[发明专利]一种数字孪生水厂建模方法

说明书

本发明涉及计算机集成制造技术领域，具体涉及一种数字孪生水厂建模方法，包括构建几何模型；构建信息模型；构建决策模型；将所述几何模型、所述信息模型和所述决策模型关联，得到数字孪生模型；对所述数字孪生模型进行矫正，得到最终水厂模型，为每个物理实体创建高保真虚拟模型，以模拟其状态和行为，并具有优化和预测的能力，解决了无法实现对水厂的运行模式进行合理的管理的问题。

技术领域

本发明涉及计算机集成制造技术领域，尤其涉及一种数字孪生水厂建模方法。

背景技术

近年来，城镇水厂不论处理规模和数量都保持了高速增长的态势，但行业目前侧重在基础设施建设，水厂的运行模式往往比较粗放、过程管理不够精细、智能化控制水平不高，如何有效的规划、设计、实施新一代水厂，提高生产效率，保证出水指标，节约运行能耗，降低运行成本，减少人员配备成为水务公司亟需解决的问题。

随着物联网、云计算、人工智能等新一代信息技术的迅猛发展，数字孪生技术得到了广泛发展。数字孪生作为一种虚拟现实融合技术，旨在为每个物理实体创建高保真虚拟模型，以模拟其状态和行为，并具有优化和预测的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字孪生水厂建模方法，旨在解决无法实现对水厂的运行模式进行合理的管理的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种数字孪生水厂建模方法，包括以下步骤：

构建几何模型；

构建信息模型；

构建决策模型；

将所述几何模型、所述信息模型和所述决策模型关联，得到数字孪生模型；

对所述数字孪生模型进行矫正，得到最终水厂模型。

其中，所述构建几何模型，包括：

使用无人机航飞快速获取建筑物外部倾斜三维影像和正射影像；

通过360全景图获取建筑物内部的纹理数据；

通过三维激光扫描获取建筑物内部的点云数据，得到激光点云数据；

利用造型软件基于CAD图纸、所述倾斜三维影像、所述正射影像、所述360全景图、所述纹理数据和所述激光点云数据重建几何模型。

其中，所述几何模型包括尺寸数据、形状数据、位置数据、材质数据、前置模型集和后置模型集。

其中，所述构建信息模型，包括：

构建标识解析体系，将水厂的物理对象映射到数字孪生空间，得到数字对象；

基于所述数字对象利用基于云边端协同架构的多源异构数据采集方法和控制策略，实现所述水厂的智能感知互联和控制，得到互联控制数据；

基于所述互联控制数据依托语义描述模型对所述物理对象的空间信息、时间信息、属性信息、构成成分和实体关系进行描述，实现数字孪生空间对物理空间的表达，得到物理表达数据；

基于所述物理表达数据利用有限状态机行为模型，实现物理水厂到孪生模型的行为映射，得到信息模型。

其中，所述信息模型包括标识、物理对象的属性、物理对象的操作、物理对象的规则和物理对象的子组件，所述物理对象的属性包括静态属性和动态属性。

其中，所述决策模型包括机理模型、智能模型和机理智能混合模型。

其中，所述构建决策模型，包括：

运用动量守恒、热量守恒、质量守恒和流体力学原理建立机理模型；

通过不同数据科学技术的组合，建立基于数据的智能模型；