CN115601212A - 基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法 - Google Patents

基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，属于学生宿舍管理技术领域，具体方法包括：步骤一：基于物联网+5G技术，将物联网门控设备按约定的loT协议与网络进行访问连接；物联网门控设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信；步骤二：通过物联网门控设备提供的通信接口，获取门控设备的网络状态、信号强度、电量数据，通过调用接口，进行业务指令的下发与业务数据的上传；步骤三：对传输至***的业务数据进行整合应用；步骤四：通过物联网门控设备的管理与宿舍管理***进行整合；步骤五：采用数字孪生技术，基于Web 3D技术，将宿舍管理业务与3D场景相进行融合，获得全场景的智慧宿舍一体化管理***。

Description

基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法
技术领域
本发明属于学生宿舍管理技术领域，具体是基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法。
背景技术
目前主流的宿舍管理***，主要是从软件层面解决管理者对宿舍一部分的管理工作，针对其他占据大量精力的管理工作未能覆盖，比如智能门锁的管理、宿舍故障报修等。现有***一般通过表单或二维地图进行宿舍管理及人员出入管理，展示效果差，页面和场景单一；人员安全方面监控力度差，无法做到房间精准管控。无法实现同时监管多家门锁厂商设备，并与多家硬件厂商场景化的设备联动，如门锁设备与安防设备的联动等，无法直观查看不同厂商设备所在的空间位置。在宿舍分配时，无法做到根据角色不同进行，实现以学生视角和宿舍视角对学生入住进行管理，实现一键入住同时进行智慧门锁权限分配。无法根据物理空间实际情况实现一键创建房间，快速并批量关联智慧门锁设备。无法通过***一目了然地知道宿舍里的住宿安排情况，知道整个宿舍的空床位、楼层的空床位及每个房间的空床位数；切换界面后数据无法定位至对应设备，导致管理人员需通过具体名称，记录相应位置。在发生故障时，无法第一时间确定故障真正的所在位置，需依靠人工或其他***查看设备具体安装位置。现有***无法真正做到数据信息公开透明，难以实现宿舍管理及服务的数据信息化、流程信息化、最终智能化管理的效果。
因此，为了解决上述问题或部分问题，本发明提供了基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，具体方法包括：
步骤一：基于物联网+5G技术，将物联网门控设备按约定的loT协议与网络进行访问连接；物联网门控设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信；
步骤二：通过物联网门控设备提供的通信接口，获取门控设备的网络状态、信号强度、电量数据，通过调用接口，进行业务指令的下发与业务数据的上传；
步骤三：对传输至***的业务数据进行整合应用；
步骤四：通过物联网门控设备的管理与宿舍管理***进行整合；
步骤五：采用数字孪生技术，基于Web 3D技术，将宿舍管理业务与3D场景相进行融合，获得全场景的智慧宿舍一体化管理***。
进一步地，步骤三中对传输至***的业务数据进行整合应用中包括对通行数据进行统计和分析。
进一步地，对通行数据进行统计和分析的方法包括：
建立宿舍楼内学生信息名录，实时获取物联网门控设备的读取信息，将获得的读取信息按照收录模板拆分为对应的收录信息，将获得的收录信息补充到学生信息名录中；
根据学生信息名录生成对应学生的通行画像，并根据学生信息名录进行实时通行画像更新，对学生的通行画像进行分析，获得对应的分析结果。
进一步地，根据学生信息名录生成对应学生的通行画像的方法包括：
建立初始画像，根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据，建立调整模型，将获得的各个动态项数据输入到调整模型中，调整模型对初始画像进行对应的调整，获得对应学生的通行画像。
进一步地，根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据的方法包括：
建立对应的算法库，获取对应动态项在学生信息名录中对应的通行数据，根据动态项在算法库中匹配对应的处理算法，根据获得的处理算法进行通行数据计算处理，获得对应的动态项数据。
进一步地，建立对应的算法库的方法包括：
获取具有的动态项，为每个动态项设置对应的处理算法，并打上对应的动态项标签，建立第一数据库，将处理算法发送到第一数据库中进行储存，将当前的第一数据库标记为算法库。
进一步地，对学生的通行画像进行分析的方法包括：
识别通行画像中各个动态项数据，将识别的动态项数据与对应的阈值进行比较，当识别的动态数据不满足阈值要求时，生成对应的报警信号，并在通行画像上进行相应的标记，当识别的动态数据满足阈值要求时，不进行操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过充分将物联网技术、数字孪生技术和3D可视化技术进行融合，以浏览器为载体在三维场景中重现建筑、楼层、房间的实景分布，支持按照宿舍管理场景和门控设备管理场景等多个维度进行数据查看、业务管理、指令下发等操作。
效果一、探索出一套完整的宿舍管理-门控设备管理的解决方案。目前市面上绝大部分的解决方案里，宿舍管理业务与门控设备管理业务是分离，对于用户来说，调整一个用户的入住信息和门控设备权限，需要在2个平台里进行操作，不仅降低工作效率，还造成了重复的工作，通过数字孪生和物联网技术的智慧宿舍管理***，可实现一步操作，节省工作时间，提高工作效率。
效果二、实现了业务***与数字孪生的完美融合。数字孪生是以计算机图形学和人工智能为基础，将现实中的宿舍相关要素在虚拟世界中动态模拟仿真，实现在虚拟世界中对现实世界的可看可控可仿真的映射关系。在本***中，不仅仅实现了对现实的映射，还可以基于宿舍管理和门控设备管理查询相关的业务数据，处理相关的管理业务。“数字孪生”强调仿真、建模、分析和辅助决策，侧重的是物理世界对象在数据世界的重现、分析、决策，而可视化做的就是对物理世界的真实复现和决策支持。
将众多主流厂商多种智能锁设备在一个平台统一接入管理，对客户来讲，不再局限在某一个厂商，特别是针对客户已存在多种智能门锁的情况下，不再分别使用各个厂商独立的***进行管理维护，只需要使用一套此***即可实现全部智能锁设备的管理，极大的提高客户的管理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，具体方法包括：
步骤一：基于物联网+5G技术，将物联网门控设备按约定的loT协议与网络进行访问连接；物联网门控设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信；以实现对门控设备的智能化识别、定位、跟踪、监管及指令下发等功能；
约定的loT协议主要指各移动运营商的物联网解决方案。
网络包括内网(Intranet)、专网(Extranet)或互联网(Internet)。
信息传播媒介指的是运营商物联网卡及相关附属通信设备。
步骤二：通过物联网门控设备提供相关的通信接口，获取门控设备的网络状态、信号强度、电量数据，通过调用接口，进行相关业务指令的下发与业务数据的上传；
包括：房间绑定与解绑、人员授权与取消授权、操作指令下发、通行(开门)数据上传；
通信接口如SDK或API接口。
步骤三：对传输至***的相关业务数据进行整合应用；
以满足宿舍管理特定场景下的业务需求，包括：低电量预警、弱信号预警、通行数据统计与分析等。
示例性的，对通行数据进行统计和分析的方法包括：
建立宿舍楼内学生信息名录，学生信息名录是通过人工的方式建立的用于统计学生进出记录表，具体的包含的统计项目是通过人工的方式根据物联网门控设备读取生成的信息进行设置的，如学生信息、进出时间等；实时获取物联网门控设备的读取信息，将获得的读取信息按照收录模板拆分为对应的收录信息，将获得的收录信息补充到学生信息名录中；
根据学生信息名录生成对应学生的通行画像，并根据学生信息名录进行实时通行画像更新，对学生的通行画像进行分析，获得对应的分析结果。
收录模板即为根据学生信息名录设置的用于统计生成学生每条的进出记录数据，通过现有技术可以进行设置。
将获得的读取信息按照收录模板拆分为对应的收录信息，即为根据收录模板的信息项和对应的顺序进行信息提取整合，获得一条学生的进出记录，通过现有技术可以进行相应的功能实现，因此不进行详细叙述。
根据学生信息名录生成对应学生的通行画像的方法包括：
建立初始画像，所述初始画像是通过人工的方式进行设置的，每一个新入住的学生都会获得一个初始画像，通过后续通行数据进行初始画像更新，且初始画像中的各个数据都关联学生信息名录中的对应的数据，通过对应数据的统计计算进行初始画像的分析，即标记各个画像部分是通过哪些数据进行计算调整的，如晚点次数、晚点频率、未用卡通行次数等；
根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据，动态项指的就是初始画像中的各个画像数据部分，如晚点频率等，建立调整模型，将获得的各个动态项数据输入到调整模型中，调整模型对初始画像进行对应的调整，获得对应学生的通行画像。
根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据的方法包括：
建立对应的算法库，获取对应动态项在学生信息名录中对应的通行数据，根据动态项在算法库中匹配对应的处理算法，根据获得的处理算法进行通行数据计算处理，获得对应的动态项数据。
建立对应的算法库的方法包括：
获取具有的动态项，为每个动态项设置对应的处理算法，并打上对应的动态项标签，建立第一数据库，将处理算法发送到第一数据库中进行储存，将当前的第一数据库标记为算法库。其中，因为对应动态项数据(如晚点次数、晚点频率、未用卡通行次)数通过现有的数学原理均可进行设置，因此不进行详细叙述。
调整模型是基于CNN网络或DNN网络进行建立的，通过人工的方式建立对应的训练集进行训练，通过训练成功后的调整模型进行调整。
对学生的通行画像进行分析的方法包括：
识别通行画像中各个动态项数据，将识别的动态项数据与对应的阈值进行比较，当识别的动态数据不满足阈值要求时，生成对应的报警信号，并在通行画像上进行相应的标记，对应管理人员根据接收到的报警信号和对应的通行画像标记进行相应处理；当识别的动态数据满足阈值要求时，不进行操作。
在一个实施例中，因为学生卡丢失、使用他人学生卡，一般不容易发现，而通过在通行画像中设置异常动态项即可进行动态分析，具体方法包括：
获取学生信息名录，识别学生信息名录中的异常数据，异常数据指的是具有进入记录后，下一次记录还是进入记录，这两次进入记录作为一个异常数据，具有出去记录后，下一次记录还是出去记录，这两次出去记录作为一个异常数据，根据该定义进行异常数据识别；建立异常分析模型，通过异常分析模型对获得异常数据进行分析，获得若干个异常值，一条异常数据一个异常值，将获得的异常值标记为YZi，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；获取异常数据的数量，根据获得的异常数据数量匹配对应的异常修正系数，标记为β，根据公式
Figure BDA0003907547440000071
计算对应的分析值，当分析值不大于阈值X1时，不进行操作，分析值大于阈值X1时，生成对应的报警信号，发送给对应的管理人员；管理人员当接收到报警信息时，向对应的学生进行核实。
异常分析模型用于对异常数据进行分析，设置对应的异常值，主要根据发生的时间、间隔时间、学生整体通行画像进行评估设置的，具体的是基于CNN网络或DNN网络建立的，通过人工的方式建立对应的训练集进行训练，具体的建立和训练过程为本领域常识，因此不进行详细叙述。
根据获得的异常数据数量匹配对应的异常修正系数，根据可能具有的异常数据数量通过人工的方式设置对应的数量匹配区间，为每个数量匹配区间设置对应的异常修正值，因为异常数据数量并不是无限增加的，当确定异常被对应的管理人员核实后，之前的异常数据数量将不再参与后续异常分析统计。
步骤四：通过物联网门控设备的管理与宿舍管理***进行整合；
包括：宿舍人员的数据同步、宿舍住宿资源的数据同步、宿舍人房关系的数据同步等数据的同步，最终实现在一个平台上同时处理宿舍管理业务和物联网门控设备管理业务2种业务场景的目的；
步骤五：采用数字孪生技术，基于Web 3D技术，将宿舍建筑、楼层、房间、智慧门锁等相关的宿舍管理业务与3D场景相进行融合，获得全场景的智慧宿舍一体化管理***。
将智慧宿舍管理***与智慧门锁设备通过设备网关与物联网平台对接，通过宿舍管理***进行业务管理，通过3D可视化***进行宿舍环境、智慧门锁设备信息的全局监管。
智能门锁通过TCP/IP有线或无线RF433与网关对接、NB-IoT协议的方式与智慧宿舍管理***进行权限下发和数据上传，完成智能门锁的日常管理。
智能门锁主要功能包括基础管理、联网监管、分权管理、统计查询、应急管理。智慧宿舍管理***不仅提供学生住宿安排、调宿、退宿等管理，通过平台可视化界面知道宿舍里的住宿安排情况，知道整个宿舍的空床位、楼层的空床位及每个房间的空床位数；学生在发现宿舍设备损坏时，可通过平台进行设备保修，管理人员能够及时接到报修通知迅速到现场进行处理，提高工作效率；还对智能门锁设备通过联网进行统一监管，对门锁设备日常运行状态进行检测，当设备出现低电量、暴力破坏、多次认证错误等异常报警时，可有效联动周围视频画面，并可通过平台进行远程控制设备开关和在线升级功能；作为智能门锁的核心功能模块，分权管理可对校内人员权限实现分组管理、统一授权，在假期开始和结束时，可以对权限进行冻结和解冻处理，减少假期维护人力成本，对于临时到访人员，可通过临时密码授权的方式，给予有效期内临时通行权限，到期后自动失效；统计查询将日常的开关门记录实时记录，操作日志等记录准确统计，实时查询；门锁出现断网断电等紧急状况时，可进行应急供电和数据断网续传，保障师生生活稳定不受影响且数据全程可溯。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (7)

1.基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，具体方法包括：
步骤一：基于物联网+5G技术，将物联网门控设备按约定的loT协议与网络进行访问连接；物联网门控设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信；
步骤二：通过物联网门控设备提供的通信接口，获取门控设备的网络状态、信号强度、电量数据，通过调用接口进行业务指令的下发与业务数据的上传；
步骤三：对传输至***的业务数据进行整合应用；
步骤四：通过物联网门控设备的管理与宿舍管理***进行整合；
步骤五：采用数字孪生技术，基于Web 3D技术，将宿舍管理业务与3D场景相进行融合，获得全场景的智慧宿舍一体化管理***。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，步骤三中对传输至***的业务数据进行整合应用中包括对通行数据进行统计和分析。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，对通行数据进行统计和分析的方法包括：
建立宿舍楼内学生信息名录，实时获取物联网门控设备的读取信息，将获得的读取信息按照收录模板拆分为对应的收录信息，将获得的收录信息补充到学生信息名录中；
根据学生信息名录生成对应学生的通行画像，并根据学生信息名录进行实时通行画像更新，对学生的通行画像进行分析，获得对应的分析结果。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，根据学生信息名录生成对应学生的通行画像的方法包括：
建立初始画像，根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据，建立调整模型，将获得的各个动态项数据输入到调整模型中，调整模型对初始画像进行对应的调整，获得对应学生的通行画像。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，根据学生信息名录实时计算对应的动态项数据的方法包括：
建立对应的算法库，获取对应动态项在学生信息名录中对应的通行数据，根据动态项在算法库中匹配对应的处理算法，根据获得的处理算法进行通行数据计算处理，获得对应的动态项数据。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，建立对应的算法库的方法包括：
获取具有的动态项，为每个动态项设置对应的处理算法，并打上对应的动态项标签，建立第一数据库，将处理算法发送到第一数据库中进行储存，将当前的第一数据库标记为算法库。
7.根据权利要求3所述的基于数字孪生和物联网技术的智慧宿舍一体化管理方法，其特征在于，对学生的通行画像进行分析的方法包括：
识别通行画像中各个动态项数据，将识别的动态项数据与对应的阈值进行比较，当识别的动态数据不满足阈值要求时，生成对应的报警信号，并在通行画像上进行相应的标记，当识别的动态数据满足阈值要求时，不进行操作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116071206A (zh) * 2023-03-07 2023-05-05 山东天创信息科技有限公司 一种智慧校园管理方法和***

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