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龍圖騰網(wǎng)恭喜杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司申請的專利一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN119624148B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-16發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202510167093.5，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06Q10/0635；該發(fā)明授權(quán)一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)是由朱峰;王維明;于詩卓設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-02-14向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)在說明書摘要公布了：本發(fā)明提供一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)，其中物理層包括設(shè)置在給排水管網(wǎng)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過管內(nèi)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和管外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)共同采集給排水管網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；傳輸層用于將物理層采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)字孿生平臺；數(shù)字孿生平臺用于根據(jù)接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)整合到給排水管網(wǎng)數(shù)字孿生模型中，根據(jù)管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對給排水管網(wǎng)各位置的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測，得到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果；用戶層用于供用戶終端獲取給排水管網(wǎng)數(shù)字孿生模型的鏡像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可視化展示。本發(fā)明有助于提高給排水系統(tǒng)管理的管理效率和智能化水平。

本發(fā)明授權(quán)一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于數(shù)字孿生的給排水監(jiān)測管理系統(tǒng)，其特征在于，包括物理層、傳輸層、數(shù)字孿生平臺和用戶層；其中，物理層包括設(shè)置在給排水管網(wǎng)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中所述分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置在給排水管網(wǎng)內(nèi)部的管內(nèi)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，以及設(shè)置在給排水管網(wǎng)周邊范圍的管外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，通過管內(nèi)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和管外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)共同采集給排水管網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中監(jiān)測數(shù)據(jù)包括流量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和振動信號數(shù)據(jù)；傳輸層用于將物理層采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)字孿生平臺；數(shù)字孿生平臺用于根據(jù)接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)整合到基于GIS搭建的給排水管網(wǎng)數(shù)字孿生模型中，對數(shù)字孿生模型中對應(yīng)的元素狀態(tài)進(jìn)行更新，其中所述元素包括對應(yīng)真實(shí)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)；根據(jù)管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對給排水管網(wǎng)各位置的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測，得到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果，包括：根據(jù)給排水管網(wǎng)中選定位置的上下游管內(nèi)節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)，獲取該選定位置的流量變化量；根據(jù)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析處理，識別管網(wǎng)內(nèi)壁的裂紋特征，并進(jìn)一步根據(jù)裂紋特征識別裂紋的長度；根據(jù)獲取的振動信號數(shù)據(jù)分析管網(wǎng)位置受到的沖擊力；根據(jù)獲取的流量變化量、識別到的裂紋長度和受到的沖擊力，綜合計(jì)算給排水管網(wǎng)各位置的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子；并根據(jù)計(jì)算得到的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行比較，得到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果；用戶層用于供用戶終端獲取給排水管網(wǎng)數(shù)字孿生模型的鏡像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行可視化展示；其中，數(shù)字孿生平臺包括模型搭建單元、數(shù)據(jù)整合單元、風(fēng)險(xiǎn)分析單元、可視化單元；其中，模型搭建單元用于根據(jù)給排水管網(wǎng)的真實(shí)GIS數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維數(shù)字的給排水管網(wǎng)數(shù)字孿生模型，其中數(shù)字孿生模型中根據(jù)真實(shí)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的分布位置，在模型中對應(yīng)的位置對應(yīng)的管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)整合單元用于針對各管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)完成對應(yīng)的API接口設(shè)置，將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)映射到對應(yīng)的管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)上；風(fēng)險(xiǎn)分析單元用于針對給排水管網(wǎng)的各個(gè)位置，根據(jù)對應(yīng)管內(nèi)節(jié)點(diǎn)和管外節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合的潛在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測分析，得到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果，并將得到的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果進(jìn)一步整合到數(shù)字孿生模型中；可視化單元用于根據(jù)數(shù)字孿生模型的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果生成可視化數(shù)據(jù)；其中，風(fēng)險(xiǎn)分析單元包括流量分析單元、圖像分析單元、振動分析單元和量化分析單元；其中，流量分析單元用于根據(jù)給排水管網(wǎng)中選定位置的上下游管內(nèi)節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)，獲取該選定位置的流量變化量；圖像分析單元用于根據(jù)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析處理，識別管網(wǎng)內(nèi)壁的裂紋特征，并進(jìn)一步根據(jù)裂紋特征識別裂紋的長度；振動分析單元用于根據(jù)獲取的振動信號數(shù)據(jù)分析管網(wǎng)位置受到的沖擊力；量化分析單元用于根據(jù)獲取的流量變化量、識別到的裂紋長度和受到的沖擊力，綜合計(jì)算給排水管網(wǎng)各位置的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子；并根據(jù)計(jì)算得到的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行比較，得到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測結(jié)果；其中，圖像分析單元包括圖像增強(qiáng)單元；圖像增強(qiáng)單元用于在進(jìn)行圖像分析處理之前，據(jù)獲取管網(wǎng)位置的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，具體包括：根據(jù)獲取的管網(wǎng)內(nèi)壁圖像，根據(jù)圖像中各像素點(diǎn)的RGB信息獲取像素點(diǎn)的灰度值hx,y；將圖像分成M個(gè)大小相同的子圖像塊，針對每一個(gè)子圖像塊，基于子圖像塊內(nèi)的各像素點(diǎn)的灰度信息獲取灰度共生矩陣，根據(jù)得到的灰度共生矩陣計(jì)算該子圖像塊的紋理特征因子，其中采用的紋理特征因子計(jì)算函數(shù)為： 式中，TCPm表示第m個(gè)子圖像塊的紋理特征因子，Poi,j表示基于第m個(gè)子圖像塊的灰度共生矩陣中灰度級i和灰度級j共同出現(xiàn)的概率，其中，i,j分別為求和函數(shù)中的變量，其取值范圍分別為i＝1,2,…,k；j＝1,2,…,k；k表示灰度共生矩陣中灰度級的總數(shù)，γ表示預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)參數(shù)；進(jìn)一步將管網(wǎng)內(nèi)壁圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到Lab顏色空間，分別獲取圖像的亮度層TL、顏色層Ta和顏色層Tb；根據(jù)亮度層TL得到各像素點(diǎn)的亮度分量值Lx,y；基于各像素點(diǎn)的亮度分量值，采用尺寸為3×3的拉普拉斯濾波器對各像素點(diǎn)進(jìn)行卷積處理，分別獲取各像素點(diǎn)的拉普拉斯特征值LHx,y；基于各像素點(diǎn)的拉普拉斯特征值和亮度分量值，計(jì)算各子圖像塊的亮度特征因子，其中采用的亮度特征因子計(jì)算函數(shù)為： 式中，LCIm表示第m個(gè)子圖像塊的亮度特征因子，表示像素點(diǎn)a,b為第m個(gè)子圖像中的像素點(diǎn)，LHa,b表示像素點(diǎn)a,b的拉普拉斯特征值，La,b表示像素點(diǎn)a,b的亮度分量值，meanLm表示第m個(gè)子圖像中各像素點(diǎn)的平均亮度分量值，σLm表示第m個(gè)子圖像中各像素點(diǎn)的亮度分量值標(biāo)準(zhǔn)差；θ表示預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)因子；針對各子圖像塊進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)處理，其中采用的亮度調(diào)節(jié)處理函數(shù)為： 式中，L'x,y表示亮度調(diào)節(jié)處理后像素點(diǎn)x,y的亮度分量值，其中像素點(diǎn)x,y為第m個(gè)子圖像塊中的像素點(diǎn)，TCPm表示第m個(gè)子圖像塊的紋理特征因子，TCPth表示預(yù)設(shè)的紋理特征閾值，meanL3×3x,y表示以像素點(diǎn)為中心的3×3范圍內(nèi)各像素點(diǎn)的平均亮度分量值，Lx,y表示像素點(diǎn)x,y的亮度分量值，β表示敏感度調(diào)節(jié)因子，α表示調(diào)節(jié)幅度控制因子，LCIm表示第m個(gè)子圖像塊的亮度特征因子，Lbs表示預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)亮度分量值，mean{·}表示求平均函數(shù)；分別完成各子圖像塊的亮度調(diào)節(jié)處理后，得到亮度調(diào)節(jié)后的亮度層TL’，并基于亮度調(diào)節(jié)后的亮度層TL’進(jìn)行重構(gòu)，得到增強(qiáng)后的管網(wǎng)內(nèi)壁圖像。

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