柔性管道数字孪生监测系统

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柔性管道数字孪生系统采用了GNSS卫星位移仪、振弦应变计、土压力计等传感器和物联网计算系统，对上海某市政排水项目不同标段的部分玻璃钢夹砂管道在正常运行期间和异常事故下的受力状态进行实时监测，并对管道的力学状态进行快速有限元仿真分析和预警评估，以实现“城市智慧管道”的目标。

系统介绍：

该系统分为三个部分：真实世界中的物理实体——管道实物，虚拟世界中的孪生镜像——管道力学性态模型，以及使真实世界和虚拟世界交互映射的服务体系——由边缘感知硬件、雾服务器和云服务器协同架构的分布式物联网计算系统。

该系统采用多线程分布式架构的方式高效率执行边端数据接收、云端数据存储和雾端力学模型计算，可以在web端实时构造包含位移、应力和安全状态的结构数字孪生体，满足多业务、低时延、快速响应的需求。

系统功能：

传统监测方式布置传感器的点位有限，不能覆盖结构全局，监测过程难以捕捉最薄弱的位置（应力最大处）难以制定损伤评估准则以第一时间获取结构出现损伤的位置和程度，导致安全预警滞后。

数字孪生技术将监测数据输入有限元计算形成结构孪生体，可以获知结构全局点位应力信息，得出最大应力值和出现位置。

通过监测数据与结构孪生体最大应力值的关系来建立损伤评估准则，更具准确性、真实性和科学性。采用该准则进行结构安全状态监测和评估，可以在出现损伤的第一时间进行预警。