[发明专利]基于增强现实和数字孪生的地下管道结构安全评价方法

说明书

本发明公开了一种基于增强现实和数字孪生的地下管道结构安全评价方法，涉及工程结构监测技术领域，通过增强现实技术实现管道数字孪生体与现实世界的互动，使数字孪生体、现场环境与人全面融合，使人以透视的AR视角和沉浸式的人机互动完成对地下管道的结构状态、管道泄漏情况、结构演化趋势等的快速明晰，以完成现场对管道状态的科学评估，提高事件即时处置与决策的效率，对于监控地下管网的结构健康状态、指导现场的维护修复、提高运维工作效率、激发数据融合的创新思维等都具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及工程结构监测技术领域，具体涉及一种采用增强现实技术、数字孪生技术、分布式光纤传感技术对地下管道的结构进行现场的实时科学评估和泄漏诊断的基于增强现实和数字孪生的地下管道结构安全评价方法。

背景技术

当前，数字孪生被认为是解决信息物理交互融合难题的关键技术，受到国内外学术界和企业界的高度关注，已逐渐由工业制造领域向建筑工程领域延伸，从理论概念研究向工程应用实践转化。随着数字孪生被工业制造界引入越来越多的领域进行理论、技术、应用的研究，其发展为实现信息物理系统所要求的多源异构动态数据融合、信息世界与物理世界融合理念提供了清晰的新思路、方法和实施途径。

但当前的地下管道数字孪生研究还存在着对数字孪生与传统或现有方法相比所带来的优势不明晰、可视化监测技术不清楚、地下管道处置与决策效率低下等问题。

发明内容

为解决现有技术中地下管道可视化监测技术不足的问题，提高处置与决策效率，本发明提供一种基于增强现实和数字孪生的地下管道结构安全评价方法，基于增强现实技术的虚实交互实现管道数字孪生体与现场环境的交互，以超现实可视化的方式在真实场景中进行地下管道的精准位置映射，实现了在现场完成对地下管道结构安全的科学定量评估，提高了事件处置与决策的效率。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于增强现实和数字孪生的地下管道结构安全评价方法，包括：

地下管道结构状态的分布式测量与感知；

构建云端数据库，获取地下管道结构状态实时数据，存储与地下管道相关的所有数据；

在开发平台中构建管道数字孪生体，对管道数字孪生体的多维模型进行融合；

通过开发平台集成增强现实开发工具，发布App应用程序，利用增强现实技术完成对地下管道的现场评估。

进一步的，所述地下管道结构状态的分布式测量与感知，包括：

将分布式光纤应变传感器与分布式光纤温度传感器布设于地下管道上，分布式光纤应变传感器与应变数据采集仪器连接，分布式光纤温度传感器与温度数据采集仪器连接，用以对地下管道任意位置的纵向应变和温度数据分布式采集；应变数据采集仪器和温度数据采集仪器获得的数据实时上传至云端数据库。

进一步的，所述云端数据库采用分布式云服务器存储地下管道数据，并利用通信技术完成数据的上传和下发。

进一步的，所述构建管道数字孪生体，包括：

构建管道数字孪生体的几何模型，用以表示地下管道图形；

构建力学分析仿真模型，用于地下管道结构状态的定量评估；

构建泄漏识别数据驱动模型，用以对地下管道的漏点进行分析。

进一步的，所述构建管道数字孪生体的几何模型，包括：将地下管道经纬度坐标系转化为开发平台中的世界坐标系，依据云端数据库提供的管道经纬度坐标位置，每隔间隔生成一几何模型网格顶点，使每个几何模型网格顶点按序依次生成三角形面片，多个三角形面片组合形成管道数字孪生体的几何模型。