[发明专利]一种隧道数字孪生场景构建方法及计算机设备

说明书

本发明公开一种隧道数字孪生场景构建方法及计算机设备，涉及交通信息化技术领域，用于分析隧道交通运行中的复杂问题，并提出相应的解决方案。所述隧道数字孪生场景构建方法包括：模型初始化、全景监测、数据汇聚、数据分析、物理参数更新、行为参数更新、几何模型更新、复盘验证、模拟分析、预测推演、辅助决策、反馈控制及迭代交互优化。所述计算机设备，用于执行上述隧道数字孪生场景构建方法。

技术领域

本发明涉及交通信息化技术领域，尤其涉及一种隧道数字孪生场景构建方法及计算机设备。

背景技术

目前，隧道交通具有线状工程、半封闭场景、瓶颈交通等典型特点。同时，全息感知需求明确、安全运营要求高、交通保通压力大。

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。但是，目前数字孪生技术大多应用于工厂车间、工业制造等领域，在交通场景的应用还较为少见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道数字孪生场景构建方法及计算机设备，用于分析隧道交通运行中的复杂问题，并提出相应的解决方案。

第一方面，本发明提供一种隧道数字孪生场景构建方法，包括以下步骤：

根据实际隧道场景，建立初始几何模型、初始物理模型、初始行为模型及数字孪生数据库，形成初始隧道数字孪生场景。根据实际隧道场景中的多路监控视频数据，将实际隧道场景中的多路监控视频与初始隧道数字孪生场景进行实时三维融合，形成隧道全景数字孪生场景，并对多路监控视频中的静态场景进行结构化分析及语义标注。根据实际隧道场景中的物联传感设备及交通附属设施，对隧道全景数字孪生场景中的虚拟设备进行关联注册、数据接入及动态标注。根据多路监控视频数据、物联传感设备的数据及气象数据，对多路监控视频中的动态对象进行实时识别、语义标注、异常检测及结构化输出。根据物联传感设备的数据变化及分析结果，对隧道全景数字孪生场景中的相应模型和/或相关参数进行更新。根据历史数据或检测数据，对隧道全景数字孪生场景中的几何模型、物理模型、行为模型及相关参数进行复盘及验证。根据隧道全景数字孪生场景，对实际隧道场景中相应的业务需求与问题分别进行模拟分析。根据隧道全景数字孪生场景中的几何模型、物理模型及行为模型，对实际隧道场景的变化进行预测推演，以对实际隧道场景中的异常事件进行预警。根据模拟分析的结果及预测推演的结果，获取不同条件下的事件响应及处置方案，形成实际隧道场景的应急事件三维预案及辅助决策建议。根据辅助决策建议，控制物联传感设备对实际隧道场景进行反向物理控制，并更新隧道全景数字孪生场景的相应模型。

与现有技术相比，本发明提供的隧道数字孪生场景构建方法的有益效果是：

(1)实现多路视频实时融合的隧道全景数字孪生场景：建立起离散视频与监控场景之间的空间关联。通过视频碎片还原三维场景，从而提供全局观察视角，实现了隧道的全局监控场景动态的“一张图”显示，提供多个区域连续、直观监控，方便监控管理人员概览全局。

(2)形成了集成有各专业子系统的隧道数字孪生全息感知：打破隧道各专业子系统之间的数据壁垒，将视频、检测、监测、在线物联等多源传感数据进行统一集成与增强现实显示，实现实景融合的三维数字资产管理。

(3)支持基于数字孪生的隧道异常事件预警与及时响应：利用隧道全景数字孪生场景，可以及时发现隧道运行过程中的异常事件，并可根据隧道全景数字孪生场景中的几何模型、物理模型和行为模型，生成对异常事件进行三维应急响应预案，并进行方案推演。

(4)降低试错成本：在隧道全景数字孪生场景中开展因受时空限制而在现实世界中无法观察和控制的事物和现象、变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，对于隧道交通运行中的复杂问题提供复现场景和方案测试环境，降低试错成本。