本技术涉及桥梁施工，尤其是涉及一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警系统。
背景技术：
1、挂篮是悬臂施工中的主要设备，通常用于浇筑较大跨径的悬臂梁桥。传统挂篮行走过程采用人工操作技术，使用穿心千斤顶通过钢绞线对挂篮进行牵引，或者使用传统千斤顶对挂篮的前支座进行顶升等。
2、由于挂篮属于悬臂梁桥施工阶段的重要承重结构及施工结构，因此需要极具安全性，一方面需要确保施工的顺利进行，另一方面由于采用人工操作的方式，所以更要保证人身安全。而目前的这种方式不仅难以保证人身安全，在施工过程中，由于高度依赖人工操作，为了保证施工就需要极大的沟通成本、人力成本高，而且人工操作存在误差的概率较高，这也导致施工效率非常低。
技术实现思路
1、本技术提供一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警系统，已解决上述问题，提高效率，降低人力成本及风险。
2、第一方面，本技术提供一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警系统，包括数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块；
3、所述数据获取模块、所述数据处理模块、所述数据分析模块、所述预警模块依次相连；
4、所述数据获取模块用于通过传感器采集挂篮行走过程中的实时数据，并发送至所述数据处理模块；
5、所述数据处理模块用于接收所述实时数据，并将所述实时数据进行预处理，得到有效数据，并将所述有效数据进行特征提取，得到对应的实时特征参数并发送至所述数据分析模块；
6、所述数据分析模块用于接收所述实时特征参数，并将所述实时特征参数进行分类及分析，确定挂篮状态并发送至所述预警模块；
7、所述预警模块用于接收所述挂篮状态并根据所述挂篮状态，确定是否发出警报。
8、通过本方案，利用数据获取模块实时获取挂篮行走过程中的实时数据，同时，利用数据处理模块对实时数据进行预处理，减少误差对挂篮行走状态的影响。然后对预处理得到的有效数据进行特征提取，从而确定每一数据的类型，得到对应的实施特征参数。通过一个数据分析模块对实施特征参数分类后进行逐一类别的分析，进而确定挂篮行走过程中的挂篮状态，实现对挂篮行走的监测，并将监测结果即挂篮状态发送至预警模块。通过利用数字孪生技术对实时数据进行获取以及处理，减少人工监测的劳动成本，提高数据获取的效率，减少人工可能带来的安全风险。
9、可选的，所述数据处理模块包括数据识别子模块；
10、所述数据识别子模块与所述数据分析模块相连；
11、所述数据识别子模块用于将所述实时数据进行数据清洗，根据清洗结果，确定出异常数据并发送至所述数据分析模块；
12、所述数据分析模块在接收到所述异常数据后，具体用于确定所述异常数据的关联设备，调取并分析所述关联设备的运行数据，确定异常来源。
13、通过本方案，可以利用数据识别子模块将实时数据进行数据清洗，从而识别出实时数据中的异常数据，将其发送至数据分析模块进行异常来源的分析及确定，第一时间确定异常情况，避免异常加重带来不必要的损失，提高效率，缩短工期，降低成本。
14、可选的，所述挂篮行走监测控制预警系统还包括挂篮维护模块；
15、所述挂篮维护模块与所述数据获取模块相连；
16、所述数据获取模块在得到所述实时数据后，具体用于将所述实时数据发送至所述挂篮维护模块；
17、所述挂篮维护模块用于接收并存储所述实时数据，并实时检测挂篮的工作状态，确定所述挂篮是否处于工作状态；
18、所述挂篮维护模块在确定所述挂篮不处于工作状态时，具体用于调取已存储的实时数据，利用预设预测模型得到所述挂篮在预设时段内的性能数据。
19、通过本方案，在已有实时数据的基础上，利用挂篮维护模块对预设时段内挂篮的性能进行预测，提前对挂篮进行维护，减少在挂篮出现问题时再进行维修的时间，提高效率，减少工期，也可以一定程度上减少安全风险。
20、可选的，所述挂篮行走监测控制预警系统包括参数调整模块；所述挂篮行走监测控制预警系统还包括第一图像获取模块；
21、所述参数调整模块与所述第一图像获取模块相连；
22、所述参数调整模块包含一个深度学习模型，在得到实时特征参数后，用于将实时特征参数输入到所述深度学习模型中，根据所述深度学习模型的输出结果，确定所述挂篮的姿态是否达到预期标准；
23、所述第一图像获取模块用于拍摄所述挂篮各区域的实时图像；
24、所述参数调整模块在所述挂篮姿态未达到预期标准时，用于获取所述第一图像获取模块拍摄的实时图像，并根据所述实时图像，确定当前时刻所述挂篮的实时姿态；
25、所述参数调整模块具体还用于根据所述实时姿态及所述预期标准，调整当前时刻所述挂篮的运行参数以调整所述挂篮的姿态。
26、通过本方案，设置一个参数调整模块在挂篮的姿态不符合预期标准时，联动第一图像获取模块，进行实时图像获取，从而进行分析，确定如何调整挂篮的姿态使其达到预期标准。这种方式可以在挂篮姿态可能存在偏移甚至存在风险时，及时通过调参数的方式改变，不再依赖人工进行调整，而是结合第一图像获取模块进行图像分析得到，降低对人工的依赖，减少人力沟通成本，提高工作效率。
27、可选的，所述预警模块包括数据统计子模块；
28、所述数据统计子模块分别与所述参数调整模块、所述数据获取模块相连，用于获取所述数据获取模块得到的所述实时数据，及所述参数调整模块调整后的运行参数，并绘制预设表格进行数据统计及展示。
29、通过本实施例提供的方案，数据统计子模块可以将得到的实时数据进行统计，同时可以利用设置表格的形式将数据进行展示，便于后续施工人员对挂篮工作状态的分析，减少人为数据收集的过程，提高施工人员的汇报效率。
30、可选的，所述参数调整模块还包括图像分析子模块；
31、所述图像分析子模块与所述数据分析模块相连；
32、所述图像分析子模块用于接收所述实时图像，并将所述实时图像进行图像识别，确定挂篮区域；
33、所述图像分析子模块在确定挂篮区域后，具体用于筛选所述挂篮区域对应的挂篮图像，并对所述挂篮图像进行特征提取，得到挂篮特征；
34、所述图像分析子模块在得到所述挂篮特征后，具体用于获取所述数据分析模块得到的所述挂篮状态，并根据所述挂篮状态，调取标准特征，将所述挂篮特征与所述标准特征对比，根据对比结果，确定当前时刻所述挂篮的实时姿态。
35、通过本实施例提供的方案，利用在参数调整模块中设置一个图像分析子模块的方式，对接收到的实时图像进行分析，实现对挂篮姿态的确定，减少人为判断带来的误差，降低数据处理周期，提高效率。
36、可选的，所述挂篮维护模块包括路径规划子模块；
37、所述路径规划子模块分别与所述参数调整模块、所述图像分析子模块相连；
38、所述路径规划子模块在确定所述挂篮不处于工作状态时，用于调取所述挂篮的任务列表，根据所述任务列表，确定后续任务，并根据所述后续任务，确定所述挂篮的下一任务路段，并将所述下一任务路段发送至所述图像分析子模块；
39、所述图像分析子模块在接收所述下一任务路段后，具体用于将所述下一任务路段对应的路段图像进行特征提取，得到路段特征，并根据所述路段特征确定所述下一任务路段的地形特点，并将所述地形特点发送至所述路径规划子模块；
40、所述路径规划子模块在接收到所述地形特点后，具体用于根据所述地形特性及所述挂篮在预设时段内的性能数据进行路径规划，得到下一任务路段的预设行进参数，并将所述预设行进参数发送至所述参数调整模块；
41、所述参数调整模块在接收所述预设行进参数后，具体用于在所述挂篮进入所述下一任务路段时，按照所述预设行进参数，调整当前时刻所述挂篮的运行参数。
42、通过本实施例提供的方案。利用路径规划子模块调取挂篮的任务列表，从而确定后续的挂篮行走任务，从而确定下一任务路段，通过与图像分析子模块联动，分析下一任务路段的路段特征，得到下一任务路段的地形特点，使得路径规划子模块可以结合下一任务路段的地形特点进行路径规划可以根据挂篮的任务进行挂篮路线规划，从而降低人为规划所耗费的时间，另外也可以避免人为经验规划路线带来的路线不合理问题，提高路线规划效率。
43、可选的，所述挂篮行走监测控制预警系统还包括第二图像获取模块；
44、所述第二图像获取模块与所述图像分析子模块相连，所述图像分析子模块还与所述预警模块相连；
45、所述第二图像获取模块用于拍摄所述挂篮区域的地面图像，并将所述实时地面图像发送至所述图像分析子模块；
46、所述图像分析子模块在接收到所述实时地面图像后，具体用于识别所述实时地面图像，确实所述实时地面图像中是否存在人物图像；
47、所述图像分析子模块在确定存在所述人物图像时，具体用于根据所述人物图像及所述第二图像获取模块的设置位置，确定人物位置，并调取所述挂篮图像，确定所述人物位置是否存在风险；
48、所述图像分析子模块在确定所述人物位置存在风险时，将所述人物位置对应的坐标及对应风险发送至所述预警模块；
49、所述预警模块具体用于接收所述人物位置对应的坐标及对应风险，并根据所述坐标，启动距离所述坐标最近的警报器以使所述警报器播报对应风险。
50、通过本实施例提供的方案，首先利用第二图像获取模块208获取地面图像并发送给图像分析子模块，使得图像分析子模块可以对地面图像进行分析，确定是否存在人物图像。并在存在人物图像时，利用摄像装置的设置位置，确定人物位置，此时可以利用挂篮图像结合上述人物位置，确定当前人物位置是否存在风险，这样直接通过几个模块之间的联动实现挂篮现场的监督，摆脱低效率的人为监督，提高监督效率，降低安全风险发生的概率。同时，在确定存在风险时，及时利用预警模块控制距离人物位置最近的警报器以提醒现场人员尽快远离，降低风险严重性。
51、第二方面，本技术提供一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警方法，应用于第一方面所述的挂篮行走监测控制预警系统，所述方法包括：
52、获取挂篮行走过程中的实时数据；
53、将所述实时数据进行预处理，得到有效数据；
54、将所述有效数据进行特征提取，得到实时特征参数；
55、将所述实时特征参数进行分类及分析，确定挂篮状态，并根据所述挂篮状态，确定是否发出警报。
56、可选的，所述方法还包括：
57、将所述实时数据进行数据清洗，根据清洗结果，确定出异常数据；
58、根据所述异常数据确定所述异常数据的关联设备，调取并分析所述关联设备的运行数据，确定异常来源。
59、可选的，所述方法还包括：
60、在得到所述实时数据后，实时检测挂篮的工作状态，确定所述挂篮是否处于工作状态；
61、若确定所述挂篮不处于工作状态时，调取已存储的实时数据，利用预设预测模型得到所述挂篮在预设时段内的性能数据。
62、可选的，所述方法还包括：
63、将实时特征参数输入到所述深度学习模型中，根据所述深度学习模型的输出结果，确定所述挂篮的姿态是否达到预期标准；
64、若所述挂篮的姿态未达到预期标准，则获取所述第一图像获取模块拍摄的实时图像，并根据所述实时图像，确定当前时刻所述挂篮的实时姿态；
65、根据所述实时姿态及所述预期标准，调整当前时刻所述挂篮的运行参数以调整所述挂篮的姿态。
66、可选的，所述方法还包括：绘制预设表格，将所述实时数据及所述参数调整模块调整后的运行参数进行数据统计及展示。
67、可选的，所述方法还包括：
68、将所述实时图像进行图像识别，确定挂篮区域；
69、筛选所述挂篮区域对应的挂篮图像，并对所述挂篮图像进行特征提取，得到挂篮特征；
70、获取所述数据分析模块得到的所述挂篮状态，并根据所述挂篮状态，调取标准特征，将所述挂篮特征与所述标准特征对比，根据对比结果，确定当前时刻所述挂篮的实时姿态。
71、可选的，所述方法还包括：
72、在确定所述挂篮不处于工作状态时，调取所述挂篮的任务列表；
73、根据所述任务列表，确定后续任务，并根据所述后续任务，确定所述挂篮的下一任务路段；
74、将所述下一任务路段对应的路段图像进行特征提取，得到路段特征，并根据所述路段特征确定所述下一任务路段的地形特点；
75、根据所述地形特性及所述挂篮在预设时段内的性能数据进行路径规划，得到下一任务路段的预设行进参数；
76、在所述挂篮进入所述下一任务路段时，按照所述预设行进参数，调整当前时刻所述挂篮的运行参数。
77、可选的，所述方法还包括：
78、获取所述第二图像获取模块拍摄的所述挂篮区域的地面图像；
79、识别所述实时地面图像，确实所述实时地面图像中是否存在人物图像；
80、若确定存在所述人物图像，根据所述人物图像及所述第二图像获取模块的设置位置，确定人物位置，并调取所述挂篮图像，确定所述人物位置是否存在风险；
81、若确定所述人物位置存在风险，则根据所述人物位置对应的坐标，启动距离所述坐标最近的警报器以播报对应风险。
82、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行第一方面的方法的计算机程序。
83、本技术采用以上技术方案具有以下优点：利用数据处理模块对实时数据进行预处理，减少误差对挂篮行走状态的影响。利用数字孪生技术对实时数据进行获取以及处理，减少人工监测的劳动成本，提高数据获取的效率，减少人工可能带来的安全风险。识别出实时数据中的异常数据，第一时间确定异常情况，避免异常加重带来不必要的损失，提高效率，缩短工期，降低成本。利用挂篮维护模块对预设时段内挂篮的性能进行预测，提前对挂篮进行维护，减少在挂篮出现问题时再进行维修的时间，提高效率，减少工期，也可以一定程度上减少安全风险。在挂篮姿态可能存在偏移甚至存在风险时，及时通过调参数的方式改变，不再依赖人工进行调整，而是结合第一图像获取模块进行图像分析得到，降低对人工的依赖，减少人力沟通成本，提高工作效率。将得到的实时数据进行统计，同时可以利用设置表格的形式将数据进行展示，便于后续施工人员对挂篮工作状态的分析，减少人为数据收集的过程，提高施工人员的汇报效率。利用在参数调整模块中设置一个图像分析子模块的方式，对接收到的实时图像进行分析，实现对挂篮姿态的确定，减少人为判断带来的误差，降低数据处理周期，提高效率。路径规划子模块可以结合下一任务路段的地形特点进行路径规划可以根据挂篮的任务进行挂篮路线规划，从而降低人为规划所耗费的时间，另外也可以避免人为经验规划路线带来的路线不合理问题，提高路线规划效率。通过几个模块之间的联动实现挂篮现场的监督，摆脱低效率的人为监督，提高监督效率，降低安全风险发生的概率。同时，在确定存在风险时，及时利用预警模块控制距离人物位置最近的警报器以提醒现场人员尽快远离，降低风险严重性。
1.一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、预警模块；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块包括数据识别子模块；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挂篮行走监测控制预警系统还包括挂篮维护模块；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挂篮行走监测控制预警系统包括参数调整模块；所述挂篮行走监测控制预警系统还包括第一图像获取模块；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预警模块包括数据统计子模块；
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述参数调整模块还包括图像分析子模块；
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述挂篮维护模块包括路径规划子模块；
8.根据权利要求4-7任一项所述的系统，其特征在于，所述挂篮行走监测控制预警系统还包括第二图像获取模块；
9.一种基于数字孪生技术的挂篮行走监测控制预警方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8所述的挂篮行走监测控制预警系统，所述方法包括：
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
