CN116107558A - 一种基于数字孪生的可视化管理系统 - Google Patents

一种基于数字孪生的可视化管理系统 Download PDF

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刘凯
杨波
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Abstract

本发明涉及数字孪生技术领域，公开了一种基于数字孪生的可视化管理系统，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块，所述中央处理器分别连接所述数字孪生模块、虚拟实体编辑模块和运维管控模块，所述数字孪生模块还连接所述数据采集模块，所述虚拟实体编辑模块还连接所述编辑开发模块。本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统，可以大幅减少项目开发时间，减少了各岗位开发人员的开发压力，提升开发效率，加快开发产出。具有操作简单，显示效果好，功能逻辑完善，快速交付客户等优点。

Description

一种基于数字孪生的可视化管理系统
技术领域
本发明涉及数字孪生技术领域，特别涉及一种基于数字孪生的可视化管理系统。
背景技术
低代码开发平台是无需编码或通过少量代码就可以快速生成应用程序的开发平台。通过可视化进行应用程序开发的方法，使具有不同经验水平的开发人员可以通过图形化的用户界面，使用拖拽组件和模型驱动的逻辑来创建网页和移动应用程序，整个低代码开发领域可以追溯到更早前第四代编程语言和快速应用开发工具。
目前基于低代码技术的管理平台存在问题，合作伙伴用户数据不能跟自身系统使用的用户进行区别，不方便对需要保护的文件、档案、数据信息进行加密。同时，开发存在人员投入大、开发效率低、场景制作周期长、模型无法复用、系统部署复杂等问题。
发明内容
本发明提供了一种基于数字孪生的可视化管理系统，可以大幅减少项目开发时间，缩减项目开发成本，提高交付质量。
本发明提供了一种基于数字孪生的可视化管理系统，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块，所述中央处理器分别连接所述数字孪生模块、虚拟实体编辑模块和运维管控模块，所述数字孪生模块还连接所述数据采集模块，所述虚拟实体编辑模块还连接所述编辑开发模块；
所述数字孪生模块包括数字孪生构建单元，分为组件结构化定义、数字孪生数据挖掘和虚拟仿真；
所述虚拟实体编辑模块用于用户个人项目的快速开发，通过图形化拖拽、参数式配置、点击对应的二维/三维面板快速构建用户需要的场景及内容，并输出在线可用的方案设计；
所述数据采集模块用于接入系统和感知对象以进行数据解析和清洗；
所述编辑开发模块包括组态HMI编辑开发，用于虚拟场景快速搭建；
所述运维管控模块用于对用户使用系统的全过程进行监控，并在出现使用异常时进行预警和恢复。
进一步地，还包括存储数据库，所述存储数据库分别连接所述数字孪生模块和虚拟实体编辑模块，所述存储数据库包括结构化数据库和内存数据库，所述结构化数据库用于存储非结构化文件，包括共享建模文件，所述内存数据库用于存储非结构化通信信息。
进一步地，所述运维管控模块包括监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元，所述监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元对用户使用系统的全过程进行监控，记录并备份用户的使用日志，在出现使用异常时进行故障预警和故障恢复。
进一步地，还包括三维引擎，所述三维引擎连接所述中央处理器，所述三维引擎为自有组态可视化开发模块JARIJS。
进一步地，所述虚拟实体编辑模块包括模板单元、场景单元、模型单元和排版单元；
所述模板单元用于存储官方/用户设计的公开展示的模板；
所述场景单元用于对三维场景的切换，通过拖拽场景列表，可以更换内容的3D场景，并可以对场景进行一些自定义配置；
所述模型单元包括3D模型及2D模型，通过拖拽3D模型列表，可以实现模型的放置与旋转/缩放/平移/打平/贴地功能，且可以对模型进行自定义配置以实现需求；
所述排版单元为在3D面板之上的2D排版，包含嵌套布局和悬浮布局，通过拖拽布局/边框/元素/图表等组件可以搭建一套响应式、可切换的2D面板。
进一步地，所述编辑开发模块包括组态编辑开发单元、组态控制逻辑开发单元、数据抽取逻辑开发单元；
所述组态编辑开发单元包括提供场景元素库、进行场景参数配置和构建场景动作模型；
所述组态控制逻辑开发单元包括提供组件控制逻辑库、提供二次开发接口和自定义逻辑扩展；
所述数据抽取逻辑开发单元包括数据分拆、数据绑定、组件框架和组态元素数据配置。
进一步地，还包括权限管控模块，所述权限管控模块连接所述中央处理器，所述权限管控模块用于对使用系统的用户进行权限设定、认证和管理。
进一步地，所述数据采集模块的接入系统用于CoAP、LWM2M、MQTT、SDK、HTTP的封装与接入；所述感知对象包括感知数据和场景数据，所述感知数据包括传感器数据、IOT设备数据、摄像头数据以及机器人数据；所述场景数据包括BIM场景数据、点云扫描数据、GIS数据以及第三方开源数据。
本发明的有益效果为：
本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块，通过图形化拖拽、参数式配置的方式快速构建响应式的、多内容的、多层级的页面，从而节省项目开发时间及缩减项目资源/人力投入成本，达到低投入、高产出、快产出、高质量渲染等目标，减少了各岗位开发人员的开发压力，提升开发效率，加快开发产出。具有操作简单，显示效果好，功能逻辑完善，快速交付客户等优点。
附图说明
图1为本发明基于数字孪生的可视化管理系统的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种基于数字孪生的可视化管理系统，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块，所述中央处理器分别连接所述数字孪生模块、虚拟实体编辑模块和运维管控模块，所述数字孪生模块还连接所述数据采集模块，所述虚拟实体编辑模块还连接所述编辑开发模块；
所述数字孪生模块包括数字孪生构建单元，分为组件结构化定义、数字孪生数据挖掘和虚拟仿真；依托数字孪生开发平台架构搭建、数字孪生快速组态引擎、数字孪生仿真资源库构建，解决管控可视化程度不高、虚拟仿真构建能力不足、系统级数字孪生场景搭建及开发效率低等问题，为可视化、低代码、组态化的数字孪生开发平台，将管控要素数字化、模型化，提供面向全局视角的服务，提供更为智慧的数据分析能力，实现智能化管理。
所述虚拟实体编辑模块用于用户个人项目的快速开发，通过图形化拖拽、参数式配置、点击对应的二维/三维面板快速构建用户需要的场景及内容，并输出在线可用的方案设计；相对的减少了各岗位开发人员的开发压力，提升开发效率，加快开发产出。具有操作简单，显示效果好，功能逻辑完善，快速交付客户等优点。所述虚拟实体编辑模块包括项目单元、模板单元、场景单元、模型单元和排版单元；
项目单元用于存储当前用户自定义设计的项目，可以公开作为模板使用。所述模板单元用于存储官方/用户设计的公开展示的模板，通过套用模板可以快速进行二次开发，实现自定义需求。所述场景单元用于对三维场景的切换，项目主要包含2D面板、3D场景、3D模型组成，通过拖拽场景列表，可以更换内容的3D场景，并可以对场景进行一些自定义配置。所述模型单元包括3D模型及2D模型，通过拖拽3D模型列表，可以实现模型的放置与旋转/缩放/平移/打平/贴地功能，且可以对模型进行自定义配置以实现需求。所述排版单元为在3D面板之上的2D排版，包含嵌套布局和悬浮布局，市面上多数的低代码或者可视化产品均以悬浮布局为主，因而在结合产品功能和定位上，新增嵌套布局，用以在各类屏幕上获取良好的显示效果，通过拖拽布局/边框/元素/图表等组件可以搭建一套响应式、可切换的2D面板。
所述数据采集模块用于接入系统和感知对象以进行数据解析和清洗；所述数据采集模块的接入系统用于CoAP、LWM2M、MQTT、SDK、HTTP的封装与接入；所述感知对象包括感知数据和场景数据，所述感知数据包括传感器数据、IOT设备数据、摄像头数据以及机器人数据；所述场景数据包括BIM场景数据、点云扫描数据、GIS数据以及第三方开源数据。
所述编辑开发模块包括组态HMI编辑开发，用于虚拟场景快速搭建；所述编辑开发模块包括组态编辑开发单元、组态控制逻辑开发单元、数据抽取逻辑开发单元；所述组态编辑开发单元包括提供场景元素库、进行场景参数配置和构建场景动作模型；所述组态控制逻辑开发单元包括提供组件控制逻辑库、提供二次开发接口和自定义逻辑扩展；所述数据抽取逻辑开发单元包括数据分拆、数据绑定、组件框架和组态元素数据配置。
所述运维管控模块用于对用户使用系统的全过程进行监控，并在出现使用异常时进行预警和恢复。所述运维管控模块包括监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元，所述监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元对用户使用系统的全过程进行监控，记录并备份用户的使用日志，在出现使用异常时进行故障预警和故障恢复。
本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统还包括存储数据库，所述存储数据库分别连接所述数字孪生模块和虚拟实体编辑模块，所述存储数据库包括结构化数据库和内存数据库，所述结构化数据库用于存储非结构化文件，包括共享建模文件，所述内存数据库用于存储非结构化通信信息。
本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统还包括三维引擎，所述三维引擎连接所述中央处理器，所述三维引擎为自有组态可视化开发模块JARIJS。针对传统三维引擎兼容性差、业务针对性不强等问题，可以构建数据协议集成模块、数字孪生模型库模块、数字孪生快速组态引擎以及数字孪生仿真算法库模块，结合各模块的功能业务需求，建立开放性架构的模型标准，高性能计算引擎以及支撑仿真应用的工具化组件。
本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统还包括权限管控模块，所述权限管控模块连接所述中央处理器，所述权限管控模块用于对使用系统的用户进行权限设定、认证和管理，具有最高权限的用户作为超级管理员，超级管理员负责系统整体权限配置及用户管理。
本发明提供的基于数字孪生的可视化管理系统，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块、存储数据库、三维引擎和权限管控模块，通过图形化拖拽、参数式配置的方式快速构建响应式的、多内容的、多层级的页面，从而节省项目开发时间及缩减项目资源/人力投入成本，达到低投入、高产出、快产出、高质量渲染等目标，减少了各岗位开发人员的开发压力，提升开发效率，加快开发产出。具有操作简单，显示效果好，功能逻辑完善，快速交付客户等优点。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，包括中央处理器、数字孪生模块、虚拟实体编辑模块、数据采集模块、编辑开发模块、运维管控模块，所述中央处理器分别连接所述数字孪生模块、虚拟实体编辑模块和运维管控模块，所述数字孪生模块还连接所述数据采集模块，所述虚拟实体编辑模块还连接所述编辑开发模块；
所述数字孪生模块包括数字孪生构建单元，分为组件结构化定义、数字孪生数据挖掘和虚拟仿真；
所述虚拟实体编辑模块用于用户个人项目的快速开发，通过图形化拖拽、参数式配置、点击对应的二维/三维面板快速构建用户需要的场景及内容，并输出在线可用的方案设计；
所述数据采集模块用于接入系统和感知对象以进行数据解析和清洗；
所述编辑开发模块包括组态HMI编辑开发，用于虚拟场景快速搭建；
所述运维管控模块用于对用户使用系统的全过程进行监控，并在出现使用异常时进行预警和恢复。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，还包括存储数据库，所述存储数据库分别连接所述数字孪生模块和虚拟实体编辑模块，所述存储数据库包括结构化数据库和内存数据库，所述结构化数据库用于存储非结构化文件，包括共享建模文件，所述内存数据库用于存储非结构化通信信息。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，所述运维管控模块包括监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元，所述监控预警单元、日志服务单元、集群管理单元、备份服务单元和故障恢复单元对用户使用系统的全过程进行监控，记录并备份用户的使用日志，在出现使用异常时进行故障预警和故障恢复。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，还包括三维引擎，所述三维引擎连接所述中央处理器，所述三维引擎为自有组态可视化开发模块JARIJS。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，所述虚拟实体编辑模块包括模板单元、场景单元、模型单元和排版单元；
所述模板单元用于存储官方/用户设计的公开展示的模板；
所述场景单元用于对三维场景的切换，通过拖拽场景列表，可以更换内容的3D场景，并可以对场景进行一些自定义配置；
所述模型单元包括3D模型及2D模型，通过拖拽3D模型列表，可以实现模型的放置与旋转/缩放/平移/打平/贴地功能，且可以对模型进行自定义配置以实现需求；
所述排版单元为在3D面板之上的2D排版，包含嵌套布局和悬浮布局，通过拖拽布局/边框/元素/图表等组件可以搭建一套响应式、可切换的2D面板。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，所述编辑开发模块包括组态编辑开发单元、组态控制逻辑开发单元、数据抽取逻辑开发单元；
所述组态编辑开发单元包括提供场景元素库、进行场景参数配置和构建场景动作模型；
所述组态控制逻辑开发单元包括提供组件控制逻辑库、提供二次开发接口和自定义逻辑扩展；
所述数据抽取逻辑开发单元包括数据分拆、数据绑定、组件框架和组态元素数据配置。
7.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，还包括权限管控模块，所述权限管控模块连接所述中央处理器，所述权限管控模块用于对使用系统的用户进行权限设定、认证和管理。
8.根据权利要求1所述的基于数字孪生的可视化管理系统，其特征在于，所述数据采集模块的接入系统用于CoAP、LWM2M、MQTT、SDK、HTTP的封装与接入；所述感知对象包括感知数据和场景数据，所述感知数据包括传感器数据、IOT设备数据、摄像头数据以及机器人数据；所述场景数据包括BIM场景数据、点云扫描数据、GIS数据以及第三方开源数据。
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