[发明专利]基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法

权利要求书

1.一种基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法，其特征在于，包括：

根据相应的土建结构数据构建公路隧道的隧道虚拟场景；

采集公路隧道内物理设备的实时数据进行数据处理，得到反映物理设备状态的状态数据，以及反映隧道运行状态的场景特征量数据；

通过状态数据预测相应物理设备的维护时间，并根据场景特征量数据在所述隧道虚拟场景中创建相应的数字孪生模型，该数字孪生模型随所述场景特征量数据的变化进行模型演化；

判定是否达到物理设备的维护时间，响应于达到维护时间，重新根据场景特征量数据在所述隧道虚拟场景中创建相应的数字孪生模型；

构建所述隧道虚拟场景包括：

根据公路隧道的土建结构数据将隧道划分为多个区段隧道，并确定每个区段隧道的土建结构数据和衔接点；

通过相应的土建结构数据构建各个区段隧道的衔接三维模型，并确定各个区段隧道之间的衔接点坐标；

根据衔接点坐标衔接各个区段隧道的衔接三维模型得到的隧道虚拟场景；

构建所述衔接三维模型包括：

在区段隧道的首尾衔接处分别创建与路线垂直的三维坐标系；

基于三维坐标系，根据土建结构数据构建区段隧道的结构轮廓，并确定区段隧道的衔接点坐标；

根据相应的结构轮廓和路线构建区段隧道的三维模型；

基于相应的三维模型创建区段隧道的实心三维模型；

根据衔接点坐标对各个区段隧道的实心三维模型进行布尔差集运算，得到相应的衔接三维模型；

还包括：

将区段隧道的衔接三维模型封装成衔接三维组件；

选取各个区段隧道相应的衔接三维组件，根据衔接点坐标衔接组成所述隧道虚拟场景。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法，其特征在于，对实时数据进行处理包括：对实时数据进行降噪、异常值剔除以及缺失数据补偿。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法，其特征在于，预测所述物理设备的维护时间，包括：

根据状态数据确定物理设备当前的退化状态；

确定相应测试设备处于所述退化状态时的状态测量值，以及测试设备出现故障的故障时间；

通过所述状态数据和状态测量值计算物理设备与测试设备之间的相似性参数；

根据所述相似性参数和故障时间预测物理设备的维护时间；

通过置信函数理论对所述物理设备的维护时间进行修正。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法，其特征在于，创建所述数字孪生模型，包括：

根据物理设备的场景特征量数据构建不同形态的数字孪生模型；

定义不同形态的数字孪生模型与物理设备的场景特征量数据之间的数据接口；

获取所述物理设备的实时场景特征量数据，并通过数据接口匹配相应形态的数字孪生模型装配到隧道虚拟场景中。

5.根据权利要求4所述的基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法，其特征在于，还包括：

定义不同形态的数字孪生模型与物理设备的状态数据之间的数据接口；

获取物理设备的实时状态数据，并通过数据接口匹配相应形态的数字孪生模型装配到隧道虚拟场景中。

6.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序运行时，执行如权利要求1-5任一所述的基于数字孪生模型的公路隧道运行状态仿真模拟方法。