技术领域
[0001] 本发明涉及水利治理技术领域，特别涉及基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法。
相关背景技术
[0002] 山洪灾害防御电子沙盘是涉及地理信息系统(GIS)、水文模型、可视化技术等多个领域的综合性信息化项目。能够实时展示、预警和预测山洪灾害的电子沙盘系统，以提高对山洪灾害的防御和应对能力。
[0003] 一般情况下电子沙盘系统需要结合监测数据实现数据的可视化功能。目前数字孪生电子沙盘系统构建方法，主要是获取固定监测数据，通过可视化手段可视化出数据供用户宏观了解，虽然实现了电子沙盘构建目的，但未结合动态水利活动，导致电子沙盘系统所展示的水利内容相对单一且匮乏，不能为山洪灾害防御工作的决策提供切实有力的支持。
具体实施方式
[0054] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0055] 实施例1：
[0056] 本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，如图1所示，包括：
[0057] S1：基于沙盘模型展示目标山体的三维地形图和水利状态，并采集目标山体的基础水利信息和动态水利信息；
[0058] S2：基于无线网络，建立数据采集与沙盘模型之间的通信连接，将基础水利信息和动态水利信息传输至沙盘模型；
[0059] S3：基于基础水利信息和动态水利信息，对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果；
[0060] S4：基于所述标记结果，对所述沙盘模型进行更新，得到最新沙盘模型。
[0061] 在该实施例中，基础水利信息包括地形信息，站点基础信息等构建沙盘的基础信息。
[0062] 在该实施例中，动态水利信息包括雨量信息，水位信息，气象信息等随时间变化的信息。
[0063] 在该实施例中，沙盘模型进行特征标记包括数值标记，名称标记，状态标记等晚上沙盘模型展示完整水利情况的各种数据，标记在对应的位置上。
[0064] 上述设计方案的有益效果是：通过基于沙盘模型展示目标山体的三维地形图和水利状态，并采集目标山体的基础水利信息和动态水利信息，实现对水利活动信息的实时采集，通过基于无线网络，建立数据采集与沙盘模型之间的通信连接，将基础水利信息和动态水利信息传输至沙盘模型，实现监测数据与沙盘模型之间的数据连接，通过基于基础水利信息和动态水利信息，对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果，基于所述标记结果，对所述沙盘模型进行更新，得到最新沙盘模型，使得到的沙盘模型展示的水利内容丰富全面，为山洪灾害防御工作的决策提供切实有力的支持。
[0065] 实施例2：
[0066] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S1中，基于沙盘模型展示目标山体的三维地形图和水利状态，包括：
[0067] 所述沙盘模型由沙盘底板，地图展示区，标题显示区，信息显示区，喇叭音响，LED灯珠和LED灯带组成，其中；
[0068] 沙盘底板用于等比例缩小展示目标山体的山体形态，地图展示区用于在沙盘底板进行区域名称和区域路标标记，标题显示区和信息显示区用于根据实际需求进行内容显示，喇叭音响用于根据实际需求播报信息内容及预警声音，LED灯珠和LED灯带用于显示水利状态。
[0069] 上述设计方案的有益效果是：通过由沙盘底板，地图展示区，标题显示区，信息显示区，喇叭音响，LED灯珠和LED灯带组成沙盘模型，并执行各自的功能，实现对沙盘模型的实体构建，为沙盘的数字孪生处理提供模型基础。
[0070] 实施例3：
[0071] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S1中，采集目标山体的基础水利信息和动态水利信息，包括：
[0072] 利用传感器设备，定时采集目标山体的最新基础水利信息和最新动态水利信息；
[0073] 将所述最新基础水利信息和最新动态水利信息与历史基础水利信息和历史动态水利信息进行比较，获取存在数据差异的作为目标山体的基础水利信息和动态水利信息。
[0074] 上述设计方案的有益效果是：通过基于沙盘模型展示目标山体的三维地形图和水利状态，并采集目标山体的基础水利信息和动态水利信息，实现对水利活动信息的实时采集，并获取存在数据差异的作为目标山体的基础水利信息和动态水利信息，减少重复数据的商创，提高数据处理的效率。
[0075] 实施例4：
[0076] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S2中，基于无线网络，建立数据采集与沙盘模型之间的通信连接，将基础水利信息和动态水利信息传输至沙盘模型，包括：
[0077] 获取数据采集的IP地址，获取沙盘模型的IP地址，基于数据采集与沙盘模型的IP地址，建立通信路径；
[0078] 基于无线网络，结合所述通信路径，建立数据采集与沙盘模型之间的通信连接；
[0079] 将基础水利信息和动态水利信息通过通信链接传输至沙盘模型。
[0080] 上述设计方案的有益效果是：通过基于无线网络，建立数据采集与沙盘模型之间的通信连接，将基础水利信息和动态水利信息传输至沙盘模型，实现监测数据与沙盘模型的连接，为水利沙盘的数字孪生处理提供通信基础和数据基础。
[0081] 实施例5：
[0082] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S3中，基于基础水利信息和动态水利信息，对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果，包括：
[0083] 基于基础属性对基础水利信息进行划分，得到每个基础属性对应的基础信息组，确定基础属性在沙盘模型中的模型模拟难度和重要程度；
[0084] 基于基础属性在沙盘模型中的模型模拟难度和重要程度，确定基础属性的标记权重；
[0085] 基于基础信息组建立初始数字孪生空间，并基于基础属性的标记权重，对初始数字孪生空间进行加权调整，得到目标数字孪生空间；
[0086] 建立沙盘模型与目标数字孪生空间之间的空间映射关系，基于所述空间映射关系，将基础水利信息嵌入至沙盘模型中，得到初始嵌入结果；
[0087] 获取基础属性之间的属性关联关系，基于属性关联关系，确定目标数字孪生空间之间的空间关联关系，基于所述空间关联关系，在所述初始嵌入结果的基础上，进行基础水利信息在沙盘模型的二次嵌入，得到目标嵌入结果；
[0088] 基于所述目标嵌入结果，对沙盘模型进行特征标记，得到对基础水利信息的标记结果。
[0089] 在该实施例中，基础属性例如为名称属性，区域防汛负责人属性，负责人联系方式属性，尺寸属性，地形属性等。
[0090] 在该实施例中，基础属性在沙盘模型中的模型模拟难度和重要程度越大，对应的标记权重越大。
[0091] 在该实施例中，数字孪生空间用于经基础信息组进行空间信息展示。
[0092] 上述设计方案的有益效果是：通过基于基础信息组建立初始数字孪生空间，并基于基础属性的标记权重，对初始数字孪生空间进行加权调整，得到目标数字孪生空间，建立沙盘模型与目标数字孪生空间之间的空间映射关系，基于所述空间映射关系，将基础水利信息嵌入至沙盘模型中，得到初始嵌入结果，实现基础水里信息与沙盘模型的初次数模结合，为标记沙盘模型提供基础，然后，获取基础属性之间的属性关联关系，基于属性关联关系，确定目标数字孪生空间之间的空间关联关系，基于所述空间关联关系，在所述初始嵌入结果的基础上，进行基础水利信息在沙盘模型的二次嵌入，得到目标嵌入结果，保证最终得到的目标嵌入结果的准确性和简洁性，保证基于目标嵌入结果得到的对基础水利信息的标记结果的准确性和合理性，为沙盘模型展示的水利内容丰富全面准确提供基础。
[0093] 实施例6：
[0094] 基于实施例5的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S3中，基于基础水利信息和动态水利信息，对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果，还包括：
[0095] 基于动态水利信息，建立对水利信息的动态状态特征，并基于动态水利信息的监测对象，确定动态状态特征在沙盘模型的映射关系，基于所述映射关系，将动态状态特征嵌入至沙盘模型中，得到动态嵌入结果；
[0096] 获取沙盘模型的预警阈值，基于预警阈值对所述动态嵌入结果进行结果标记，得到对动态水利信息的标记结果。
[0097] 上述设计方案的有益效果是：通过基于动态水利信息，建立对水利信息的动态状态特征，并基于动态水利信息的监测对象，确定动态状态特征在沙盘模型的映射关系，基于所述映射关系，将动态状态特征嵌入至沙盘模型中，得到动态嵌入结果，获取沙盘模型的预警阈值，基于预警阈值对所述动态嵌入结果进行结果标记，得到对动态水利信息的标记结果，实现对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果，为沙盘模型展示的水利内容丰富全面准确提供基础。
[0098] 实施例7：
[0099] 基于实施例6的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述S3中，基于基础水利信息和动态水利信息，对沙盘模型进行特征标记，得到标记结果，还包括：
[0100] 获取基础水利信息和动态水利信息的信息关联，并从对基础水利信息和动态水利信息的标记结果中获取与所述信息关联有关的待确认标记结果；
[0101] 基于所述信息关联，对待确认标记结果进行综合处理，得到最终对沙盘模型的标记结果。
[0102] 上述设计方案的有益效果是：通过获取基础水利信息和动态水利信息的信息关联，并从对基础水利信息和动态水利信息的标记结果中获取与所述信息关联有关的待确认标记结果，基于所述信息关联，对待确认标记结果进行综合处理，得到最终对沙盘模型的标记结果，保证得到的沙盘模型的标记结果的准确性和合理性。
[0103] 实施例8：
[0104] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，如图2所示，所述S4中，基于所述标记结果，对所述沙盘模型进行更新，得到最新沙盘模型，包括：
[0105] 获取标记结果对应的数值数据，基于所述数值数据在沙盘模型中的表现形式，确定更新方式；
[0106] 按照所述更新方式，结合数值数据，对所述沙盘模型进行更新，得到最新沙盘模型。
[0107] 在该实施例中，数值数据在沙盘模型中的表现形式例如为实物表现，图像表现和数字表现等。
[0108] 上述设计方案的有益效果是：通过获取标记结果对应的数值数据，基于所述数值数据在沙盘模型中的表现形式，确定更新方式，按照所述更新方式，结合数值数据，对所述沙盘模型进行更新，得到最新沙盘模型，使得到的沙盘模型展示的水利内容丰富全面，为山洪灾害防御工作的决策提供切实有力的支持。
[0109] 实施例9：
[0110] 基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，得到最新沙盘模型后，如图3所示，还包括：基于最新沙盘模型的水利特征，结合人工智能模型，生成灾害防御决策，具体为：
[0111] 获取历史沙盘模型的历史灾害防御决策，并确定历史灾害防御决策对应的决策评分，基于历史灾害防御决策及其对应的决策评分对人工智能模型进行训练，得到初始决策模型；
[0112] 基于最新沙盘模型的水利特征，确定针对于最新沙盘模型的目标决策指标，基于水利特征的特征值大小，确定对目标决策指标的指标权重，基于指标权重，得到加权决策指标；
[0113] 从加权决策指标中获取已应用于初始决策模型的一类加权指标，获取未应用于初始决策模型的二类加权指标；
[0114] 基于一类加权指标确定对初始决策模型的已有策略参数的调整幅度，基于二类加权指标确定对初始决策模型的新增策略参数；
[0115] 基于已有策略参数的调整幅度和新增策略参数，对初始决策模型进行调整，得到目标决策模型；
[0116] 将最新沙盘模型的水利特征输入目标决策模型中，得到对最新沙盘模型的灾害防御决策。
[0117] 在该实施例中，水利特征的特征值大小与预设特征值的差异越大，对应的在该实施例中，已有策略参数包括权重参数，约束参数等训练模型的必要参数。
[0118] 在该实施例中，新增策略参数包括模型评价参数等用于优化模型的参数。
[0119] 在该实施例中，所述加权决策指标例如为区域防汛难度，区域面积，防汛路线等。
[0120] 上述设计方案的有益效果是：通过基于最新沙盘模型的水利特征，结合人工智能模型，生成灾害防御决策，在生成灾害防御决策的过程中考虑历史数据和沙盘模型的具体数据两方面来构建目标决策模型，保证得到最新沙盘模型的灾害防御决策的综合性和准确性，为山洪灾害防御工作的决策提供切实有力的支持。
[0121] 实施例10：
[0122] 基于实施例9的基础上，本发明实施例提供一种基于远程监控的水利沙盘及该沙盘的数字孪生方法，所述基于已有策略参数的调整幅度和新增策略参数，对初始决策模型进行调整，得到目标决策模型，包括：
[0123] 基于已有策略参数的调整幅度，对初始决策模型进行调整，得到调整后的决策模型；
[0124] 基于新增策略参数对调整后的决策模型进行模型优化，得到目标决策模型。
[0125] 上述设计方案的有益效果是：从已有策略参数的调整幅度和新增策略参数两个方面，对初始决策模型进行调整和优化，保证得到的目标决策模型对最新沙盘模型的决策准确性和针对性，保证得到的灾害防御决策的可实施性和有效性。
[0126] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本申请文件及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
