[发明专利]一种基于数字孪生体的船闸BIM数字档案系统

说明书

本发明提供了一种基于数字孪生体的船闸BIM数字档案系统，基于BIM技术与WebGL技术，构建三维虚拟仿真场景，用于船闸结构可视化展示功能；基于三维模型数据、船闸运行数据、船闸维护数据，构建了多源异构数据库，用于多源异构数据高效便捷调用功能；设计三维场景与二维数据相互调用机制，完成物理实体到虚拟实体的虚拟映射，用于实现船闸数据的三维可视化功能，完成基于数字孪生的船闸BIM数字档案系统的构建；本发明为船闸维修、养护提供便捷性服务；将巡检、养护、维修过程空间化、网络化，提高船闸管理效率；将数字孪生技术应用于船闸，构建船闸数字孪生档案，为船闸全时域、全空域的智慧化管理提供解决方案。

技术领域

本发明属于船闸运维、数字孪生融合领域，具体涉及一种基于数字孪生体的船闸BIM数字档案系统的构建。

背景技术

船闸作为水上通航建筑物，是船舶通航重要建筑物之一。但由于船闸在维护现有技术中，通常是整理为冗杂的运维数据纸质表格，在数据处理阶段为船闸管理带来极大的不便，船闸维修时，需从仓库寻找图纸，费时费力，为船闸维修带来极大不便。因此，需提供一种新的船闸数字档案可视化系统，为船闸运维提供便利化服务。

当今世界迎来数字化浪潮，水利工程也必须加快推进由传统服务模式向数字化服务模式转型，结合现代化信息手段，航道数字化已成为发展趋势。数字孪生可充分利用物理模型、物联网、传感器更新、运行历时数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相应的实体系统的过程。因此，目前很多研究将航道运维领域与数字孪生领域融合。刘海瑞等^[1]将数字孪生技术应用于流域数字化建设中，提升管理流域智慧化水平。毕方全^[2]研究了三维仿真技术在数字航道中的应用，使航道技术人员可以直接从三维概念和构思入手，通过模型仿真实现复杂航道环境下的分析与应用。本项目考虑将数字孪生技术应用于水利工程领域，为船闸运维提供便利。

刘海瑞,奚歌,金珊.应用数字孪生技术提升流域管理智慧化水平[J].水利规划与设计,2021,216(10):4-6,10,88

毕方全.三维仿真技术在数字航道中的应用研究[J].中国水运.航道科技,2016(03):42-46.

发明内容

本发明的目的是针对船闸在运维管理过程中传统管理方法实时性与直观性不足的问题，首次将数字孪生理念应用于水利工程领域，运用BIM技术与WebGL技术，构建了三维可视化信息模型，构建了船闸三维数字信息化场景；构建多源异构数据库，用于高效便捷调用数据功能；基于三维可视化场景，结合多源异构数据库，构建了三维场景与二维数据相互调用机制，完成从物理实体到虚拟实体的虚拟仿真映射，构建船闸BIM数字档案管理系统，实现船闸全景漫游、空间网格管理、档案信息查看等功能，为水利工程结构的数字化、网络化、智能化管理提供技术参考。

本发明的目的是这样实现的：基于BIM技术与WebGL技术，构建三维虚拟仿真场景，用于船闸结构可视化展示功能；基于三维模型数据、船闸运行数据、船闸维护数据，构建了多源异构数据库，用于多源异构数据高效便捷调用功能；设计三维场景与二维数据相互调用机制，完成物理实体到虚拟实体的虚拟映射，用于实现船闸数据的三维可视化功能，完成基于数字孪生的船闸BIM数字档案系统的构建。

所述基于数字孪生的船闸BIM数字档案系统运用BIM技术、WebGL技术、数据库技术完成系统构建，主要由船闸全景漫游模块、空间网格管理模块、档案信息查看模块三大功能模块组成，可实现船闸系统巡查数据三维可视化与三维数字档案构建功能。

所述船闸全景漫游模块，用于船闸物理实体三维模型展示、漫游、剖切等功能，构建船闸三维虚拟模型，完成从物理实体到虚拟实体的虚拟仿真映射。系统可通过鼠标、键盘、VR等多种方式结合，实现对船闸部件，特别是隐蔽工程的查看。可完成工程仿真查看，实现船闸BIM模型的精细化查询；完成交互全景漫游，实现船闸BIM模型与用户的交互；完成模型放大缩小，完成模型细节查询；完成截面任意剖切，完成隐蔽工程查看。