1.基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,多实体数字孪生模型构建:采集校园内多个物理实体的实体状态数据,物理实体包括人员、建筑门窗、车辆,实体状态数据包括人员状态、门窗开闭状态、车辆状态,构建包含实体状态数据的数字孪生模型;
S2,场景风险因子定义与交互分析:定义当前场景风险因子,通过在数字孪生模型中进行场景风险因子之间的仿真交互影响分析,分析场景风险因子之间的交互影响;
S3,动态关联图构建:基于仿真交互影响分析结果,构建风险因子之间的关联矩阵,建立物理实体间的动态关联图,并通过图计算算法评估各节点及边的权重;
S4,根据动态关联图计算综合风险评分,设定多级预警等级;
所述S3中的建立物理实体间的动态关联图具体包括:
图节点定义:将校园内的物理实体作为图的节点,节点集表示为v;
图边定义:基于场景风险因子关联矩阵的非零元素,建立节点间的边集E,边权重为对应的关联强度wij;
动态更新:根据物理实体实时状态数据及仿真结果,动态调整图的结构及边权重,确保动态关联图随时间更新;
所述边权重wij基于物理距离计算: 其中,dij表示场景风险因子i和j发生点之间的物理距离,σ是距离衰减系数,用于控制关联强度随距离的衰减程度;
所述节点的权重通过图中心性分析计算,得到每个节点的重要性:Ci=∑j∈vwij,其中,Ci表示节点i的中心性权重,wij为节点i和j之间的边权重。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述S1中的采集校园内多个物理实体的实体状态数据具体包括:S11,人员状态数据的采集:通过校园内安装的门禁设备,采集人员的出入时间;利用智能摄像头结合图像识别技术,识别人员的行为状态,包括聚集、移动、滞留情况;
S12,门窗开闭状态数据的采集:在建筑门窗上安装智能磁力开关,实时采集门窗的开闭状态,记录开启或关闭的时间和频率;
S13,车辆状态数据的采集:通过校门及停车场的智能道闸记录车辆的进出时间及停留状态,基于校园内智能摄像监控车辆的实时位置和行驶路径。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述构建包含实体状态数据的数字孪生模型具体包括:S14,静态特性建模:根据校园内物理实体的设计参数和实际部署情况,创建包括人员分布孪生子模型、建筑门窗结构孪生子模型和车辆运行孪生子模型的静态基础模型,为不同物理实体分配对应的属性参数;
S15,动态数据映射:
人员状态映射:将通过门禁设备采集的出入时间、监控数据实时映射到人员分布孪生子模型中,更新校园内人员分布和活动状态;
门窗状态映射:将通过采集的门窗开闭状态、开启时间和频率数据映射至建筑门窗结构孪生子模型,实时反映门窗的开启或关闭情况;
车辆状态映射:将获取的车辆进出时间、停留状态及行驶路径数据映射至车辆运行孪生子模型,展示车辆的运行轨迹和停车分布。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述S2具体包括:S21,仿真环境创建:基于数字孪生模型,创建包含人员、建筑门窗、车辆的仿真环境,加载各物理实体的实时状态数据,模拟其在实际场景中的动态行为和相互作用;
S22,结合物理实体的状态数据,定义场景风险因子,包括人员过度聚集、门窗异常开启以及车辆异常路径;
S23,仿真交互影响分析,分析人员过度聚集、门窗异常开启以及车辆异常路径之间的交互影响。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述仿真交互影响分析包括:人员过度聚集与门窗异常开启的交互:通过人员状态与建筑门窗状态的仿真分析,识别导致安全隐患的交互影响,包括人员过度聚集在开启状态门窗位置;
车辆异常路径与人员过度聚集的交互:通过车辆状态与人员状态的人员分布仿真分析,识别车辆异常路径覆盖人员过度聚集区域。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述S3中的构建风险因子之间的关联矩阵具体包括:矩阵元素定义:基于仿真交互影响分析结果,定义风险因子之间的关联程度,构建关联矩阵R,矩阵中的元素Rij表示风险因子i和j之间的关联强度:其中,wij是依据仿真结果计算的关联强度;
矩阵规范化:对关联矩阵进行归一化处理,确保所有关联值在范围[0,1]内。
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,所述S4中的综合风险评分计算为:R=∑i∈vCi+∑(i,j)∈Ewij,其中,R是综合风险评分,Ci是节点i的权重,表示单个风险因子的影响力,wij是边i和j之间的权重,表示风险因子之间的交互影响强度,V是动态关联图的节点集合,E是动态关联图的边集合;
根据计算的风险评分,将风险划分为多个预警等级,根据不同预警等级,采取分级响应措施。
8.基于数字孪生技术的安全管理预警系统,用于实现如权利要求1‑7任一项所述的基于数字孪生技术的安全管理预警方法,其特征在于,包括以下模块:多实体数据采集模块:采集多个人员物理实体、建筑门窗物理实体和车辆物理实体的实体状态数据,所述实体状态数据包括人员状态、门窗开闭状态和车辆状态,并将采集的数据输入至数字孪生建模模块;
数字孪生建模模块:基于采集的实体状态数据,构建包含人员、建筑门窗和车辆状态的数字孪生模型,用于实时同步物理实体的动态行为和状态;
场景风险分析模块:用于定义当前场景中的风险因子,包括人员过度聚集、门窗异常开启、车辆异常路径,并在数字孪生模型中对风险因子之间进行仿真交互影响分析,识别风险因子之间的关联关系;
动态关联图构建模块:基于场景风险分析结果,构建关联矩阵,生成物理实体间的动态关联图,通过图计算算法评估关联图中各节点及边的权重,用于表征多实体协同风险;
风险评估与预警模块:基于动态关联图计算综合风险评分,根据风险评分设定多级预警等级。