一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理系统及方法与流程

本发明涉及可视化管理，具体为一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理系统及方法。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，智慧园区作为一种新型的园区形态，正在成为城市发展的重要趋势；智慧园区可视化设计作为智慧园区的重要组成部分，对于提高园区的运营效率、改善园区居民的生活质量具有重要意义；智慧园区可视化设计是指利用信息技术，将园区内的各种数据和信息进行整合、分析、处理，并通过图形化界面进行展示，使管理者和居民能够更加直观地了解园区的运营状态和各项指标。

2、智慧园区的建设离不开对园区安全的保障，园区的核心需求，毫无疑问是安全；园区一般进行安全防护的措施就是传感器和智能摄像头；但是传感与监控设备监控和覆盖的空间比例很低，很多时候并不能很好地监控到意外的发生，因此无法进行及时地补救。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，管理方法包括以下步骤：

3、步骤s100：确定智慧园区中各个监控的监控范围，得到监控区域图像；根据监控区域图像的分布情况，对智慧园区进行划分，得到若干块监控区域和缺失区域；

4、步骤s200：获取每一块监控区域中监控的坐标位置，结合每一块监控区域的区域范围，确定监控的监控视场角；对相邻区域存在缺失区域的监控进行周期性转动监控，根据监控的最大转动角度，分析监控在各个缺失区域的监控范围，得到监控在各个缺失区域中能够监控到的有效区域；

5、步骤s300：设定各个监控的单位监控周期，根据能够监控到的各个有效区域的区域面积，得到分配给有效区域的监控时长；分析缺失区域相邻的若干块监控区域和缺失区域的平均人流量之间的差异，调整分配给有效区域的监控时长和监控的单位监控周期；

6、步骤s400：根据各个有效区域的分布情况，判断是否存在重叠区域，分析得到各个监控对重叠区域的监控顺序，并对各个监控距离下一次监控重叠区域的剩余时长进行调整；对监控进行监控范围调整后仍存在的缺失区域进行监控补充提醒；

7、步骤s500：每隔一个单位检测周期获取智慧园区的实时监控覆盖率，分析最近若干个单位检测周期的实时监控覆盖率变化趋势，得到智慧园区的期望监控覆盖率的变化范围，若监测到实时监控覆盖率不属于变化范围，则对智慧园区的监控进行异常提醒。

8、进一步的，步骤s100包括以下步骤：

9、步骤s101：获取每一个监控的监控画面，从监控画面中得到监控在智慧园区中对应的监控区域，并生成可视化图像，并对所有可视化图像进行合并，生成智慧园区的监控区域图像；

10、步骤s102：获取智慧园区的完整区域图像，与监控区域图像进行对比；按照监控区域图像的分布对完整区域图像进行划分，得到若干个剩余区域图像；将剩余区域图像所对应的区域设定为缺失区域；

11、步骤s103：获取每一块缺失区域的占地面积，得到缺失区域的占地总面积；获取智慧园区的完整占地面积，计算得到缺失区域的缺失占比。

12、进一步的，步骤s200包括以下步骤：

13、步骤s201：确定在第i块监控区域中监控所处位置的坐标位置，以监控的坐标位置为坐标原点，监控垂直向下方向为纵坐标，任意选取一个水平方向为横坐标，生成一个二维平面直角坐标系；

14、步骤s202：将监控的监控区域在二维平面直角坐标系中进行呈现，其中，监控在地面上的监控区域在二维平面直角坐标系中为一条线段；获取所述线段两个端点的坐标位置，分别得到两个端点与监控之间的距离，其中，距离监控为和，设定所述线段的长度为，通过余弦定理得到第i块监控区域监控的监控视场角；通过计算监控视场角能够准确的了解监控的监控范围，有利于后续调整监控范围时能够进行准确计算；

15、步骤s203：获取与第i块监控区域相邻的若干个缺失区域，其中第j个缺失区域的区域范围为；获取第i块监控区域的监控在二维平面直角坐标系中水平方向的最大转动角度为，设定监控转动角度为时，在区域范围中能够监控到的区域范围为，将区域范围在二维平面直角坐标系中呈现为一条新线段，设定新线段的长度为x，选取新线段中与监控距离更远的一个端点，设定端点与监控之间的距离为y，生成方程组：

16、

17、其中，为第i块监控区域的监控与地面之间的垂直距离；根据方程组确定x的数值，得到第i块监控区域的监控在二维平面直角坐标系中水平方向的监控距离为x；

18、步骤s204：获取第i块监控区域的监控在各个水平方向转动角度为时，能够监控到区域范围的距离，得到第i块监控区域的监控能够监控第j块缺失区域的有效区域。

19、进一步的，步骤s300包括以下步骤：

20、步骤s301：获取与第j块缺失区域相邻的第k块监控区域，在第j块缺失区域监控的有效区域，设定第k块监控区域在第j块缺失区域中监控有效区域的区域面积为；获取第k块监控区域的监控的单位监控周期为，根据公式：

21、

22、其中，为与第j块缺失区域相邻的第k块监控区域的区域面积，m为与第j块缺失区域相邻的监控区域的数量；计算得到第k块监控区域的监控分配给第j块缺失区域的监控时长为；

23、步骤s302：获取历史与第j块缺失区域相邻的每一块监控区域在单位时间t里的平均人流量，进行平均值计算得到第j块缺失区域的平均人流量为；设定第k块监控区域的平均人流量为，调整第k块监控区域的监控分配给第j块缺失区域的实际监控时长为；获取第k块监控区域的监控分配给相邻每一块缺失区域的实际监控时长，得到第k块监控区域分配给缺失区域的实际监控总时长为，若，则调整第k块监控区域的监控的单位监控周期为；

24、最初通过监控范围进行监控时间的分配，后续加入人流量的因素，对于人流量高的区域出现意外的概率更高，应该分配更多的监控时间，因此需要对监控时间进行调整；而调整的监控时间并不是从其他区域的监控时间移动过来的，同样需要保证其他区域的监控时长，因此，可以通过调整监控的转动速度，保障监控范围内的每处区域都能够得到合理的监控，保障安全。

25、进一步的，步骤s400包括以下步骤：

26、步骤s401：设定第j块缺失区域中的若干个有效区域之间存在重叠区域，获取重叠区域的区域面积为；获取重叠区域在第k块监控区域监控第j块缺失区域的有效区域中的面积占比为，得到第k块监控区域监控重叠区域的实际监控时长为；

27、步骤s402：当存在一块监控区域监控重叠区域时，获取第k块监控区域处于当前监控角度下，距离下一次监控重叠区域的剩余时长为，根据公式：

28、

29、计算得到第k块监控区域监控重叠区域的优先级为；按照优先级从小到大进行排序作为监控重叠区域的监控顺序；设定第k块监控区域处于第一监控顺序，第块监控区域处于第二监控顺序，获取第块监控区域处于当前监控角度下，距离下一次监控重叠区域的剩余时长为，则调整第k块监控区域的监控转动速度，使得距离下一次监控重叠区域的剩余时长为；当存在多个监控能够监控到相同的区域时，则考虑到监控的有效利用率，应该尽量避免多个监控同时监控一个区域的情况发生，因此，根据各个监控的当前情况，事先对监控监控重叠区域的顺序进行排序，能够最大程度地保障监控的利用率；

30、步骤s403：将与第j块缺失区域相邻的每一块监控区域，在第j块缺失区域中的有效区域生成可视化图像，将所有有效区域进行合并，并对第j块缺失区域进行覆盖，若第j块缺失区域中仍存在缺失区域，则对缺失区域进行监控添加提醒。

31、进一步的，步骤s500包括以下步骤：

32、步骤s501：每隔一个单位检测周期对所有监控的监控区域进行可视化处理，并对智慧园区的完整区域图像进行覆盖，得到智慧园区的实时监控覆盖率；

33、步骤s502：选取最近r个单位检测周期的实时监控覆盖率，进行平均值计算得到平均监控覆盖率为；选取其中的最高实时监控覆盖率和最低实时监控覆盖率，根据公式：

34、

35、计算得到智慧园区的最小期望监控覆盖率为和最大期望监控覆盖率为；若，则对智慧园区的监控进行异常提醒。

36、一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理系统，管理系统包括缺失区域获取模块、缺失区域分配模块、监控周期调整模块、有效区域分析模块和监控异常判断模块；

37、缺失区域获取模块，用于确定智慧园区中各个监控的监控范围，得到监控区域图像；根据监控区域图像的分布情况，对智慧园区进行划分，得到若干块监控区域和缺失区域；

38、缺失区域分配模块，用于获取每一块监控区域中监控的坐标位置，结合每一块监控区域的区域范围，确定监控的监控视场角；对相邻区域存在缺失区域的监控进行周期性转动监控，根据监控的最大转动角度，分析监控在各个缺失区域的监控范围，得到监控在各个缺失区域中能够监控到的有效区域；

39、监控周期调整模块，用于设定各个监控的单位监控周期，根据能够监控到的各个有效区域的区域面积，得到分配给有效区域的监控时长；分析缺失区域相邻的若干块监控区域和缺失区域的平均人流量之间的差异，调整分配给有效区域的监控时长和监控的单位监控周期；

40、有效区域分析模块，用于根据各个有效区域的分布情况，判断是否存在重叠区域，分析得到各个监控对重叠区域的监控顺序，并对各个监控距离下一次监控重叠区域的剩余时长进行调整；对监控进行监控范围调整后仍存在的缺失区域进行监控补充提醒；

41、监控异常判断模块，用于每隔一个单位检测周期获取智慧园区的实时监控覆盖率，分析最近若干个单位检测周期的实时监控覆盖率变化趋势，得到智慧园区的期望监控覆盖率的变化范围，若监测到实时监控覆盖率不属于变化范围，则对智慧园区的监控进行异常提醒。

42、进一步的，缺失区域获取模块包括图像获取单元和区域划分单元；

43、图像获取单元，用于确定智慧园区中各个监控的监控范围，得到监控区域图像；区域划分单元，用于根据监控区域图像的分布情况，对智慧园区进行划分，得到若干块监控区域和缺失区域。

44、进一步的，缺失区域分配模块包括视场角确定单元和有效区域获取单元；

45、视场角确定单元，用于获取每一块监控区域中监控的坐标位置，结合每一块监控区域的区域范围，确定监控的监控视场角；有效区域获取单元，用于对相邻区域存在缺失区域的监控进行周期性转动监控，根据监控的最大转动角度，分析监控的监控范围，确定监控在各个缺失区域的监控范围，得到监控在各个缺失区域中能够监控到的有效区域。

46、进一步的，监控周期调整模块包括监控时长分配单元和时长调整单元；

47、监控时长分配单元，用于设定各个监控的单位监控周期，根据能够监控到的各个有效区域的区域面积，得到分配给有效区域的监控时长；时长调整单元，用于分析缺失区域相邻的若干块监控区域和缺失区域的平均人流量之间的差异，调整分配给有效区域的监控时长和监控的单位监控周期。

48、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：（1）本发明通过对监控进行周期性转动，能够对尽可能多的区域进行监控，提高智慧园区的安全性，能够在发生意外的情况下第一时间发现；（2）本发明通过对缺失区域的监控进行合理分配，保障了监控的完整性的同时，能够尽可能地减少监控安装的数量，节约资源；（3）本发明通过人流量对缺失区域进行监控时长的调整，对监控重复的地方尽可能让不同的监控进行分别监控，避免了资源的浪费。

技术特征：

1.一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述管理方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述步骤s100包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述步骤s200包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述步骤s300包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述步骤s400包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法，其特征在于：所述步骤s500包括以下步骤：

7.应用于权利要求1-6中任一项所述的一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理方法的智慧园区可视化管理系统，其特征在于：所述管理系统包括缺失区域获取模块、缺失区域分配模块、监控周期调整模块、有效区域分析模块和监控异常判断模块；

8.根据权利要求6所述的智慧园区可视化管理系统，其特征在于：所述缺失区域获取模块包括图像获取单元和区域划分单元；

9.根据权利要求6所述的智慧园区可视化管理系统，其特征在于：所述缺失区域分配模块包括视场角确定单元和有效区域获取单元；

10.根据权利要求6所述的智慧园区可视化管理系统，其特征在于：所述监控周期调整模块包括监控时长分配单元和时长调整单元；

技术总结
本发明涉及可视化管理技术领域，具体为一种基于数字孪生技术的智慧园区可视化管理系统及方法，所述管理方法包括以下步骤：确定智慧园区中各个监控的监控范围，根据监控区域图像的分布情况，对智慧园区进行划分；对相邻区域存在缺失区域的监控进行周期性转动监控，确定监控在各个缺失区域的监控范围；计算分配给有效区域的监控时长；根据平均人流量之间的差异，调整分配给有效区域的监控时长和监控的单位监控周期；判断是否存在重叠区域，分析各个监控对重叠区域的监控顺序；每隔一个单位检测周期获取智慧园区的实时监控覆盖率，分析智慧园区的期望监控覆盖率的变化范围，判断是否对智慧园区的监控进行异常提醒。

技术研发人员：井晖,岑晓丽,邓泽全
受保护的技术使用者：深圳市极致云数字科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5