基于数字孪生技术的三维建模与可视化系统的制作方法

本发明涉及电数字数据处理，尤其涉及基于数字孪生技术的三维建模与可视化系统。

背景技术：

1、随着技术的不断进步和成熟，数字孪生三维建模与可视化系统将在更多领域发挥重要作用。其中，数字孪生（digital twin，dt）是一种基于云的虚拟表示技术，通过集成多学科、多尺度的仿真过程，在虚拟空间中完成对实体装备或系统的全生命周期过程的映射。三维建模是一种利用计算机软件将虚拟对象以三维形式呈现的技术。通过三维建模，可以将现实世界中的物体、建筑、产品等虚拟化，实现高度逼真的展示和交互体验。数据可视化系统是一种强大的数据处理工具，能够将海量数据以直观、易懂的方式呈现出来。数字孪生三维建模与可视化系统的结合，将数字孪生的实时性、预测性和优化性与三维建模的高逼真度、交互性相结合，形成了强大的综合解决方案。

2、现有的三维建模与可视化系统通过建筑特征的协同过滤推荐算法为待构建的建筑物推荐对应的初始模型，然后使得设计人员只需在初始模型的基础上进行修改和完善便可完成对建筑物三维模型的构建，从而可以有效地避免设计人员从零开始构建建筑物三维模型的繁琐过程。

3、例如公告号为：cn112069247b发明专利公告的基于数字孪生技术的电力系统运行数据可视化系统及方法，包括：数据采集模块实时采集电力系统的运行数据，然后通过无线通讯技术发送至控制模块中；控制模块从机器学习模块中调取运行数据分析算法、电力系统运行状况识别算法及运行数据变化预测算法，并应用于对运行数据的分析、识别及预测，得到电力系统运行分析结果、电力系统运行状况识别结果、电力系统运行变化预测结果，然后发送到数字孪生模型构建模块中；数字孪生模型构建模块根据电力系统运行分析结果、电力系统运行状况识别结果、电力系统运行变化预测结果，结合数字孪生技术构建得到电力系统的三维数字孪生模型，然后通过显示模块进行显示。

4、例如公告号为：cn118133724b发明专利公告的一种基于数字孪生的空间目标及其轨道可视化方法和系统，包括：根据空间目标的结构特性、外形几何、材料属性、组件细节以及内部结构进行建模；采用地心惯性坐标系作为仿真的坐标系，建立无摄动力几何运动模型和有摄动力几何运动模型，并利用无摄动力几何运动模型和有摄动力几何运动模型模拟空间目标的状态；根据高保真物理计算模型和图形渲染技术，对空间目标的状态进行可视化展示。

5、但本技术在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

6、现有技术中，待构建的建筑物初始模型需要收集大量的用户行为数据和建筑特征数据，然而，建筑特征数据往往具有复杂性和多样性，增加了数据处理的难度，导致数据处理的实时性降低，存在物理建筑的三维建模数据与实际场景匹配慢的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供基于数字孪生技术的三维建模与可视化系统，解决了现有技术中物理建筑的三维建模数据与实际场景匹配慢的问题，实现了物理建筑的三维建模数据与实际场景匹配效率的提高。

2、本技术实施例提供了基于数字孪生技术的三维建模与可视化系统，包括：第一物理数据获取模块、第二物理数据获取模块、多角度数据集成模块和动态交互模块；其中，所述第一物理数据获取模块用于实时监测第一数据库中的物理建筑数据在预设时间段内的变化情况以获取第一物理数据，同时将获取的第一物理数据传输至多角度数据集成模块，第一数据库用于存储第一数据库中需要进行第一数据映射的物理建筑数据，第一数据映射用于将第一数据库中的物理建筑数据与物理建筑中的三维空间进行映射；所述第二物理数据获取模块用于实时监测第二数据库中的物理建筑数据在预设时间段内的变化情况以获取第二物理数据，同时将获取的第二物理数据传输至多角度数据集成模块，第二数据库用于存储第二数据库中需要进行第二数据映射的物理建筑数据，第二数据映射包括第一映射和第二映射，第一映射用于将第二数据库中的物理建筑数据与获取的第一物理数据进行映射，第二映射用于将第二数据库中的物理建筑数据与物理建筑中的三维空间进行映射；所述多角度数据集成模块用于接收第一物理数据获取模块和第二物理数据获取模块传输的第一物理数据和第二物理数据并进行数据融合，同时将数据融合的结果传输至动态交互模块进行可视化显示；所述动态交互模块用于根据数据融合的结果进行场景模拟并通过交互界面进行可视化显示，所述场景模拟用于反映物理建筑在预设模拟场景下的实时运行状态。

3、进一步的，所述实时监测第一数据库中的物理建筑数据在预设时间段内的变化情况以获取第一物理数据的具体流程为：s11，根据预设的第一采集频率从第一数据库中获取第一物理建筑数据，所述第一物理建筑数据用于反映物理建筑在预设时间段内的第一数据库中数据的变化情况；s12，判断获取的第一物理建筑数据是否满足已设定的第一异常阈值，若满足，则记为第一异常数据并进行第一异常反馈，否则执行s13，所述第一异常反馈用于将第一异常数据中对应的异常位置和异常类型反馈给预设人员；s13，将获取的第一物理建筑数据存储至第一数据库中并进行第一预处理以获取第一物理数据。

4、进一步的，所述获取第一物理数据，之后还包括根据第一物理数据在第一数据库中实时更新的情况获取第一数据更新复杂分数；所述第一数据更新复杂分数用于衡量第一物理数据在预设时间段内实时更新的复杂程度，所述第一数据更新复杂分数通过以下公式进行计算：

5、；

6、式中，t为预设时间段的编号，，t为预设时间段的总数量，表示第一物理数据在第t个预设时间段内的第一数据更新复杂分数，e为自然常数，表示第一物理数据在第t个预设时间段内的第一物理数据传输速率，表示第一物理数据参考传输速率，表示第一物理数据在第t个预设时间段内的第一物理数据量，表示参考第一物理数据量，表示第一物理数据在第t个预设时间段内的第一物理数据更新次数，表示第一物理数据参考更新次数；所述第一物理数据传输速率的具体获取步骤为：实时记录第一物理数据的第一传输时间戳，同时根据第一传输时间戳在预设时间段内的变化情况获取第一物理数据传输速率，所述第一传输时间戳表示多角度数据集成模块接收第一物理数据的时间与发送第一物理数据的时间之间的时间差。

7、进一步的，所述实时监测第二数据库中的物理建筑数据在预设时间段内的变化情况以获取第二物理数据的具体流程为：s21，根据预设的第二采集频率从第二数据库中获取第二物理建筑数据，所述第二物理建筑数据用于反映物理建筑在预设时间段内的第二数据库中数据的变化情况；s22，判断获取的第二物理建筑数据是否满足已设定的第二异常阈值，若满足，则记为第二异常数据并进行第二异常反馈，否则执行s23，所述第二异常反馈用于将第二异常数据中对应的异常位置和异常类型反馈给预设人员；s23，将获取的第二物理建筑数据存储至第二数据库中并进行第二预处理以获取第二物理数据。

8、进一步的，所述获取第二物理数据，之后还包括根据第二物理数据在第二数据库中实时更新的情况获取第二数据更新复杂分数，所述第二数据更新复杂分数用于衡量第二物理数据在预设时间段内实时更新的复杂程度，所述第二数据更新复杂分数通过以下公式进行计算：

9、；

10、式中，t为预设时间段的编号，，t为预设时间段的总数量，表示第二物理数据在第t个预设时间段内的第二数据更新复杂分数，e为自然常数，表示第二物理数据在第t个预设时间段内的第二物理数据传输速率，表示第二物理数据参考传输速率，表示第二物理数据在第t个预设时间段内的第二物理数据量，表示参考第二物理数据量，表示第二物理数据在第t个预设时间段内的第二物理数据更新次数，表示第二物理数据参考更新次数。

11、进一步的，所述将数据融合的结果传输至动态交互模块进行可视化显示，之前还包括将数据融合的结果输入至数字孪生模型中，并通过数字孪生模型得到数据映射指标，所述数字孪生模型用于获取数据映射指标，所述数据映射指标通过第一数据映射指标和第二数据映射指标获取。

12、进一步的，所述通过数字孪生模型得到数据映射指标的表达式为：

13、；

14、式中，y为第一物理数据的数量，，y为第一物理数据的总数量，n为第二物理数据的数量，，n为第二物理数据的总数量，e为自然常数，表示数据匹配度修正因子，表示预设时间段内的第一物理数据和第二物理数据在数据融合过程中的数据匹配度，表示参考数据匹配度，表示第一数据映射指标修正因子，表示第y个第一物理数据在预设时间段内的第一数据映射指标，表示第一映射指标修正因子，表示第n个第二物理数据在预设时间段内的第一映射指标，表示第二映射指标修正因子，表示第n个第二物理数据在预设时间段内的第二映射指标。

15、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

16、1、通过实时监测第一数据库和第二数据库中的物理建筑数据在预设时间段内的变化情况以获取第一物理数据和第二物理数据，然后对第一物理数据和第二物理数据进行数据融合，最后将数据融合的结果传输至动态交互模块进行场景模拟并通过交互界面进行可视化显示，从而实现了数据融合准确性和可靠性的提高，进而实现了物理建筑的三维建模数据与实际场景匹配效率的提高，有效解决了现有技术中物理建筑的三维建模数据与实际场景匹配慢的问题；

17、2、通过预设的第一采集频率从第一数据库中获取第一物理建筑数据，同时判断获取的第一物理建筑数据是否满足已设定的第一异常阈值，最后将获取的第一物理建筑数据存储至第一数据库中并进行第一预处理以获取第一物理数据，从而第一物理建筑数据获取准确性的提高，进而实现了第一物理数据的更精准获取；

18、3、通过预设的第二采集频率从第二数据库中获取第二物理建筑数据，同时判断获取的第二物理建筑数据是否满足已设定的第二异常阈值，最后将获取的第二物理建筑数据存储至第二数据库中并进行第二预处理以获取第二物理数据，从而第二物理建筑数据获取准确性的提高，进而实现了第二物理数据的更精准获取。