CN111667586A - 基于数字孪生的建筑信息数据处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于数字孪生的建筑信息数据处理方法及系统，所述方法包括：采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型；获取所述目标对象的数据，对所述数据进行存储及分析；通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息；根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。将物理世界中的目标对象进行数据获取后建立与其相对应匹配的数字世界，可实时获取所需信息，方便快捷；同时物理世界与数字世界虚实融合且交互，实现对物理世界进行数字化管理，达到提升管理效率及能力的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于数字孪生的建筑信息数据处理方法及系统，属于数字孪生和智能建筑技术领域。
背景技术
当前，以BIM、CIM、物联网、人工智能、大数据等新技术为代表的数字浪潮席卷全球，物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用。数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因为数字世界变得高效有序，数字孪生技术应运而生，从制造业逐步延伸拓展至城市空间，深刻影响着建筑规划、建设与运营。
数字孪生技术是在建筑信息模型(BIM)、感知建模、人工智能等信息技术取得重大突破的背景下，建设新型智慧城市的一条新兴技术路径，是城市智能化、运营可持续化的前沿先进模式，也是一个吸引高端智力资源共同参与，从局部应用到全局优化，持续迭代更新的城市级创新平台。
现有技术中，传统建筑运维一般具有复杂空间难以映射、信息冗杂、不够直观、查找困难的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够进行数字化管理、且方便获取所需信息的基于数字孪生的建筑信息数据处理方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的建筑信息数据处理方法，所述方法包括：
采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型；
获取所述目标对象的数据，对所述数据进行存储及分析；
通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息；
根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；
建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
进一步地，所述“采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型”具体为：
利用航拍设备对所述目标对象的地理位置信息、地形信息及第一外观信息进行采集；
利用三维扫描设备对所述目标对象的第二外观信息进行采集；
采集所述目标对象的尺寸信息；
根据所述地理位置信息、地形信息、第一外观信息、第二外观信息及尺寸信息，在三维软件中建立与所述目标对象相匹配的三维模型。
进一步地，所述三维软件为3Ds Max或Revit。
进一步地，所述“对所述数据进行存储及分析”具体为：
建立数据库，将所述数据存储至所述数据库中；其中，所述数据包括BIM数据、IoT数据及3D GIS数据；
根据所述BIM数据、IoT数据及3D GIS数据进行综合分析以获取所述目标对象的常规状态信息。
进一步地，所述“通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息”具体为：
根据所述常规状态信息获取所述目标对象的常规运维范围；
建立运维管理平台，将所述常规运维范围输入至所述运维管理平台中以预测物理世界的目标对象的运维管理信息。
进一步地，所述“建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互”具体为：
将所述物理世界的常规状态信息实时传输至所述数字世界；
根据所述常规状态信息进行实时计算及分析，以生成所述数字世界的常规运维范围；
根据所述目标对象的实际常规运维范围对生成的所述数字世界的常规运维范围进行修正；
所述数字世界依据修正后的常规运维范围进行运维管理。
进一步地，所述IoT数据具体包括目标对象的状态数据、位置数据及环境数据。
进一步地，所述数据与所述数据库通过网关桥接或IoT直连的方式进行连接。
本发明还提供了一种基于数字孪生的建筑信息数据处理系统，所述系统包括：
模型建立模块，用于采集目标对象的信息并建立所述目标对象的三维模型；
存储分析模块，用于获取所述目标对象的数据且对所述数据进行存储及分析；
信息预测模块，用于通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息；
数字孪生模块，用于根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；
信息交互模块，用于建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
本发明的有益效果在于：将物理世界中的目标对象进行数据获取后建立与其相对应匹配的数字世界，可实时获取所需信息，方便快捷；同时物理世界与数字世界虚实融合且交互，实现对物理世界进行数字化管理，达到提升管理效率及能力的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明的基于数字孪生的建筑信息数据处理方法的流程图。
图2为本发明的基于数字孪生的建筑信息数据处理系统的框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明的一较佳实施例中的一种基于数字孪生的建筑信息数据处理方法，可应用于楼宇、功底、学校、办公、社区等数字化管理场景，在此不做具体限定，根据实际情况而定。其中，基于数字孪生的建筑信息数据处理方法包括：
采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型。其中，目标对象包括既有建筑及新建建筑。相应的，所述目标对象的信息包括地理位置信息、地形信息、第一外观信息及第二外观信息。其中，所述地理位置信息为目标对象的所在位置，所述地形信息为目标对象所处位置的地形状态，所述第一外观信息为俯视目标对象的外形，所述第二外观信息为正面环视目标对象的外形。
呈上述，所述目标对象的地理位置信息、地形信息及第一外观信息可利用航拍设备获得，该航拍设备可为无人机等，在此不做具体限定，根据实际情况而定。所述第二外观信息可利用三维扫描设备对目标对象进行外观采集，该三维扫描设备为常规结构，在此不做具体限定。相应的，该三维扫描设备需能够扫描目标对象的全部外观，且可相对于目标对象转动以获取目标对象的全貌信息。
在其他实施例中，所述目标对象的信息也可通过手机等设备进行获取，在此不做具体限定，根据实际情况而定。目标对象的信息还包括目标对象的尺寸信息，该尺寸信息可通过原建筑图纸获得，亦可通过人工丈量或机械丈量等方式获得，在此不做具体限定，根据是情况而定。
然后根据所述地理位置信息、地形信息、第一外观信息、第二外观信息及尺寸信息，在三维软件中建立与所述目标对象相匹配的三维模型，该三维模型为BIM模型，以此获得目标对象的BIM数据。在本实施例中，所述三维软件为3Ds Max或Revit，诚然，在其他实施例中，所述三维软件也可为其他，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
获取所述目标对象的数据，对所述数据进行存储及分析。呈上述，在本实施例中，所述目标对象为建筑，相应的，所述目标对象的数据包括门禁、视频、电梯、暖通、照明、信标、消防、供配电、音视频、无线WIFI等建筑智能化设备的运维数据，上述信息可通过IoT传感器获得。IoT传感器可包括状态传感器、定位传感器和环境传感器等，在此不做具体限定，根据实际情况而定。在本实施例中，状态传感器包括用于监测门窗、窗帘的开关状态的霍尔开关、及用于检测照明状态的光强传感器等；定位传感器包括UWB室内定位传感器等；环境传感器包括红外传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器和颗粒物传感器等，在此不做具体限定，根据实际情况而定。上述传感器获取目标对象的状态数据、定位数据及环境数据，以此组成目标对象的IoT数据及3D GIS数据。
建立数据库，将上述的BIM数据、IoT数据及3D GIS数据上传至所述数据库内存储，并利用数据库对上传存储的数据进行综合分析以获取目标对象的常规状态信息。所述数据库具有数据加密和管理功能，当需要从数据库里调取数据信息时，需要获得管理员权限。同时，数据库还具有数据分析功能，该数据分析功能通过算法实现，该算法可为常规算法，在此不做赘述。所述数据与所述数据库通过网关桥接或IoT直连的方式进行连接。诚然，在其他实施例中，所述数据与所述数据库的连接方式也可为其他，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息。所述数据的分析结果可以为上述的BIM数据、IoT数据及3D GIS数据的运维范围或其他，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；
建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
上述过程具体为：根据所述常规状态信息获取所述目标对象的常规运维范围；建立运维管理平台，将所述常规运维范围输入至所述运维管理平台中以预测物理世界的目标对象的运维管理信息。将所述物理世界的常规状态信息实时传输至所述数字世界；根据所述常规状态信息进行实时计算及分析，以生成所述数字世界的常规运维范围；根据所述目标对象的实际常规运维范围对生成的所述数字世界的常规运维范围进行修正；所述数字世界依据修正后的常规运维范围进行运维管理。
请参见图2，图2为本发明的基于数字孪生的建筑信息数据处理系统，所述系统至少包括模型建立模块201、存储分析模块202、信息预测模块203、数字孪生模块204及信息交互模块205。
模型建立模,201，用于采集目标对象的信息并建立所述目标对象的三维模型。呈上述，该三维模型可以为BIM模型等，在此不做具体限定，根据实际情况而定。通过采集目标对象的信息之后建立BIM模型，可以更真实的还原现实建筑及场景。
存储分析模块202，用于获取所述目标对象的数据且对所述数据进行存储及分析。存储分析模块包括感知层及基础数据层，感知层用以获取三维模型的数据及三维模型内各设备的数据，基础数据层用以将感知层发送的数据进行存储及分析。上述中已具体阐述三维模型内各设备的数据，故在此不做赘述。
信息预测模块203，用于通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息。
数字孪生模块204，用于根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界。该数字世界内对不同的场景指定相应的系统，其可以为社区服务系统、物业商管系统、资产运营系统、及政府精细化管理系统等的信息，根据实际需求而定，在此不做具体限定。然后将不同的系统应用至对应的场景中，例如社区服务系统可应用于社区、物业商管系统可应用于园区及办公楼、资产运营系统可应用于医院、政府精细化管理系统可应用于市政等，不做具体限定。
信息交互模块205，用于建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
综上所述：将物理世界中的目标对象进行数据获取后建立与其相对应匹配的数字世界，可实时获取所需信息，方便快捷；同时物理世界与数字世界虚实融合且交互，实现对物理世界进行数字化管理，达到提升管理效率及能力的效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于数字孪生的建筑信息数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：
采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型；
获取所述目标对象的数据，对所述数据进行存储及分析；
通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息；
根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；
建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“采集目标对象的信息以建立所述目标对象的三维模型”具体为：
利用航拍设备对所述目标对象的地理位置信息、地形信息及第一外观信息进行采集；
利用三维扫描设备对所述目标对象的第二外观信息进行采集；
采集所述目标对象的尺寸信息；
根据所述地理位置信息、地形信息、第一外观信息、第二外观信息及尺寸信息，在三维软件中建立与所述目标对象相匹配的三维模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维软件为3Ds Max或Revit。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“对所述数据进行存储及分析”具体为：
建立数据库，将所述数据存储至所述数据库中；其中，所述数据包括BIM数据、IoT数据及3D GIS数据；
根据所述BIM数据、IoT数据及3D GIS数据进行综合分析以获取所述目标对象的常规状态信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述“通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息”具体为：
根据所述常规状态信息获取所述目标对象的常规运维范围；
建立运维管理平台，将所述常规运维范围输入至所述运维管理平台中以预测物理世界的目标对象的运维管理信息。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述“建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互”具体为：
将所述物理世界的常规状态信息实时传输至所述数字世界；
根据所述常规状态信息进行实时计算及分析，以生成所述数字世界的常规运维范围；
根据所述目标对象的实际常规运维范围对生成的所述数字世界的常规运维范围进行修正；
所述数字世界依据修正后的常规运维范围进行运维管理。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述IoT数据具体包括目标对象的状态数据、位置数据及环境数据。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据与所述数据库通过网关桥接或IoT直连的方式进行连接。
9.一种基于数字孪生的建筑信息数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：
模型建立模块，用于采集目标对象的信息并建立所述目标对象的三维模型；
存储分析模块，用于获取所述目标对象的数据且对所述数据进行存储及分析；
信息预测模块，用于通过所述数据的分析结果预测物理世界的目标对象的运维管理信息；
数字孪生模块，用于根据所述数据、运维管理信息及三维模型建立与物理世界孪生的数字世界；
信息交互模块，用于建立所述数字世界与物理世界的虚实融合及动态交互，以对所述目标对象进行运维管理。
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