CN115660467A - 基于3d场景数字孪生智慧城市监控管理平台 - Google Patents
基于3d场景数字孪生智慧城市监控管理平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，包括卫生监控端、孪生建模模块和数据分析模块，本发明通过对智慧城市内各小区卫生环境进行监测获取各小区基于公共垃圾桶的卫生均衡指标，获取各小区当前卫生指数并对其进行判定，在三维智慧城市模型各小区的公共垃圾桶模型的颜色和显示模型进行调整，避免了垃圾桶未及时清理导致的垃圾溢出垃圾桶情况的发生；通过设置建模调整单元，基于对各小区当前卫生指数的判定结果对三维智慧城市模型的各小区公共垃圾桶的颜色和显示模型进行调整，设置3D场景显示单元，可以明确直观地查看各小区的卫生环境状况，避免了查看各小区卫生环境状态导致的时间、人力资源浪费情况的发生。
Description
技术领域
本发明涉及智慧城市小区环境卫生监控管理技术领域，具体涉及基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台。
背景技术
3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台是借助三维地理信息的融合技术，实现对政府部门管辖的各类对象和数据进行场景化展示，并实时获取各类对象和数据在完整的三维智慧城市模型中进行显示；便于监控管理人员对智慧城市进行监控管理；
现有的一种基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台对各小区的环境卫生状态进行管理是基于对公共垃圾桶进行管理，采用对个小区的公共垃圾桶逐一进行监测的方式，当监测到小区内的一个公共垃圾桶满了之后，就会通知该小区的清理人员对该公共垃圾桶进行清理，然而各个公共垃圾桶的溢满情况都不相同，这样会导致大量人力和时间资源的浪费，不便于对小区的环境卫生状态进行监测，且因为各个公共垃圾桶的满溢情况都不相同，这样可能导致的一种情况是在三维智慧城市模型中小区的环境卫生状态始终是需要清理的状态。
为了解决上述问题，本发明提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，为了解决现有技术中对个小区的公共垃圾桶逐一进行监测的方式，当监测到小区内的一个公共垃圾桶满了之后，就会通知该小区的清理人员对该公共垃圾桶进行清理，然而各个公共垃圾桶的溢满情况都不相同，这样会导致大量人力和时间资源的浪费，不便于对小区的环境卫生状态进行监测，且因为各个公共垃圾桶的满溢情况都不相同，这样可能导致的一种情况是在三维智慧城市模型中小区的环境卫生状态始终是需要清理的状态的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，包括：
卫生监控端，对城市中各小区的卫生环境进行监控，所述卫生监控端包括若干个监控模块，所述一个监控模块对应监控城市内一个小区的卫生环境，所述监控模块包括重力单元、测距单元和扫描单元；
所述重力单元，对小区内各个公共垃圾桶的重量进行监测；所述测距单元，对小区内各个垃圾桶内垃圾高度进行监测；所述扫描单元，对小区内各个垃圾桶的位置信息进行扫描；
孪生建模模块，基于3D场景监控管理城市内各小区的卫生环境，所述孪生建模模块包括3D场景显示单元、建模调整单元和判定单元；所述SD场景显示单元，基于3D场景显示完整的三维智慧城市模型；所述建模调整单元，对三维智慧城市模型各小区内的各个公共垃圾桶模型的位置和颜色进行调整；
所述判定单元对小区当前的卫生环境进行判定，具体的判定步骤如下：
步骤一：以智慧城市中的一个小区为例，获取该小区的各个公共垃圾桶的重量并将其标记为P1、P2、...、Pp，p≥1；获取该小区的各个公共垃圾桶内垃圾的高度并将其标记为Q1、Q2、...、Qp；
获取该城市卫生指标数据中该小区的卫生均衡指标T；
步骤二：利用公式
计算获取该小区当前卫生指数R；
步骤三：将该小区当前卫生指数R和预设R1进行比较；
若R≥R1，则判定结果为当前小区卫生指数超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数预超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数正常；
步骤五：所述判定单元将该小区的当前判定结果传输到建模调整单元；
步骤六：依次对智慧城市中所有小区的当前卫生环境进行判定并生成当前判定结果；
所述建模调整单元依据智慧城市中各小区卫生环境当前判定结果按照一定的规则对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整；
数据分析模块，用于对智慧城市内各个小区内所有公共垃圾桶的监测数据进行分析生成该智慧城市的卫生指标数据。
进一步的，所述建模单元对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整的具体规则如下：
V1：以智慧城市中一个小区为例，若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为红色，显示模式为持续闪烁；
V2：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数预超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为黄色，显示模式为间断闪烁；
V3：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数正常，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为绿色，显示模式为不闪烁；
V4：按照V1到V3，依据各个小区的卫生环境对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整。
进一步的，所述数据分析模块生成该智慧城市的卫生指标数据具体的分析步骤如下：
S1：首先选定一城市为待观测城市，选定该城市内一小区为待观测小区；
S2：进行观测段划分，将一个观测周期划分为a个等时长的观测段，将一个观测周期a个观测段标记为A1、A2、...、Aa，a≥1；
S3：获取待观测小区内所有的公共垃圾桶并将其标记为B1、B2、...、Bb，b≥1；获取待观测小区内公共垃圾桶容量并将其标记为Z；在本实施例中，同一个小区的垃圾桶的容量相同；
S4：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt，其中所述t个观测周期是指以当前观测周期为起点，向过去回溯t个观测周期；在本实施例中，一个观测周期为1天，一个观测段为60分钟；
S5：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期一个观测段内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft；
S6：利用公式
1≤g≤t计算获取t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt的离散值G，将G与G1进行大小比较，若G≥G1，则按照|Dg-D|从大到小的顺序依次删除对应的Dg值并计算剩余Dg值的离散值G，并再次将G与G1进行大小比较，直至G<G1，所述D为t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值，所述G1为预设阈值；
S7：按照一定的筛选规则对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选获取筛选后的t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg并计算获取其均值H；
S8：将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值D重新标定为增重值I1；
将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1经过筛选后的垃圾高度增长量均值H重新标定为高度值J1；
S9：利用公式
计算获取t个观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的填充度K1，所述ε为待观测小区内公共垃圾桶的填充系数，在本实施例中垃圾桶的填充系数取值为0.75；
S10：按照S4到S9，依次获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1的填充度K1、K2、...、Ka；
S11：利用公式
1<k<a计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度的离散值L，将L与L1进行大小比较，若L≥L1，则按照|Kk-K|从大到小的顺序依次删除对应的Kk值并计算剩余Kk值的离散值L，并再次将L与L1进行大小比较，直至L<L1，所述K为t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值，所述L1为预设阈值；
将t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值K重新标定为公共垃圾桶B1的填充指数M1；
S12：按照S3到S11计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数M1、M2、...、Mb；
S13：利用公式M＝(M1+M2+...+Mb)/b计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数均值M并将其重新标定为待观测小区的卫生均衡指标，标记为N1；
S14：按照步骤S1到S13，计算获取待观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn，n>1；
所述数据分析模块依据该观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn生成待观测城市的卫生指标数据。
进一步的，所述S4中，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt的具体步骤如下：
S41：实时获取一个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量并按照重量获取的先后顺序依次将该观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的重量标记为C1、C2、...、Cc，1≤c≤60；
S42：利用函数max()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值重新标记为Cmax；
利用函数min()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值重新标记为Cmin；
S43：获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S431：若Cmin＝0，判定该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1被保洁人员清理过；
利用公式D1＝Cmax-C1+Cc计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S432：反之利用公式D1＝Cmax-C1计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S44：按照S41到S43依次获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt。
进一步的，所述S7中，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg的筛选规则如下：
S71：获取t个观测周期观测段A1内经过离散值运算参与最终重量增长量均值计算的对应的公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dg；
S72：以一个重量增长量D1为例，获取重量增长量D1对应的观测周期内公共垃圾桶B1内的垃圾高度增长量并将其重新标记为H1；
S73：按照S72，依据重量增长量D1、D2、...、Dg对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选，获取最终筛选后的t个观测周期观测段。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过对智慧城市内各个小区的卫生环境进行监测，获取到各个小区基于公共垃圾桶的卫生均衡指标，基于各个小区的卫生均衡指标获取各个小区当前卫生指数并对其进行判定，基于判定结果在三维智慧城市模型各小区的公共垃圾桶模型的颜色和显示模型进行调整，一方面避免了垃圾桶未及时清理导致的垃圾溢出垃圾桶情况的发生，另一方面提高了智慧城市的环境卫生；
(2)本发明通过设置建模调整单元，建模调整单元基于对各小区当前卫生指数的判定结果对三维智慧城市模型的各小区公共垃圾桶的颜色和显示模型进行调整，设置3D场景显示单元，可以明确直观地查看各小区的卫生环境状况，一方面减少了监控人员逐一小区进行卫生环境状况查看，导致的时间资源浪费，另一方面便利了监控人员的管理和查看智慧城市卫生环境。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，包括卫生监控端、孪生建模模块和数据分析模块。
所述卫生监控端用于对城市中各小区的卫生环境进行监控，所述卫生监控端包括若干个监控模块，所述一个监控模块对应监控城市内一个小区的卫生环境，在本实施例中，所述对小区的卫生环境进行监控具体指代的是对小区内公共垃圾桶进行监控，所述监控模块包括重力单元、测距单元和扫描单元；
所述重力单元用于对小区内各个公共垃圾桶的重量进行监测并生成各个公共垃圾桶的重量监测数据，所述测距单元用于对小区内各个垃圾桶内垃圾高度进行监测并生成各个公共垃圾桶内垃圾高度监测数据；所述扫描单元用于对小区内各个垃圾桶的位置信息进行扫描并生成各个公共垃圾桶的位置信息数据，所述监控模块依据生成的各个公共垃圾桶的重量监测数据、公共垃圾桶内垃圾高度监测数据和各个公共垃圾桶的位置信息数据生成小区的卫生监测数据，所述卫生监控端将各小区的卫生监测数据传输到孪生建模模块；
所述孪生建模模块用于在3D建模中监控管理城市内各小区的卫生环境，所述孪生建模模块包括3D场景显示单元、判定单元和建模调整单元；
所述SD场景显示单元用于基于3D场景显示完整的三维智慧城市模型；
所述建模调整单元用于对三维智慧城市模型各小区内的各个公共垃圾桶模型的位置和颜色进行调整；
所述孪生建模模块接收到卫生监控端传输的各小区的卫生监测数据后获取卫生监测数据中的各小区的各个公共垃圾桶的位置信息并将其传输到建模调整单元，所述建模调整单元接收到孪生建模模块传输的各小区的各个公共垃圾桶的位置信息后依据传输的各小区的公共垃圾桶的位置在三维智慧城市模型中进行调整；
所述孪生建模模块接收到卫生监控端传输的各小区的卫生监测数据后获取卫生监测数据中的各小区的各个公共垃圾桶的重量监测数据和公共垃圾桶内垃圾高度监测数据并将其传输到判定单元；
所述判定单元接收到孪生建模模块传输的各小区的各个公共垃圾桶的重量监测数据和公共垃圾桶内垃圾高度监测数据后对小区的卫生环境进行判定，具体的判定步骤如下：
所述判定单元对小区当前的卫生环境进行判定，具体的判定步骤如下：
步骤一：以智慧城市中的一个小区为例，获取该小区的各个公共垃圾桶的重量并将其标记为P1、P2、...、Pp，p≥1；获取该小区的各个公共垃圾桶内垃圾的高度并将其标记为Q1、Q2、...、Qp；
获取该城市卫生指标数据中该小区的卫生均衡指标T；
步骤二：利用公式
计算获取该小区当前卫生指数R；
步骤三：将该小区当前卫生指数R和预设R1进行比较；
若R≥R1，则判定结果为当前小区卫生指数超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数预超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数正常；
步骤五：所述判定单元将该小区的当前判定结果传输到建模调整单元；
步骤六：依次对智慧城市中所有小区的当前卫生环境进行判定并生成当前判定结果；
所述建模调整单元依据智慧城市中各小区卫生环境当前判定结果按照一定的规则对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整，具体规则如下：
V1：以智慧城市中一个小区为例，若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为红色，显示模式为持续闪烁；
V2：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数预超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为黄色，显示模式为间断闪烁；
V3：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数正常，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为绿色，显示模式为不闪烁；
V4：按照V1到V3，依据各个小区的卫生环境对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整；
所述数据分析模块用于对智慧城市内各个小区内所有公共垃圾桶的监测数据进行分析，具体的分析步骤如下：
S1：首先选定一城市为待观测城市，选定该城市内一小区为待观测小区；
S2：进行观测段划分，将一个观测周期划分为a个等时长的观测段，将一个观测周期a个观测段标记为A1、A2、...、Aa，a≥1；
S3：获取待观测小区内所有的公共垃圾桶并将其标记为B1、B2、...、Bb，b≥1；获取待观测小区内公共垃圾桶容量并将其标记为Z；在本实施例中，同一个小区的垃圾桶的容量相同；
S4：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt，在本实施例中，其中所述t个观测周期是指以当前观测周期为起点，向过去回溯t个观测周期；在本实施例中，一个观测周期为1天，一个观测段为60分钟；
S41：实时获取一个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量并按照重量获取的先后顺序依次将该观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的重量标记为C1、C2、...、Cc，1≤c≤60；
S42：利用函数max()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值重新标记为Cmax；
利用函数min()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值重新标记为Cmin；
S43：获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S431：若Cmin＝0，判定该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1被保洁人员清理过；
利用公式D1＝Cmax-C1+Cc计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S432：反之利用公式D1＝Cmax-C1计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S44：按照S41到S43依次获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt；
S5：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期一个观测段内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft；
S51：实时获取一个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾的高度并按照公共垃圾桶B1内垃圾高度获取的先后顺序依次将该观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1内垃圾的高度标记为E1、E2、...、Ee，1≤e≤60；
S52：利用函数max()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度最大值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度最大值重新标记为Emax；
利用函数min()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾的高度最小值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾的高度最小值重新标记为Emin；
S53：获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1；
S531：若Emin＝0，判定该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1被保洁人员清理过；
利用公式F1＝Emax-E1+Ee计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1；
S532：反之利用公式F1＝Emax-E1计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1；
S54：按照S51到S53依次获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft；
S6：利用公式
1≤g≤t计算获取t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt的离散值G，将G与G1进行大小比较，若G≥G1，则按照|Dg-D|从大到小的顺序依次删除对应的Dg值并计算剩余Dg值的离散值G，并再次将G与G1进行大小比较，直至G<G1，所述D为t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值，所述G1为预设阈值；
S7：按照一定的筛选规则对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选，具体筛选规则如下：
S71：获取t个观测周期观测段A1内经过离散值运算参与最终重量增长量均值计算的对应的公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dg；
S72：以一个重量增长量D1为例，获取重量增长量D1对应的观测周期内公共垃圾桶B1内的垃圾高度增长量并将其重新标记为H1；
S73：按照S72，依据重量增长量D1、D2、...、Dg对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选，获取最终筛选后的t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg并计算获取其均值H；
S8：将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值D重新标定为增重值I1；
将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1经过筛选后的垃圾高度增长量均值H重新标定为高度值J1；
S9：利用公式
计算获取t个观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的填充度K1，所述ε为待观测小区内公共垃圾桶的填充系数，在本实施例中垃圾桶的填充系数取值为0.75；
S10：按照S4到S9，依次获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1的填充度K1、K2、...、Ka；
S11：利用公式
1<k<a计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度的离散值L，将L与L1进行大小比较，若L≥L1，则按照|Kk-K|从大到小的顺序依次删除对应的Kk值并计算剩余Kk值的离散值L，并再次将L与L1进行大小比较，直至L<L1，所述K为t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值，所述L1为预设阈值；
将t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值K重新标定为公共垃圾桶B1的填充指数M1；
S12：按照S3到S11计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数M1、M2、...、Mb；
S13：利用公式M＝(M1+M2+...+Mb)/b计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数均值M并将其重新标定为待观测小区的卫生均衡指标，标记为N1；
S14：按照步骤S1到S13，计算获取待观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn，n>1；
所述数据分析模块依据该观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn生成待观测城市的卫生指标数据并将其传输到孪生建模模块中进行永久存储。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，其特征在于，包括：
卫生监控端，对城市中各小区的卫生环境进行监控，所述卫生监控端包括若干个监控模块，所述一个监控模块对应监控城市内一个小区的卫生环境，所述监控模块包括重力单元、测距单元和扫描单元；
所述重力单元，对小区内各个公共垃圾桶的重量进行监测；所述测距单元，对小区内各个垃圾桶内垃圾高度进行监测；所述扫描单元，对小区内各个垃圾桶的位置信息进行扫描；
孪生建模模块，基于3D场景监控管理城市内各小区的卫生环境，所述孪生建模模块包括3D场景显示单元、建模调整单元和判定单元；所述SD场景显示单元，基于3D场景显示完整的三维智慧城市模型；所述建模调整单元，对三维智慧城市模型各小区内的各个公共垃圾桶模型的位置和颜色进行调整；
所述判定单元对小区当前的卫生环境进行判定，具体的判定步骤如下：
步骤一：以智慧城市中的一个小区为例，获取该小区的各个公共垃圾桶的重量并将其标记为P1、P2、...、Pp，p≥1；获取该小区的各个公共垃圾桶内垃圾的高度并将其标记为Q1、Q2、...、Qp；
获取该城市卫生指标数据中该小区的卫生均衡指标T；
步骤二：利用公式
计算获取该小区当前卫生指数R；
步骤三：将该小区当前卫生指数R和预设R1进行比较；
若R≥R1，则判定结果为当前小区卫生指数超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数预超标；
若
则判定结果为当前小区卫生指数正常；
步骤五：所述判定单元将该小区的当前判定结果传输到建模调整单元；
步骤六：依次对智慧城市中所有小区的当前卫生环境进行判定并生成当前判定结果；
所述建模调整单元依据智慧城市中各小区卫生环境当前判定结果按照一定的规则对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整；
数据分析模块，用于对智慧城市内各个小区内所有公共垃圾桶的监测数据进行分析生成该智慧城市的卫生指标数据。
2.根据权利要求1所述的基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，其特征在于，所述建模单元对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整的具体规则如下：
V1：以智慧城市中一个小区为例，若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为红色，显示模式为持续闪烁；
V2：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数预超标，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为黄色，显示模式为间断闪烁；
V3：若该小区卫生环境当前判定结果为当前小区卫生指数正常，则所述建模调整单元将三维智慧城市模型中该小区的公共垃圾桶模型颜色调整为绿色，显示模式为不闪烁；
V4：按照V1到V3，依据各个小区的卫生环境对三维智慧城市模型各小区内的公共垃圾桶模型的颜色和显示模式进行调整。
3.根据权利要求1所述的基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，其特征在于，所述数据分析模块生成该智慧城市的卫生指标数据具体的分析步骤如下：
S1：首先选定一城市为待观测城市，选定该城市内一小区为待观测小区；
S2：进行观测段划分，将一个观测周期划分为a个等时长的观测段，将一个观测周期a个观测段标记为A1、A2、...、Aa，a≥1；
S3：获取待观测小区内所有的公共垃圾桶并将其标记为B1、B2、...、Bb，b≥1；获取待观测小区内公共垃圾桶容量并将其标记为Z；在本实施例中，同一个小区的垃圾桶的容量相同；
S4：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt，其中所述t个观测周期是指以当前观测周期为起点，向过去回溯t个观测周期；在本实施例中，一个观测周期为1天，一个观测段为60分钟；
S5：以待观测小区内的公共垃圾桶B1为例，获取t个观测周期一个观测段内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft；
S6：利用公式
1≤g≤t计算获取t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt的离散值G，将G与G1进行大小比较，若G≥G1，则按照|Dg-D|从大到小的顺序依次删除对应的Dg值并计算剩余Dg值的离散值G，并再次将G与G1进行大小比较，直至G<G1，所述D为t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值，所述G1为预设阈值；
S7：按照一定的筛选规则对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选获取筛选后的t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg并计算获取其均值H；
S8：将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1参与剩余离散值运算的重量增长量均值D重新标定为增重值I1；
将t个观测周期观测段A1公共垃圾桶B1经过筛选后的垃圾高度增长量均值H重新标定为高度值J1；
S9：利用公式
计算获取t个观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的填充度K1，所述ε为待观测小区内公共垃圾桶的填充系数，在本实施例中垃圾桶的填充系数取值为0.75；
S10：按照S4到S9，依次获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1的填充度K1、K2、...、Ka；
S11：利用公式
1<k<a计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度的离散值L，将L与L1进行大小比较，若L≥L1，则按照|Kk-K|从大到小的顺序依次删除对应的Kk值并计算剩余Kk值的离散值L，并再次将L与L1进行大小比较，直至L<L1，所述K为t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值，所述L1为预设阈值；
将t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1填充度均值K重新标定为公共垃圾桶B1的填充指数M1；
S12：按照S3到S11计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数M1、M2、...、Mb；
S13：利用公式M＝(M1+M2+...+Mb)/b计算获取t个观测周期a个观测段内公共垃圾桶B1、B2、...、Bb的填充指数均值M并将其重新标定为待观测小区的卫生均衡指标，标记为N1；
S14：按照步骤S1到S13，计算获取待观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn，n>1；
所述数据分析模块依据该观测城市各个小区的卫生均衡指标N1、N2、...、Nn生成待观测城市的卫生指标数据。
4.根据权利要求3所述的基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，其特征在于，所述S4中，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt的具体步骤如下：
S41：实时获取一个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量并按照重量获取的先后顺序依次将该观测周期观测段A1内的公共垃圾桶B1的重量标记为C1、C2、...、Cc，1≤c≤60；
S42：利用函数max()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最大值重新标记为Cmax；
利用函数min()计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值并将该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1重量的最小值重新标记为Cmin；
S43：获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S431：若Cmin＝0，判定该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1被保洁人员清理过；
利用公式D1＝Cmax-C1+Cc计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S432：反之利用公式D1＝Cmax-C1计算获取该观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1；
S44：按照S41到S43依次获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dt。
5.根据权利要求3所述的基于3D场景数字孪生智慧城市监控管理平台，其特征在于，所述S7中，获取t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg的筛选规则如下：
S71：获取t个观测周期观测段A1内经过离散值运算参与最终重量增长量均值计算的对应的公共垃圾桶B1的重量增长量D1、D2、...、Dg；
S72：以一个重量增长量D1为例，获取重量增长量D1对应的观测周期内公共垃圾桶B1内的垃圾高度增长量并将其重新标记为H1；
S73：按照S72依据重量增长量D1、D2、...、Dg对t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量F1、F2、...、Ft进行筛选，获取最终筛选后的t个观测周期观测段A1内公共垃圾桶B1内垃圾高度增长量H1、H2、...、Hg。
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