本发明涉及机电设备监测，具体为一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法。
背景技术：
1、机电设施一般指机械、电器及电气自动化设备，在建筑中多指除土工、木工、钢筋、泥水之外的机械、管道设备的统称。它不同于五金，多指能实现一定功能的成品。随着人民生活水平的不断提高，人们在日常生活中对机电设备的需求越来越多，从交通工具到各种家用电器、计算机、打印机等已成为人们生活中不可缺少的机电产品。
2、对于机电设施，在使用一段时间后，需要通过健康状态感知设备对其进行健康状态检测，以便及时发现故障，由于隧道处于地下环境的特殊性，在长期运营过程中，将受到各种因素的影响，如地形地质条件，水文条件，气候条件、周边建筑环境等及设计、施工、运营过程等，最终导致在长期运营过程中出现不同类型的情况。隧道机电设施损坏一旦产生，极大地增加了隧道的安全运营风险，所以需要实时掌握隧道机电设施健康运行状态，确保隧道结构安全稳定。当前隧道机电设施健康监测数据采集与分析大多依靠人工作业，误差大、成本高、效率低，费力、耗时，且监测人员的安全得不到有效保证。
3、基于上述问题，我们提出一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。
3、因此，本发明的目的是提供一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，在使用的过程中，可以通过隧道机电设施与其孪生模型间的实时交互，确保数字模型的高仿真性，构建隧道机电设施健康监测的系统模型，通过镜像化数字化模型的诊断、分析和预测，优化隧道机电设施在其全生命周期中的决策、控制运行行为，最终提升隧道机电设施运行的健康系数。
4、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
5、一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其包括如下步骤：
6、步骤1：利用计算机图形学技术和三维建模软件，根据隧道机电设施的实际结构和环境条件，建立高度逼真的三维数字孪生模型；
7、步骤2：部署传感器网络，对隧道内机电设施的关键参数进行实时采集，同时，通过数据传输网络将采集到的数据实时传输至数据处理中心进行分析和处理；
8、步骤3：以模型和数据为基础，通过机电设施多系统耦合仿真、机器学习方法，完成现实隧道中的设施实体和虚拟世界中的镜像数字化模型的精准映射，并充分利用二者的双向交互反馈、迭代运行，以达到物理实体状态在数字空间的同步呈现，通过镜像化数字化模型的诊断、分析和预测，进而优化实体对象在其全生命周期中的决策、控制行为；
9、步骤4：在模型、数据以及模型与数据融合上进行深度的风暴式信息聚集，由数字模型、数据分析和知识库构建数字孪生模型，通过模型和数据双驱动，实现对设备设施的全生命周期管理，完成隧道机电设施健康系数的分析判断，更新隧道预测模型，进一步对隧道设施运行实施精准控制。
10、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：所述步骤1中模型包括机电设施的各类传感器、设备和连接件，以实现对其物理状态的精确模拟。
11、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：根据实时采集的数据和反馈信息，对数字孪生模型进行更新和完善；通过调整模型中的参数和属性，使模型更加真实地反映隧道内机电设施的物理状态和环境条件。
12、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：所述步骤2中的传感器网络，包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电压电流传感器、烟雾传感器以及图像采集摄像头。
13、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：传感器网络采集到的原始数据包含噪声、异常值，需要进行数据清洗和预处理，以提高数据的质量和可用性。
14、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：所述步骤3中，还可以通过对历史数据的回顾性分析，可以发现机电设施的运行规律和潜在问题；通过对实时数据的预测性分析，可以对机电设施的健康状况进行实时评估和预警。
15、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：所述步骤4中，还可以通过vr和ar技术，将数字孪生模型与现实世界相结合，为工程师提供直观、逼真的操作界面和故障诊断工具。
16、作为本发明所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法的一种优选方案，其中：所述步骤4中，还可以通过可视化展示技术将监测结果以图表、动画形式呈现给相关人员，以直观的理解和应对隧道机电设施的健康状况。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18、1.根据需要实现对隧道机电设施终端视频信号、仪器仪表数据各种信息的采集，并镜像数字孪生系统；
19、2.集多种不同监测数据同步采集传输，风暴式信息聚集，数据和模型的双驱动预测分析；
20、3.增加健康系数约束，增强隧道机电设施运行的安全性。
1.一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：所述步骤1中模型包括机电设施的各类传感器、设备和连接件，以实现对其物理状态的精确模拟。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：根据实时采集的数据和反馈信息，对数字孪生模型进行更新和完善；通过调整模型中的参数和属性，使模型更加真实地反映隧道内机电设施的物理状态和环境条件。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：所述步骤2中的传感器网络，包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电压电流传感器、烟雾传感器以及图像采集摄像头。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：传感器网络采集到的原始数据包含噪声、异常值，需要进行数据清洗和预处理，以提高数据的质量和可用性。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：所述步骤3中，还可以通过对历史数据的回顾性分析，可以发现机电设施的运行规律和潜在问题；通过对实时数据的预测性分析，可以对机电设施的健康状况进行实时评估和预警。
7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：所述步骤4中，还可以通过vr和ar技术，将数字孪生模型与现实世界相结合，为工程师提供直观、逼真的操作界面和故障诊断工具。
8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的隧道机电设施健康监测方法，其特征在于：所述步骤4中，还可以通过可视化展示技术将监测结果以图表、动画形式呈现给相关人员，以直观的理解和应对隧道机电设施的健康状况。
