CN117216997A - 一种数字孪生模型及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种数字孪生模型及其设计方法,该方法包括:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。该设计方法能够对物理实体以及运行状态进行实时映射。

Description

一种数字孪生模型及其设计方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,具体地涉及一种数字孪生模型及其设计方法。
背景技术
近年来,数字孪生技术在城市管理、市政交通、智慧医疗、智能建筑、智慧家居等领域均有良好的应用场景。各地纷纷在数字孪生城市应用方面开展有益尝试,通过对城市运行体征和事件进行运行监测、预测预警、协同联动、决策支持、指挥调度,实现“一网统管、全城智治”。
现有的数字孪生技术在解决如何将物理实体的实时运行状态精确映射成3D模型方面,主要有两种方法:一种是以解析模型为主,利用数据驱动的方法对解析模型的参数进行修正;另一种是将解析模型和数据模型并行使用,依据两者输出的可靠度进行加权,得到最后的评估结果。以上两种方法都存在着缺少更深层次的融合和优化,对系统机理和数据特性的认知不够充分等问题,使得数字孪生对现实世界存在着仿真精度不高的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种数字孪生模型及其设计方法,该设计方法能够对物理实体以及运行状态进行实时映射。
为了实现上述目的,本发明实施例提供一种数字孪生模型的设计方法,该方法包括:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
可选的,所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。
可选的,所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。
可选的,该方法还包括:如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。
可选的,该方法还包括:建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。
另一方面,本发明提供一种数字孪生模型,该模型包括:获取模块,用于获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;第一建立模块,用于根据所述实体运动数据建立数据组库;第二建立模块,用于根据所述实体图形建立模型组库;处理模块,用于根据所述数据组库设置物理实体的索引标识,根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
可选的,所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。
可选的,所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。
可选的,所述处理模块还用于判断根据所述索引标识是否检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。
可选的,该模型还包括:存储模块,用于建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。
另一方面,本发明提供一种机器可读存储介质,存储有机器指令,当所述机器指令在机器上运行时,使得机器执行上述所述的数字孪生模型的设计方法。
本发明的数字孪生模型的设计方法包括:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。该方法通过建立前置的数据组库和图像组库,对二者设置相同的索引标识,能够对物理实体以及运行状态进行实时映射。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1是本发明的一种数字孪生模型的设计方法的流程示意图;
图2是本发明的一种数字孪生模型的流程示意图。
附图标记说明
201-获取模块;
202-第一建立模块;
203-第二建立模块;
204-处理模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明的一种数字孪生模型的设计方法的流程示意图,如图1所示,所述数字孪生模型的设计方法包括:步骤S101为获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形。所述数字孪生虚拟模型是在虚拟空间中对物理实体进行仿真和模拟,并在正常任务执行过程中进行虚实信息交互反馈,进而提供监控、预测、优化和控制等功能。由于物理实体在运行过程中是动态变化的,因此要求虚拟模型也要跟随物理实体动态跟新。
建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。具体的,所述实体运动数据为所述物理实体在各类运动状态下的数据。所述实体图形为所述物理实体在静止状态或规律运动下的图形。
步骤S102为根据所述实体运动数据建立数据组库。具体的,所述数据组库主要用于存储计算物理实体在各种运行情况下的数据指标。
步骤S103为根据所述实体图形建立模型组库。具体的,所述模型组库主要由于存储:各类物理实体在静止状态下或各类运行状态下的图形。
步骤S104为根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
具体的,所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。
本发明按照物理实体、运行状态码及运行轨迹渲染效果码的方式建立模型组库的模型检索体系。例如:以物理实体为唯一标识,即索引标识。所述模型组库中有m个模型,所述数据组库中有n个数据,通过在所述模型组库中为每个模型打上标识,同时在所述数据组库中为每个数据打上相应的标识,来实现两个组库的对象准确对应。
按照一种具体的实施方式,为每个模型组库中设定一个唯一标识,在所述模型组库中添加一个字段,用于存储该模型对应的数据在数据组库中的标识。如该字段的名称为“data_id”,则可以将数据组库中每个数据的标识作为该字段的值,这样就可以将模型组库中的每个模型与数据组库中的一个数据准确对应起来。模型组库中第i个模型对应的数据在数据组库中的标识为:A[i].data_id;数据组库中标识为data_id的数据对应的模型在模型组库中的索引为:j,其中j满足A[j].data_id = data_id;通过这个算式,模型组库和数据组库之间建立准确的对象对应关系,以能够在模型组库和数据组库中建立实时的模型和数据对应关系。
所述数字孪生模型的设计方法还包括:如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。
按照一种具体的实施例方式,所述数字孪生模型的设计方法包括:通过大数据平台采集所述实体数据,针对所述实体数据进行分类存储,所述实体数据包括运行状态出产生的数据以及相关其他数据。同时,对所述实体数据进行抽取,并且输出到大数据平台中的数据组库进行计算。
然后,将抽取出的数据与既往历史数据进行对比,如与历史数据一致,则持续调用上一次使用的模型组库中的图形。如历史数据出现变化,则重新进行模型计算,生成新的结果。生成结果以实体的核心物理属性数据为唯一标识,如温度测量器就以温度数据为唯一标识。将生成的数据结果输出给模型组库。
其次,以最终数据结果的唯一标识为检索条件,按照不同检索条件在图像组库中查找适配的图像。如图像已经生成并且已经在图像库中,则调用图像以及相关渲染效果进行显示。如在模型组库中未找到相关模型,则反馈给大数据平台,进行再次运算。经过运算的结果反馈给数据平台,再次建模。新的图像模型(即实体图形)经过赋予唯一标识,标注后存储入模型组库A。再次出现同样运算结果后,调用新的图像模型。
该方法通过建立前置的数据组库和图像组库,对二者设置相同的索引标识,能够对物理实体以及运行状态进行实时映射。
本发明还提供一种数字孪生模型,如图2所示,该数字孪生模型包括:获取模块201,用于获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;第一建立模块202,用于根据所述实体运动数据建立数据组库;第二建立模块203,用于根据所述实体图形建立模型组库;处理模块204,用于根据所述数据组库设置物理实体的索引标识,根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。所述处理模块还用于判断根据所述索引标识是否检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。该模型还包括:存储模块,用于建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。
本发明还包括检测所述数字孪生模型出现异常,具体包括:设定设备异常判断公式:y = f(x),其中,y表示设备数据的异常状态,取值为0或1,0表示正常,1表示异常;x表示设备产生的数据;f(x)表示一个函数,用来判断设备数据是否异常。具体来说,可以将阈值设为T,那么设备数据的异常状态可以表示为:y = 1, if x>T;y = 0, if x<= T,如果设备产生的数据x大于阈值T,则设备数据异常,y取值为1;否则设备数据正常,y取值为0。
所述数字孪生模型通过大数据治理与分析系统,结合前置模型构建,解决数字孪生对物理世界的精准映射与实时交互问题。
本发明的数字孪生模型的设计方法包括:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。该方法通过建立前置的数据组库和图像组库,对二者设置相同的索引标识,能够对物理实体以及运行状态进行实时映射。
另一方面,本发明实施例提供了一种存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现所述数字孪生模型的设计方法。
本发明实施例提供了一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行所述数字孪生模型的设计方法。
本发明实施例提供了一种设备,设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,处理器执行程序时实现以下步骤:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品,当在数据处理设备上执行时,适于执行初始化有如下方法步骤的程序:获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形;根据所述实体运动数据建立数据组库;根据所述实体图形建立模型组库;根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他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、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种数字孪生模型的设计方法,其特征在于,该方法包括:
获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形,所述实体图形为所述物理实体在静止状态或规律运动下的图形;
根据所述实体运动数据建立数据组库;
根据所述实体图形建立模型组库;
根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;
如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。
6.一种数字孪生模型,其特征在于,该模型包括:
获取模块,用于获取物理实体的实体数据,所述实体数据包括实体运动数据和实体图形,所述实体图形为所述物理实体在静止状态或规律运动下的图形;
第一建立模块,用于根据所述实体运动数据建立数据组库;
第二建立模块,用于根据所述实体图形建立模型组库;
处理模块,用于根据所述数据组库设置物理实体的索引标识,根据所述数据组库对所述物理实体设置索引标识,根据所述模型组库对所述物理实体设置相同的索引标识,
所述索引标识用于检索所述模型组库中是否含有待测物理实体的实体图形。
7.根据权利要求6所述的模型,其特征在于,
所述索引标识包括所述物理实体的物理属性。
8.根据权利要求6所述的模型,其特征在于,
所述索引标识还包括运行状态码,用于确定所述物理实体的运动轨迹。
9.根据权利要求6所述的模型,其特征在于,
所述处理模块还用于判断根据所述索引标识是否检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,
如果根据所述索引标识检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则显示该实体图形及相关渲染效果;
如果根据所述索引标识没有检索到所述模型组库中含有待测物理实体的实体图形,则重新组建数据组库和/或模型组库。
10.根据权利要求6所述的模型,其特征在于,该模型还包括:存储模块,
用于建立所述数据组库和模型组库前,对所述实体数据进行分类存储,所述分类根据所述实体数据类型及运行状态确定。
11.一种机器可读存储介质,其特征在于,存储有机器指令,当所述机器指令在机器上运行时,使得机器执行权利要求1至5中任意一项权利要求所述的数字孪生模型的设计方法。
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