而实现对各类敷设方式的资源分析，降低大规模翻修、拆除现象发生概率，减少资源浪费，提高数字化处理手段。