(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211065374.2 (22)申请日 2022.09.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115130356 A (43)申请公布日 2022.09.30 (73)专利权人 北京云庐科技有限公司 地址 100070 北京市丰台区万丰路316号 万 开中心写字楼 A座501 (72)发明人 朱樟柳　韩忠　王长欣　吕大伟　 喻光明　田淑明　闫鹏洋　李兵　 饶振宾　徐猛　 (74)专利代理 机构 北京卓纬律师事务所 1 1872 专利代理师 孙志峰 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01)G06F 30/28(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G01D 21/02(2006.01) 审查员 董洪梅 (54)发明名称 一种基于数字孪生技术的崩塌监测系统与 方法 (57)摘要 一种基于数字孪生技术的崩塌监测系统与 方法， 属于崩塌监测技术领域， 采集并记录待监 测崩塌类型及岩性、 崩塌周边地表情况， 选择崩 塌破坏模型， 并制定现场监测方案、 建立崩塌数 字孪生体； 利用位态展示子模块、 超前预测子模 块以及虚实互动模块进行崩塌数字孪生体与实 体的互动， 并通过对待监测崩塌的位移超前预 测、 安全系数计算， 实现崩塌可能发生的特殊时 期交通沿线崩塌状态的实时智能感知； 采用了孪 生体唤醒机制， 能最大程度的节约算力， 优化人 力和物力， 可在整个交通沿线推广复制。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115130356 B 2022.11.25 CN 115130356 B 1.一种基于数字孪生技术的崩塌监测系统， 包括崩塌基本数据模块， 崩塌破坏模型库 模块， 崩塌数字 孪生体模块， 以及数字 孪生体与实体互动模块， 其中， 所述崩塌基本数据模块， 用于采集并记录待监测崩塌类型及岩性、 崩塌周边 地表情况； 所述崩塌破坏模型库模块， 用于存储崩塌破坏理想模型， 以及依据现实已发生的崩塌 对所述理想模型进行改进和细化而成的崩塌破坏细化模型； 所述崩塌数字孪生体模块， 包括监测数据采集及传输模块、 及崩塌数字孪生体； 所述监 测数据采集及传输模块包括传感器、 现场集控器以及数据传输装置， 用于现场采集并传输 针对所述待监测崩塌的现场监测数据； 所述传感器的类型、 数量及布置方案依据所述待监 测崩塌的破坏模型确定， 其中， 所述待监测崩塌的破坏模型依据所述崩塌破坏模型库模块 进行匹配； 所述崩塌数字孪生体为数字孪生体数字模型， 包括用于形象化展示的实体展示 模型以及用于数字 孪生体有限元计算的计算模型； 所述数字孪生体与实体互动模块包括： 位态展示子模块、 超前预测子模块以及虚实互 动模块； 其中， 所述位态展示子模块用于将所述监测数据采集及传输模块中获得的所述现 场监测数据同步到所述崩塌数字孪生体的所述实体展示模型， 对所述待监测崩塌的实时变 形状态进行宏观展示； 所述超前预测子模块用于超前预测所述待监测崩塌的位移； 所述虚 实互动模块用于计算待监测崩塌的安全系数。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述崩塌数字 孪生体接入云端。 3.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 还包括唤醒机制模块， 用于依据预先设定 的唤醒机制， 启动所述监测数据采集及传输模块进行高频监测， 并唤醒所述数字孪生体与 实体互动模块， 启动仿真互动功能。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述唤醒机制模块依据三类崩塌的发生机 制设置三个唤醒模块： 诱因唤醒机制模块、 仪器异常唤醒机制模块以及大数据唤醒机制模 块； 其中， 所述诱因唤醒机制模块用于依据崩塌发生的可能诱因设置唤醒机制； 所述仪器异 常唤醒机制模块用于依据仪器采集数据异常设置唤醒机制； 所述大数据唤醒机制模块用于 依据所述待监测崩塌交通沿线大 数据反馈设置唤醒机制。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述崩塌数字孪生体模块中的所述计算模 型包括用于所述待监测崩塌的稳定性计算的块体模型， 以及崩塌体有限元物理场仿 真计算 模型。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述超前预测子模块利用所述块体模型及 所述监测数据采集及传输模块中采集的现场监测数据超前预测所述待监测崩塌的位移； 所 述虚实互动模块利用所述崩塌体有限元物理场仿真计算模型计算所述待监测崩塌的安全 系数。 7.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述待监测崩塌的位移超前预测或所述安 全系数超过规定阈值时， 所述数字 孪生体与实体互动模块启动告警。 8.一种基于数字 孪生技术的崩塌监测方法， 主 要包括以下步骤： 步骤S1、 采集待监测崩塌及场地环境信息， 包括待监测崩塌类型及岩性、 崩塌周边地表 情况； 步骤S2、 从已有的崩塌破坏模型中匹配所述待监测崩塌的破坏模型， 其中， 所述已有的 崩塌破坏模型包括崩塌破坏理想模型及崩塌破坏细化模型； 匹配待监测崩塌的破坏模型权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130356 B 2时， 优先匹配崩塌破坏细化模型； 步骤S3、 在所述待监测崩塌现场布置传感器及数据传输装置； 其中， 依据步骤S2中匹配 完成的所述待监测崩塌的破坏模型， 确定所述传感器的类型、 数量及布置方案； 步骤S4、 依据步骤S1中采集得到的所述待监测崩塌及场地环境信息， 建立用于形象化 展示的实体展示模型， 以及用于数字孪生体有限元计算的计算模型； 其中， 所述计算模型包 括用于所述待监测崩塌的稳定性计算的块体模型， 以及崩塌体有限元物理场仿真计算模 型； 步骤S5、 依据步骤S4建立的所述实体展示模型以及计算模型， 进行数字孪生体与实体 互动； 包括： 步骤S501、 将步骤S3中所述传感器获得的现场监测数据变化同步到所述实体展示模型 上， 对所述待监测崩塌的实时状态进行宏观展示； 步骤S502、 采用超前预测算法、 利用步骤S4中的所述块体模型及步骤S3中已采集的监 测数据对所述待监测崩塌进行位移预测； 步骤S503、 基于步骤S2中匹配得到的所述监测崩塌的破坏模型， 建立平衡方程， 并利用 步骤S4中的所述崩塌体有限元物理场仿真计算模型， 计算待监测崩塌的安全系数； 步骤S6、 当步骤S5中的所述 位移预测或所述 安全系数超过规定阈值时， 启动告警。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特 征在于， 还可以包括 步骤： 步骤S7、 确定所述步骤S5中数字孪生体与实体互动的唤醒机制， 当满足唤醒条件时， 启 动所述传感器进行高频监测， 并开启数字 孪生体与实体互动功能。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述唤醒机制可包括气象诱因唤醒、 仪器 异常唤醒和/或待监测崩塌影响范围内交通沿线大 数据反馈唤醒。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130356 B 3