【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及設施安全，尤其涉及一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統及方法。
技術介紹
1、基礎設施作為城市和社會發展的基石，其規劃、設計、建設和運維等各個環節都至關重要。傳統的管理方式往往存在數據不準確、模型構建不精確、管理效率低下等問題，無法滿足現代基礎設施管理的需求。因此，需要一種更加高效、精確的管理方法來提升基礎設施的管理水平。
2、其次，隨著數字化技術的不斷發展，特別是bim(建筑信息模型)、物聯網、云計算等技術的廣泛應用，為基礎設施的全生命周期管理提供了新的技術手段。這些技術可以實現數據的實時收集、處理和分析，構建精確的三維數字化模型，并實現模型的高效管理和更新。同時，通過系統集成與接口模塊，還可以實現與其他系統的數據共享和交互，進一步提升整體的管理效率和協同工作能力。
3、然而，盡管數字化技術在基礎設施管理中具有巨大的潛力，但在實際應用中仍面臨諸多挑戰。例如，如何確保數據的準確性和一致性，如何構建精確的三維數字化模型，如何實現模型的高效管理和更新，以及如何通過實時監測與分析及時發現潛在問題并進行預警和維修等。這些問題都需要通過技術創新和方法改進來解決。
4、因此，該專利技術專利提出了一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，旨在通過集成多個模塊和功能，實現基礎設施全生命周期的數字化管理，提高數據的準確性和一致性，確保三維數字化模型的精確構建與高效管理，并通過實時監測與分析提供強有力的決策支持。這一技術方案不僅滿足了現代基礎設施管理的需求，還推動了數字化技術在基
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、本專利技術的技術方案為：
3、在一方面，一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，包括有：
4、數據收集與預處理模塊，用于收集基礎設施在全生命周期內的各類數據，并進行預處理，以確保數據的準確性和一致性，其中，基礎設施在全生命周期內的各類數據包括有幾何信息、材料信息、施工信息和運維信息；
5、數字化模型構建模塊，用于利用先進的建模技術和工具，基于預處理后的數據構建基礎設施的三維數字化模型，其中，構建的三維數字化模型包含基礎設置的幾何形狀、結構特征和材料屬性信息；
6、模型管理與更新模塊，用于采用高效的數據庫管理系統，進行數字化模型的存儲、管理和更新，其中，還支持模型的版本控制，能夠記錄模型的歷史版本，便于追蹤和回溯；
7、分析與模擬模塊，用于利用數字化模型進行各種分析和模擬，其中，包括有結構分析、能耗分析和交通流量模擬；
8、運維管理模塊，用于通過實時監測和分析數字化模型中的數據，發現基礎設施的潛在問題，并提前進行預警和維修，從而進行基礎設施的運維管理，其中，包括有日常維護、故障預警和維修計劃制定；
9、決策支持模塊，用于基于數字化模型和分析結果，為基礎設施的規劃、設計、建設和運維全生命周期管理提供決策支持；
10、系統集成與接口模塊，負責將上述各個模塊進行集成，確保它們之間的數據交換和協同工作，并提供與其他系統的接口，實現數據的共享和交互。
11、作為優選，數據收集與預處理模塊在收集基礎設施在全生命周期內的各類數據，并進行預處理，以確保數據的準確性和一致性時，包括有以下步驟：
12、s11：確定數據來源，首先，需要明確所需數據的來源，其中，數據的來源包括有傳感器、物聯網設備、歷史文檔和現場調查；
13、s12：數據收集，根據確定的來源，采用適當的方法和技術收集數據；
14、s13：數據預處理，根據數據的類型和種類，選擇合適的數據預處理方法，對采集到的數據進行預處理，保證數據的質量和可用性。
15、作為優選，數據收集與預處理模塊在根據數據的類型和種類，選擇合適的數據預處理方法，對采集到的數據進行預處理，保證數據的質量和可用性時，采用的數據預處理方法包括有：
16、a11：數據清洗，包括有去除重復數據、處理缺失值和糾正錯誤數據，其中，對于缺失的數據，采用刪除、填充和插值方法進行處理；
17、a12：數據格式轉換，包括有數據類型轉換、數據標準化處理、數據歸一化處理和數據編碼，其中，其中，對數據進行標準化處理的原理公式為：
18、z＝(x-μ)/σ；
19、其中，z是標準化處理之后的數據，x是原始數據，μ是均值，σ是標準差；
20、對數據進行歸一化處理的原理公式為：
21、x'＝(x-min)/(max-min)；
22、其中，x'是歸一化處理之后的數據，x是原始數據，min和max分別是數據集中的最小值和最大值；
23、a13：數據校驗，包括數據一致性檢查、邏輯校驗和統計校驗，即驗證數據的準確性和一致性。
24、作為優選，數字化模型構建模塊在利用先進的建模技術和工具，基于預處理后的數據構建基礎設施的三維數字化模型時，包括有以下步驟：
25、s21：選擇建模技術和工具，根據基礎設施的特點和需求，選擇合適的建模技術和工具；
26、s22：數據導入與整合，將預處理后的數據導入到建模工具中，并進行數據整合，確保數據的完整性和一致性；
27、s23：模型構建，利用建模工具，基于導入的數據進行基礎設施的三維數字化模型構建；
28、s24：模型驗證與優化，對構建的模型進行驗證，確保其能夠準確反映基礎設施的實際情況，并對模型進行優化，提高模型的準確性和可靠性。
29、作為優選，數字化模型構建模塊在將預處理后的數據導入到建模工具中，并進行數據整合，確保數據的完整性和一致性時，通過以下步驟進行數據整合：
30、s31：數據抽取，從各個數據源中選擇并提取所需的數據；
31、s32：數據傳送，將抽取到的數據子集發送到目標位置；
32、s33：數據重組，將清洗后的數據按照新的數據組織邏輯進行關聯處理，加強數據的內在聯系；
33、s34：數據發布，將整合后的數據按照需求發布到相應的數據庫和數據倉庫中，以供后續使用。
34、作為優選，數字化模型構建模塊在將清洗后的數據按照新的數據組織邏輯進行關聯處理，加強數據的內在聯系時，采用的數據融合方法包括有：
35、a21：加權平均法，通過對不同數據源賦予不同的權重，然后進行加權求和，得到最終的融合結果，其原理公式為：
36、
37、其中，為融合后的結果，ωi為第i個數據源的權重，xi為第i個數據源的值；
38、a22：貝葉斯方法，基于概率論，通過計算后驗概率來更新對數據的理解和預測，其原理公式為：
39、
40、其中，其中p(a∣b)表示在給定b的條件下a的概率本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統；其特征在于：包括有：
2.根據權利要求1所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數據收集與預處理模塊在收集基礎設施在全生命周期內的各類數據，并進行預處理，以確保數據的準確性和一致性時，包括有以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數據收集與預處理模塊在根據數據的類型和種類，選擇合適的數據預處理方法，對采集到的數據進行預處理，保證數據的質量和可用性時，采用的數據預處理方法包括有：
4.根據權利要求3所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數字化模型構建模塊在利用先進的建模技術和工具，基于預處理后的數據構建基礎設施的三維數字化模型時，包括有以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數字化模型構建模塊在將預處理后的數據導入到建模工具中，并進行數據整合，確保數據的完整性和一致性時，通過以下步驟進行數據整合：
7.根據權利要求6所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數字化模型構建模塊在對構建的模型進行驗證，確保其能夠準確反映基礎設施的實際情況，并對模型進行優化，提高模型的準確性和可靠性時，采用優化算法來最小化損失函數，其中，采用的優化算法的原理公式為：
8.根據權利要求7所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：模型管理與更新模塊在采用高效的數據庫管理系統，進行數字化模型的存儲、管理和更新時，包括有以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：分析與模擬模塊在利用數字化模型進行各種分析和模擬時，其原理步驟為：
10.一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理方法，其特征在于：包括有以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統；其特征在于：包括有：
2.根據權利要求1所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數據收集與預處理模塊在收集基礎設施在全生命周期內的各類數據，并進行預處理，以確保數據的準確性和一致性時，包括有以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數據收集與預處理模塊在根據數據的類型和種類，選擇合適的數據預處理方法，對采集到的數據進行預處理，保證數據的質量和可用性時，采用的數據預處理方法包括有：
4.根據權利要求3所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數字化模型構建模塊在利用先進的建模技術和工具，基于預處理后的數據構建基礎設施的三維數字化模型時，包括有以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種基礎設施全生命周期的數字化模型構建與管理系統，其特征在于：數字化模型構建模塊在將預處理后的數據導入到建模工具中，并進行數據整合，確保數據的完整性和一致性時，通過以下步驟進行數據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張立業，程浩，楊小聰，張益偉，楊景，楊國玉，
申請(專利權)人：江蘇中云筑智慧運維研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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