(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210977836.1 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 山东省地质矿产勘查 开发局八〇 一 水文地质工程 地质大队 （山 东省地 矿工程勘察院） 地址 250014 山东省济南市历下区经十路 13632号 (72)发明人 张云峰　李常锁　赵志强　林广奇　 高帅　邢立亭　关琴　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 邹长斌 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G08B 21/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化 预测系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于数字孪生算法的岩 溶塌陷信息化预测系统， 涉及地理信息预测领 域。 一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预 测系统， 包括： 监测模块， 通信模块， 供电模块， 系 统计算处理模块以及地形变化显示模块； 其中， 所述监测模块和通信模块均与供电模块电性相 接； 所述监测模块等间距埋设在被监测区域内； 本发明通过在被检测区域内的多个监测线内埋 设监测模块， 采集监测线的实时土体应变信息和 温度变化信息， 对岩溶上方的土体变形进行实时 监测， 以监测数据为基础， 在系统计算处理模块 内建立信息数据库， 生成数据趋势图， 并通过与 物理塌陷模型试验中获取的地面塌陷的临界数 据进行比较， 进而实现对岩溶塌陷的实时监测和 超前预测。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115060329 A 2022.09.16 CN 115060329 A 1.一种基于数字 孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特 征在于， 包括： 监测模块， 通信模块， 供电模块， 系统计算处 理模块以及地形变化显示模块； 其中， 所述 监测模块和通信模块均 与供电模块电性相接； 所述监测模块等间距埋设在被监测区域内， 用于实时监测所在监测区域内的土体应变 和温度变化； 所述通信模块分别与监测模块和系统计算处理模块电性相接， 用于将所述监测模块检 测的数据实时发送给系统计算处 理模块； 所述系统计算处理模块用于接收所述通信模块发送过来的实时数据信 息， 计算所得各 个监测区域的土体应变和温度变化值， 建立实时信息数据库， 并结合物理塌陷模型试验中 获取的地 面塌陷的地形应 变数据， 在计算出监测区域的临界地形应 变值后进行实时预警； 所述地形变化显示模块用于对系统计算处理模块计算出的各个监测区域的土体应变 和温度变化 值进行显示， 以便 工作人员对计算出的数据进行查验； 所述供电模块分别与监测模块和通信模块电性相接， 用于对所述监测模块和通信模块 进行单独供电， 从而便于所述监测模块和通信模块可以铺设的更远， 以便实现远距离的数 据传输。 2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述监测模块包括监测光缆和通信光缆， 所述监测 光缆埋设在各个被监测区域的地 下， 所述监测 光缆与通信光缆电性相 接， 所述监测光缆通过通信光缆向通信模块实时传输 所在监测区域内的土体应变和温度变化， 所述监测光缆可以对土体的应变和温度变化进 行 实时监测。 3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述通信模块包括数据接收模块和数据传输模块， 所述数据接 收模块与通信光缆电 性相接， 所述数据接收模块接收的数据通过数据传输模块远程输送给系统计算处理模块进 行计算， 所述数据传输模块 为远程数据连接桥。 4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述系统计算处理模块包括数据统计模块、 监控预测中心计算机， 所述数据统计模块 用于对通信模块远程传输过来的数据进行整合处理， 所述监控预测中心计算机用于对整合 的数据进行储 存和计算。 5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述系统计算处理模块还包括数据预处理模块， 所述数据预处理模块用于对通信模 块远程传输过来的数据进行初步处 理， 以便将数据中的异常数值进行剔除。 6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述监控预测中心计算机包括数据记录储存模块与数字孪生计算模块， 所述数据记 录储存模块用于对监测模块所监测的数据进 行记录储存， 以便数字孪生计算模块可以对物 理塌陷模型试验中获取的地面塌陷的地形应变数据和实际监测的数据进 行结合计算， 从而 便可精准的建立相应的预测模型， 可迅速、 准确的判断岩溶产生塌陷的可能性 程度。 7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于， 还包括： 数据实时显示模块与塌陷预警模块， 所述数据实时显示模块可以实时显示数 字孪生计算模块所计算的数值， 以便工作人员对计算的数值进行查验， 所述塌陷预警模块权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115060329 A 2可以将监控预测中心计算机接收的实时数据信息与系统设定土体临界应变值进行对比， 判 断检测区域的实时数据是否超出临界应变值， 对将要发生的地质灾害作出预测， 同时发出 地质灾害预警信息 。 8.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生算法的岩溶塌陷信息化预测系统， 其特征 在于： 所述供电模块包括太阳能光伏板、 充放电模块以及蓄电池， 所述太阳能光伏板可以安 装在检测区域旁光照充足的地方， 所述蓄电池可以将 太阳能光伏板产生的电量通过充放电 模块储存起来或为监测模块和通信模块进行 供电。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115060329 A 3