CN117289624A - 一种应用于数据孪生技术的数据采集方法及系统 - Google Patents
一种应用于数据孪生技术的数据采集方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种应用于数据孪生技术的数据采集方法及系统，包括：获取待仿真实物系统的物体特征，构建数字系统；根据各实物物体的仿真运行特征，对数字模型进行仿真功能划分，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；将仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，在仿真运行中，每一个数字模型根据数字模型之间的交互关系，同时仿真数据进程通过数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据；提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，生成仿真报文，返回至物理实体空间。本发明解决现有技术中数字虚拟空间进行仿真运行的准确性低、鲁棒性较低，仿真数据的准确性低、误差大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据孪生技术领域，尤其涉及一种应用于数据孪生技术的数据采集方法及系统。
背景技术
随着数据孪生技术的发展，数据孪生应用于设备、生产、仿真等领域，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统，以实现在虚拟数字空间完成实体物体、系统、装置等的映射。
目前，现有的数据孪生中，主要是通过对物理实体空间的实物物体进行数字孪生，构建出一个数字虚拟空间中的数字物体，但由于数字虚拟空间中的数字物体之间均是通过实物物体的映射，而为了确保能够对数字虚拟空间中的数字物体进行仿真数据的准确监控，因此在数字虚拟空间中仿真运行的数字物体所生成对应的仿真运行数据，也是先反馈至物理实体空间，再由物理实体空间发送回数字虚拟空间中的另一数字物体进行交互，导致了数字虚拟空间中的数字物体之间的数据采集、传输效率低，而对于时效性数据系统而言，更加容易导致数字虚拟空间进行仿真运行的准确性低、鲁棒性较低的问题，以使得现实物理实体空间所采集的仿真数据的准确性低、误差大。
因此，目前亟需一种能够提高仿真运行以及数据采集的准确性、降低误差的方法。
发明内容
本发明提供了一种应用于数据孪生技术的数据采集方法及系统，以解决现有技术中数字虚拟空间进行仿真运行的准确性低、鲁棒性较低，现实物理实体空间所采集的仿真数据的准确性低、误差大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，包括：
获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到；
根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据；
对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据；
直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
作为优选方案，所述获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统，具体为：
根据预设的扫描步频，对待仿真实物系统进行扫描，从而获取待仿真实物系统的物体特征；
根据所述物体特征，确定所述待仿真实物系统的结构属性；所述结构属性包括层次结构、关联结构或对等结构；
当所述待仿真实物系统为层次结构，对所述待仿真实物系统进行以单位模型的系统逐层扫描，从而得到数字模型的单位模型特征以及分层关系，并根据所述单位模型特征以及分层关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第一数字系统；
当所述待仿真实物系统为关联结构，对所述待仿真实物系统进行连接扫描，从而得到数字模型特征和连接关系，并根据所述数字模型特征和连接关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第二数字系统；
当所述待仿真实物系统为对等结构，对所述待仿真实物系统进行单一结构逐个扫描，从而得到数字模型结构特征和组合关系，并数字模型结构特征和组合关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第三数字系统；
其中，所述交互关系包括分层关系、连接关系和组合关系。
作为优选方案，所述根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程，具体为：
根据各实物物体的仿真运行特征，得到各实物物体在运行过程中的实现功能，从而得到每一个实物物体对应的数据模型在仿真运行过程中的仿真功能；所述实现功能包括数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能；
根据每一个数据模型的仿真功能，对所述数据模型进行划分，得到数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
分别对数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集构建一个对应的仿真数据进程。
作为优选方案，所述将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
将所述仿真数据进程分别与其对应的数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集中的各数字模型，依次建立数据传输链路；
根据所述数字模型之间的交互关系，将所述分层关系、连接关系或组合关系作为所述数字模型之间数据关系的描述，从而完成数据传输链路的构建，以使数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
作为优选方案，所述每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，具体为：
若当前的数字模型属于第一数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的分层关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一层的数字模型中；
若当前的数字模型属于第二数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的连接关系，分别将其所接收或处理的仿真运行数据，发送至下一个连接的数字模型中；
若当前的数字模型属于第三数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的组合关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一个与其存在相互接触的数字模型中。
作为优选方案，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
基于预设时钟，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路，持续实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，以使得仿真数据进程对每一个数字模型进行数据记录的过程中，确定当前该数字模型存在交互关系的交互数字模型，并持续实时记录该数字模型及交互数字模型所有的数据信息，作为模型仿真信息；其中，交互数字模型至少存在一个，所述模型仿真信息包括状态数据和仿真运行数据。
作为优选方案，所述提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的连接关系，生成仿真报文，具体为：
提取各仿真数据进程所记录各数字模型的模型仿真信息，并对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合，以使得对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合的过程中，确定当前该数字模型的模型仿真信息，划分出当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间，以及当前该数字模型与交互数字模型的交互关系，对当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，进行重合剔除与清洗，同时对时间重合而数据不重合的数据进行标记，作为可疑数据；
直至所有数字模型的模型仿真信息进行融合后，根据所融合后的模型仿真信息，生成仿真报文。
相应地，本发明还提供一种应用于数据孪生技术的数据采集系统，包括：构建模块、划分模块、链路模块、仿真模块和报文模块；
所述构建模块，用于获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到；
所述划分模块，用于根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
所述链路模块，用于将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据；
所述仿真模块，用于对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据；
所述报文模块，用于直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明的技术方案通过获取待仿真实物系统的物体特征，构建数字系统后，通过各实物物体的仿真运行特征，进而进行仿真功能划分，并对所得到的每一个子模型集构建一个仿真数据进程，同时建立数据传输链路，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时仿真数据进程通过数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，从而能够避免数字虚拟空间中的数字模型在仿真过程中将数据反馈至物理实体空间记录后，返回数字虚拟空间中的下一个数字模型，提高了数字虚拟空间中的数字模型之间数据传输效率，同时在仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据来生产仿真报文，也提高了数字虚拟空间的数据采集的准确性，降低了数据采集的误差。
附图说明
图1：为本发明实施例所提供的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法的步骤流程图；
图2：为本发明实施例所提供的生产工厂系统层次结构的示意图；
图3：为本发明实施例所提供的实体电路关联结构的示意图；
图4：为本发明实施例所提供的风力发电机组合关系的示意图；
图5：为本发明实施例所提供的一种应用于数据孪生技术的数据采集系统的结构示意图。
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。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，包括以下步骤S101-S105：
步骤S101：获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到。
在本实施例中，待仿真实物系统处于现实物理实体空间，该待仿真实物系统可以是流水线系统、机械臂装置设备结构、实体电路系统、运输系统、火箭、城市等等或大或小的设备、结构、装置或系统。
需要说明的是，待仿真实物系统的物体特征主要是可以描述或者反映待仿真实物系统在现实物理实体空间中的结构、形状、位置、空间和大小等具体物理量的信息，因此待仿真实物系统的物体特征可以通过三维建模扫描技术等方式，即可完成数字系统的构建。
作为本实施例的优选方案，所述获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统，具体为：
根据预设的扫描步频，对待仿真实物系统进行扫描，从而获取待仿真实物系统的物体特征；根据所述物体特征，确定所述待仿真实物系统的结构属性；所述结构属性包括层次结构、关联结构或对等结构；当所述待仿真实物系统为层次结构，对所述待仿真实物系统进行以单位模型的系统逐层扫描，从而得到数字模型的单位模型特征以及分层关系，并根据所述单位模型特征以及分层关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第一数字系统；当所述待仿真实物系统为关联结构，对所述待仿真实物系统进行连接扫描，从而得到数字模型特征和连接关系，并根据所述数字模型特征和连接关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第二数字系统；当所述待仿真实物系统为对等结构，对所述待仿真实物系统进行单一结构逐个扫描，从而得到数字模型结构特征和组合关系，并数字模型结构特征和组合关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第三数字系统；其中，所述交互关系包括分层关系、连接关系和组合关系。
在本实施例中，通过预设的扫描步频，对待仿真实物系统进行扫描，即可得到待仿真实物系统具体的结构属性，即可通过对待仿真实物系统不同结构属性进行区分来实现扫描，即可构建出对应的数字系统；其中，扫描步频可以根据实际的需求和待仿真实物系统的结构进行设定。
在本实施例中，待仿真实物系统的结构属性包括层次结构、关联结构和对等结构，可示例性地，请参阅图2，层次结构的待仿真实物系统可以是生产工厂系统、自来水厂系统、火车调度系统等，例如一组数字孪生设备组装成设备数字孪生，多个设备数字孪生组装成生产线数字孪生，多个生产线数字孪生组装成工厂数字孪生，依此类推，即数字孪生设备、生产线数字孪生和工厂数字孪生之间的分层关系即可描述。
进一步地，请参阅图3，关联结构的待仿真实物系统可以是电路结构、流水线系统等，以电路结构为例，其中的电子元器件即为所需要进行数字孪生而生成的数字模型，而电子元器件之间的导线、连线等即为数字模型之间的连接关系。
进一步地，请参阅图4，组合关系的待仿真实物系统可以是汽车、火箭、轮船、风力发电机等整体结构系统，以风力发电机为例，风力发电机所能拆分的叶轮、发电机、调向器(尾翼)等即为数字模型，所有所拆分结构的总效果是叶轮、发电机、调向器(尾翼)等拆分设备产生效果的简单总和，即为整个风力发电机的总和，而叶轮、发电机、调向器(尾翼)等设备之间的组装后的结构，即为其设备之间的组合关系。另外，例如，在风电场中一组风力涡轮发动机构成了风力涡轮机的复合数字孪生，即也满足一组相同或类似类型的设备，使得所有设备的总效果是每台设备产生效果的简单总和。
在本实施例中，针对仿真实物系统的不同结构，对待仿真实物系统进行不同方式的扫描，进而来得到对应的模型特征和交互关系，以使得数字孪生所得到的数字模型，能够准确无误地反映物理实体空间中的实物系统，也确保了物理实体空间中的实物系统准确映射至数字虚拟空间。
步骤S102：根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集。
作为本实施例的优选方案，所述根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程，具体为：
根据各实物物体的仿真运行特征，得到各实物物体在运行过程中的实现功能，从而得到每一个实物物体对应的数据模型在仿真运行过程中的仿真功能；所述实现功能包括数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能；根据每一个数据模型的仿真功能，对所述数据模型进行划分，得到数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；分别对数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集构建一个对应的仿真数据进程。
在本实施例中，通过各实体物体的仿真运行特征，得到各实物物体在运行过程中的实现功能。由于现实物理世界中，所有的结构、系统、设备、装置等均是对数据或者描述数据的动作做出反应的物体，因此可以大致分为数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能，通过各实体物体的仿真运行特征以及其具体所实现的功能，即可对数据模型进行划分，从而得到数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集。
需要说明的是，以层次结构的待仿真实物系统为例，其最底层是一个个数字模型，作为最底层的单位模型，通过单位模型的组建，得到高一层的数字模型，再对所得到的高一层的数字模型或结合其他的数字模型进行组建，进而得到更高一层的数字模型，依次类推，进而可以得到在某一层中的数字模型作为数据输入子模型集、数据处理子模型集或数据输出子模型集。可示例性地，对于生产工厂系统，各个最底层的数字孪生设备可以有数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能，进而在生产线数字孪生以及工厂数字孪生等不同层级中，也是存在有有数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能，每一层并不局限于一种功能，所发挥的功能在于一个个数字模型。
以关联结构的待仿真实物系统中的实体电路为例，一个个数字模型即为一个个电子元器件，每一个电子元器件所发挥的功能可以有数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能，即相当于将各个电子元器件分别划分至数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集之中。
以组合结构的待仿真实物系统中的风力发电机组为例，叶轮作为一个数字模型，即其为数据输入功能(输入风能)；发电机作为一个数字模型，其连接并固定叶轮中心，发挥数据处理功能，将所输出的风能转换成机械能，后再装换成电能；调向器作为一个数字模型，调节叶轮的方向，发挥数据输出功能。
步骤S103：将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
作为本实施例的优选方案，所述将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
将所述仿真数据进程分别与其对应的数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集中的各数字模型，依次建立数据传输链路；根据所述数字模型之间的交互关系，将所述分层关系、连接关系或组合关系作为所述数字模型之间数据关系的描述，从而完成数据传输链路的构建，以使数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
在本实施例中，将仿真数据进程分别与其对应的数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集中的各数字模型，建立数据连接链路，确保各数字模型的状态数据和仿真运行数据能够通过数据连接链路，发送至仿真数据进程，以使得仿真数据进程进行记录，同时该仿真数据进程记录数据的过程是同步仿真运行阶段进行，即其作为一个数据采集功能的进程，并不影响仿真运行阶段的数字模型的状态数据和仿真运行数据，也确保了仿真运行阶段能够实时运行，各数字模型之间并不存在时间差，能够同步运行，确保了仿真运行的准确性。
步骤S104：对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据。
作为本实施例的优选方案，所述每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，具体为：
若当前的数字模型属于第一数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的分层关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一层的数字模型中；若当前的数字模型属于第二数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的连接关系，分别将其所接收或处理的仿真运行数据，发送至下一个连接的数字模型中；若当前的数字模型属于第三数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的组合关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一个与其存在相互接触的数字模型中。
在本实施例中，通过对当前的数字模型属于对应的第一数字系统、第二数字系统或第三数字系统，能够进行对应的不同交互关系，来实现将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至对应的下一层、下一个连接或下一个与其存在相互接触交互的数字模型中，确保了不同数字系统之间不同数字模型在不同交互关系下实现数据传输，以及对于数字模型的角度来说，其对应上一个数字模型的数据采集，也确保了所构建的虚拟仿真运行的整体大系统，是能够准确且高效地进行仿真运行的。
作为本实施例的优选方案，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
基于预设时钟，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路，持续实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，以使得仿真数据进程对每一个数字模型进行数据记录的过程中，确定当前该数字模型存在交互关系的交互数字模型，并持续实时记录该数字模型及交互数字模型所有的数据信息，作为模型仿真信息；其中，交互数字模型至少存在一个，所述模型仿真信息包括状态数据和仿真运行数据。
在本实施例中，基于预设时钟，仿真数据进程通过数据传输链路，持续实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及与该数字模型存在交互关系的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，能够确保在后续输出对应的报文中，反馈对应的仿真效果以及数据校验。
步骤S105：直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
作为本实施例的优选方案，所述提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的连接关系，生成仿真报文，具体为：
提取各仿真数据进程所记录各数字模型的模型仿真信息，并对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合，以使得对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合的过程中，确定当前该数字模型的模型仿真信息，划分出当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间，以及当前该数字模型与交互数字模型的交互关系，对当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，进行重合剔除与清洗，同时对时间重合而数据不重合的数据进行标记，作为可疑数据；直至所有数字模型的模型仿真信息进行融合后，根据所融合后的模型仿真信息，生成仿真报文。
在本实施例中，通过提取各仿真数据进程所记录各数字模型的模型仿真信息，并对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合，能够实现对所采集的仿真运行数据和运行状态等数据进行清洗，以提高仿真过程数据的准确性，降低仿真数据的误差。
进一步地，本发明实施例在确定当前该数字模型的模型仿真信息后，划分出当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间，以及当前该数字模型与交互数字模型的交互关系，来实现对该数字模型及其交互数字模型之间的数据进行剔除、清洗或标记，例如，对于同一时间下，该数字模型及其交互数字模型之间输入输出或输出输入，应该是对同一数据，因此可以对该时刻下重合的数据进行清洗，只保留一个即可；若存在不同，则说明在仿真数字建模孪生阶段可能出现错误，也有可能是实体系统结构错误，进而对该不同的数据进行标记，因此可以通过上述方式可以提高仿真过程数据的准确性。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取待仿真实物系统的物体特征，构建数字系统后，通过各实物物体的仿真运行特征，进而进行仿真功能划分，并对所得到的每一个子模型集构建一个仿真数据进程，同时建立数据传输链路，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时仿真数据进程通过数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，从而能够避免数字虚拟空间中的数字模型在仿真过程中将数据反馈至物理实体空间记录后，返回数字虚拟空间中的下一个数字模型，提高了数字虚拟空间中的数字模型之间数据传输效率，同时在仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据来生产仿真报文，也提高了数字虚拟空间的数据采集的准确性，降低了数据采集的误差。
实施例二
请参阅图5，其为本发明所提供一种应用于数据孪生技术的数据采集系统，包括：构建模块201、划分模块202、链路模块203、仿真模块204和报文模块205。
所述构建模块201，用于获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到。
所述划分模块202，用于根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集。
所述链路模块203，用于将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
所述仿真模块204，用于对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据。
所述报文模块205，用于直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
作为优选方案，所述获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统，具体为：
根据预设的扫描步频，对待仿真实物系统进行扫描，从而获取待仿真实物系统的物体特征；
根据所述物体特征，确定所述待仿真实物系统的结构属性；所述结构属性包括层次结构、关联结构或对等结构；
当所述待仿真实物系统为层次结构，对所述待仿真实物系统进行以单位模型的系统逐层扫描，从而得到数字模型的单位模型特征以及分层关系，并根据所述单位模型特征以及分层关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第一数字系统；
当所述待仿真实物系统为关联结构，对所述待仿真实物系统进行连接扫描，从而得到数字模型特征和连接关系，并根据所述数字模型特征和连接关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第二数字系统；
当所述待仿真实物系统为对等结构，对所述待仿真实物系统进行单一结构逐个扫描，从而得到数字模型结构特征和组合关系，并数字模型结构特征和组合关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第三数字系统；
其中，所述交互关系包括分层关系、连接关系和组合关系。
作为优选方案，所述根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程，具体为：
根据各实物物体的仿真运行特征，得到各实物物体在运行过程中的实现功能，从而得到每一个实物物体对应的数据模型在仿真运行过程中的仿真功能；所述实现功能包括数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能；
根据每一个数据模型的仿真功能，对所述数据模型进行划分，得到数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
分别对数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集构建一个对应的仿真数据进程。
作为优选方案，所述将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
将所述仿真数据进程分别与其对应的数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集中的各数字模型，依次建立数据传输链路；
根据所述数字模型之间的交互关系，将所述分层关系、连接关系或组合关系作为所述数字模型之间数据关系的描述，从而完成数据传输链路的构建，以使数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
作为优选方案，所述每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，具体为：
若当前的数字模型属于第一数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的分层关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一层的数字模型中；
若当前的数字模型属于第二数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的连接关系，分别将其所接收或处理的仿真运行数据，发送至下一个连接的数字模型中；
若当前的数字模型属于第三数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的组合关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一个与其存在相互接触的数字模型中。
作为优选方案，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
基于预设时钟，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路，持续实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，以使得仿真数据进程对每一个数字模型进行数据记录的过程中，确定当前该数字模型存在交互关系的交互数字模型，并持续实时记录该数字模型及交互数字模型所有的数据信息，作为模型仿真信息；其中，交互数字模型至少存在一个，所述模型仿真信息包括状态数据和仿真运行数据。
作为优选方案，所述提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的连接关系，生成仿真报文，具体为：
提取各仿真数据进程所记录各数字模型的模型仿真信息，并对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合，以使得对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合的过程中，确定当前该数字模型的模型仿真信息，划分出当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间，以及当前该数字模型与交互数字模型的交互关系，对当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，进行重合剔除与清洗，同时对时间重合而数据不重合的数据进行标记，作为可疑数据；
直至所有数字模型的模型仿真信息进行融合后，根据所融合后的模型仿真信息，生成仿真报文。
所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施以上实施例，具有如下效果：
本发明的技术方案通过获取待仿真实物系统的物体特征，构建数字系统后，通过各实物物体的仿真运行特征，进而进行仿真功能划分，并对所得到的每一个子模型集构建一个仿真数据进程，同时建立数据传输链路，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时仿真数据进程通过数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，从而能够避免数字虚拟空间中的数字模型在仿真过程中将数据反馈至物理实体空间记录后，返回数字虚拟空间中的下一个数字模型，提高了数字虚拟空间中的数字模型之间数据传输效率，同时在仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据来生产仿真报文，也提高了数字虚拟空间的数据采集的准确性，降低了数据采集的误差。
实施例三
相应地，本发明还提供一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项实施例所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序、计算机指令。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例一中的各个步骤，例如图1所示的步骤S101至S105。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块/单元的功能，例如仿真模块204。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。例如，所述仿真模块204，用于对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
实施例四
相应地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项实施例所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，包括：
获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到；
根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据；
对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据；
直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
2.如权利要求1所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统，具体为：
根据预设的扫描步频，对待仿真实物系统进行扫描，从而获取待仿真实物系统的物体特征；
根据所述物体特征，确定所述待仿真实物系统的结构属性；所述结构属性包括层次结构、关联结构或对等结构；
当所述待仿真实物系统为层次结构，对所述待仿真实物系统进行以单位模型的系统逐层扫描，从而得到数字模型的单位模型特征以及分层关系，并根据所述单位模型特征以及分层关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第一数字系统；
当所述待仿真实物系统为关联结构，对所述待仿真实物系统进行连接扫描，从而得到数字模型特征和连接关系，并根据所述数字模型特征和连接关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第二数字系统；
当所述待仿真实物系统为对等结构，对所述待仿真实物系统进行单一结构逐个扫描，从而得到数字模型结构特征和组合关系，并数字模型结构特征和组合关系，构建所述待仿真实物系统在数字虚拟空间的第三数字系统；
其中，所述交互关系包括分层关系、连接关系和组合关系。
3.如权利要求2所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程，具体为：
根据各实物物体的仿真运行特征，得到各实物物体在运行过程中的实现功能，从而得到每一个实物物体对应的数据模型在仿真运行过程中的仿真功能；所述实现功能包括数据输入功能、数据处理功能和数据输出功能；
根据每一个数据模型的仿真功能，对所述数据模型进行划分，得到数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
分别对数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集构建一个对应的仿真数据进程。
4.如权利要求3所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
将所述仿真数据进程分别与其对应的数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集中的各数字模型，依次建立数据传输链路；
根据所述数字模型之间的交互关系，将所述分层关系、连接关系或组合关系作为所述数字模型之间数据关系的描述，从而完成数据传输链路的构建，以使数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据。
5.如权利要求4所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，具体为：
若当前的数字模型属于第一数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的分层关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一层的数字模型中；
若当前的数字模型属于第二数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的连接关系，分别将其所接收或处理的仿真运行数据，发送至下一个连接的数字模型中；
若当前的数字模型属于第三数字系统时，则每一个数字模型基于数字模型之间的组合关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据，发送至下一个与其存在相互接触的数字模型中。
6.如权利要求5所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，具体为：
基于预设时钟，所述仿真数据进程通过所述数据传输链路，持续实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据，以使得仿真数据进程对每一个数字模型进行数据记录的过程中，确定当前该数字模型存在交互关系的交互数字模型，并持续实时记录该数字模型及交互数字模型所有的数据信息，作为模型仿真信息；其中，交互数字模型至少存在一个，所述模型仿真信息包括状态数据和仿真运行数据。
7.如权利要求6所述的一种应用于数据孪生技术的数据采集方法，其特征在于，所述提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的连接关系，生成仿真报文，具体为：
提取各仿真数据进程所记录各数字模型的模型仿真信息，并对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合，以使得对每一个数字模型的模型仿真信息进行融合的过程中，确定当前该数字模型的模型仿真信息，划分出当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间，以及当前该数字模型与交互数字模型的交互关系，对当前该数字模型的状态数据和仿真运行数据，以及对应的交互数字模型的状态数据和仿真运行数据，进行重合剔除与清洗，同时对时间重合而数据不重合的数据进行标记，作为可疑数据；
直至所有数字模型的模型仿真信息进行融合后，根据所融合后的模型仿真信息，生成仿真报文。
8.一种应用于数据孪生技术的数据采集系统，其特征在于，包括：构建模块、划分模块、链路模块、仿真模块和报文模块；
所述构建模块，用于获取待仿真实物系统的物体特征，并根据所述物体特征，构建数字系统；其中，所述数字系统包括若干数字模型，所述实物系统中包括若干实物物体，每一个实物物体对应于一个数字模型，所述数字模型之间的交互关系通过所述实物物体之间的交互关系映射得到；
所述划分模块，用于根据各实物物体的仿真运行特征，对所述数字模型进行仿真功能划分，得到子模型集，并对每一个子模型集构建一个仿真数据进程；其中，所述子模型集包括数据输入子模型集、数据处理子模型集和数据输出子模型集；
所述链路模块，用于将所述仿真数据进程与其对应的子模型集中的各数字模型，分别建立数据传输链路，以使所述数据传输链路能够传输所连接的数字模型的状态数据和仿真运行数据；
所述仿真模块，用于对所述数字系统进行仿真运行，以使得在仿真运行中，每一个数字模型根据所述数字模型之间的交互关系，分别将其所接收或处理后的仿真运行数据发送至下一个交互的数字模型，同时所述仿真数据进程通过所述数据传输链路实时记录每一个数字模型的状态数据和仿真运行数据；
所述报文模块，用于直至仿真结束后，提取各仿真数据进程所记录的状态数据和仿真运行数据，并根据所记录的数据对应的时间以及各数字模型之间的交互关系，生成仿真报文，并返回至物理实体空间，从而完成对数字虚拟空间的数据采集。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的应用于数据孪生技术的数据采集方法。
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