[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

说明书

本发明公开了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，包括：首先，根据相应的土建结构数据构建公路隧道的隧道虚拟场景；然后，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；之后，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；最后，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。通过数字孪生模型实时直观地、真实地反映隧道内的运行状态。

技术领域

本发明涉及计算机制图的3D建模技术领域，具体涉及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。

背景技术

在公路隧道安全运营工作中，隧道内的实际运行情况尤为重要，可以第一时间反映出隧道的安全隐患，往往利用这些情况来衡量隧道的安全状态。然而现有技术大多还停留在监测数据展示层面，无法直观地反映隧道实际运行情况，且无法真实地反映隧道内的运行状态。因此，现在亟需一种可以直观地、真实地反映隧道内运行状况的技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出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，可以真实地、直观地反映隧道内的实时运行状态。

第一方面，提供了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，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。

结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，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。

结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，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。

结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，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。

结合第一方面，在第一方面的第四种可实现方式中，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。