一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统技术方案

本发明专利技术涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统。该系统包括采集模块采集待建区域的地形高度分布图；第一计算模块计算待建区域的高度极差值和平整度，并根据预设评估条件确定待建区域布设台站的可行性；分割模块对待建区域进行分割，形成若干分割单元；第二计算模块计算若干分割单元的平整度并根据预设约束条件确定待建区域布设台站中心站的可行性；第一确定单元根据分割单元与待建区域的几何中心的距离以及分割单元的平整度确定中心站的布设位置；第二确定单元根据每个监测设备与中心站进行通信的信号覆盖距离确定监测设备的布设位置，减少地形环境对台站运行影响，提高台站整体运行数据的真实性。真实性。真实性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统。

技术介绍

[0002]台站作为科研项目研究获取基础数据的平台，在科研项目中具有十分重要的作用，台站运维为台站的长期稳定运行、观测数据和结果的准确性提供保障，同时通过台站获取的高质量数据，能有效减少观测误差和不确定性，真实反映当前环境下观测对象的基本特征，帮助解决科学问题，使科学研究目标和工作计划顺利进行。
[0003]公开号为CN115186355A的专利文献公开了一种基于BIM和VR技术的数字孪生系统，该专利技术包括数据层、业务处理层和展示层；数据层用于存储台站数据；台站数据包括实时数据和业务数据；实时数据采用XML格式，由数据平台通过HTTP协议上报；业务数据包括监测设备的基本信息、运行维护信息、值班信息和安防信息；业务处理层包括监测设备业务处理和台站业务处理；展示层通过浏览器进行访问，使用WEBGL技术，引用BABYLONJS优化三维处理显示。
[0004]现有技术通过对台站进行数据收集、处理和展示，得到台站的运维信息，但该系统无法确定台站建设运维前期台站建设的合理性，无法真实反应被检测对象的真实特征，降低了台站获取数据的真实性。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，可以解决台站获取数据真实性低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，该系统包括：采集模块，用以采集用以布设台站中心站和若干与所述台站中心站进行数据通信的监测设备的待建区域的地形高度分布图，所述地形高度分布图包括地形高度极大值、地形高度中值和地形高度极小值；第一计算模块，用以计算所述待建区域的高度极差值和平整度，并根据预设评估条件确定所述待建区域布设台站的可行性；分割模块，与所述采集模块连接，用以从非平行的两个方向对待建区域进行分割，形成若干分割单元；第二计算模块，用以计算所述若干分割单元的平整度并根据预设约束条件确定所述待建区域布设台站中心站的可行性；第一确定单元，分别与所述采集模块和所述分割单元连接，用以根据所述分割单元与所述待建区域的几何中心的距离以及所述分割单元的平整度确定所述中心站的布设位置；
第二确定单元，用以根据每个所述监测设备与所述中心站进行通信的信号覆盖距离确定所述监测设备的布设位置。
[0007]进一步地，所述第一计算模块包括高度极差值计算单元和平整度计算单元，所述高度极差值计算单元用以计算所述待建区域的高度极差值，所述平整度计算单元用以计算所述待建区域的平整度；所述高度极差值计算单元设置有第一计算公式ΔH1=H1
‑
H2，ΔH1为所述待建区域实际地形高度极差值，H1为所述待建区域地形高度极大值，H2为所述待建区域地形高度极小值；若k1
×
ΔH0≤ΔH1≤k2
×
ΔH0，则所述高度极差值计算单元确定在所述待建区域布设台站的高度可行性为可行，k1为第一预设系数，k2为第二预设系数，k1＜k2，ΔH0为第一预设地形高度极差值；若ΔH1＜k1
×
ΔH0或ΔH1＞k2
×
ΔH0，则所述高度极差值计算单元确定在所述待建区域布设台站的高度可行性为不可行；所述平整度计算单元设置有第二计算公式，P1为所述待建区域的实际地形平整度，H3为所述待建区域的地形高度中值；若P1≥P0，则所述平整度计算单元确定在所述待建区域布设台站的平整度可行性为可行，P0为第一预设地形平整度；若P1＜P0，则所述平整度计算单元确定在所述待建区域布设台站的平整度可行性为不可行。
[0008]进一步地，所述分割模块设置有第一分割方向和第二分割方向，所述第一分割方向与第二分割方向不平行；所述分割模块将所述待建区域按照第一分割方向均等分割为m份，所述分割模块将所述待建区域按照第二分割方向均等分割为n份，形成m
×
n个分割单元。
[0009]进一步地，所述第二计算模块设置有第三计算公式，0＜i≤m
×
n，Pi为第i个分割单元的实际地形平整度，Hi1为第i个分割单元的实际地形高度最高值，Hi2为第i个分割单元的实际地形高度最低值，Hi3为第i个分割单元的实际地形高度中值；若Pi≥P0
´
，则所述第二计算模块确定第i个分割单元布设台站中心站的可行性为可行，P0
´
为第二预设地形平整度；若Pi＜P0
´
，则所述第二计算模块确定第i个分割单元布设台站中心站的可行性为不可行。
[0010]进一步地，所述第一确定单元设置有预设中心差值ΔZ0，设定第i个分割单元距所述台站建设区域的几何中心点的距离差值ΔZi=Ⅰi
‑Ⅰ
，所述第一确定单元根据ΔZi和ΔZ0的关系判定所述第i个分割单元是否作为台站中心备选位置；若ΔZi＞ΔZ0，则所述第一确定单元确定所述第i个分割单元不作为台站中心备选位置；
若ΔZi≤ΔZ0，则所述第一确定单元确定所述第i个分割单元作为台站中心备选位置，且系统选择ΔZi最小且满足Pi≥P0
´
的第i个分割单元作为台站中心位置。
[0011]进一步地，所述第二确定单元在所述第一确定单元确定台站中心位置时，以所述台站中心位置为坐标原点建立空间坐标系；所述第二确定单元设置有预设信号覆盖距离Lf0，所述第二确定单元根据需要安装的监测设备的实际信号覆盖距离Lf1和预设信号覆盖距离Lf0的关系确定监测设备的安装位置在所述空间坐标系中的位置；若Lf1＜Lf0，则所述第二确定单元确定所述监测设备的安装位置在距原点0.8
×
Lf1位置处；若Lf1＞Lf0，则所述第二确定单元确定所述监测设备的安装位置在距原点1.2
×
Lf1位置处。
[0012]进一步地，本专利技术还包括：构建模块，其分别与所述第一确定单元和所述第二确定单元连接，用以构建由所述中心站和所述监测设备构成的通信网络的BIM模型；接收模块，用以接收所述通信网络在运行过程中所述监测设备的监测数据信息，并作为所述BIM模型的输入信息；控制模块，分别与所述第一确定单元、所述第二确定单元、所述构建模块和所述接收模块连接，用以根据所述监测数据信息判定监测设备的安装位置的移动方向和移动距离以及确定所述监测设备的运行状态，并确定是否进行维修。
[0013]进一步地，所述构建模块确定监测设备在所述空间坐标系中的位置，获取所述监测设备的位置坐标数据，并根据所述空间坐标系和监测设备的位置坐标数据进行BIM建模，获得BIM模型，所述构建模块通过将模型实体面片化来对所述BIM模型进行优化，得到台站数字模型；通过所述台站数字模型根据所述输入信息对台站进行模拟运行，得到台站中心站接收到的监测设备的模拟信号强度，所述中心站接收到的监测设备的模拟信号强度为Qi，i为第i个监测设备，所述控制模块设置有预设模拟信号强度Q0，根据实际模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，包括：采集模块，用以采集用以布设台站中心站和若干与所述台站中心站进行数据通信的监测设备的待建区域的地形高度分布图，所述地形高度分布图包括地形高度极大值、地形高度中值和地形高度极小值；第一计算模块，用以计算所述待建区域的高度极差值和平整度，并根据预设评估条件确定所述待建区域布设台站的可行性；分割模块，与所述采集模块连接，用以从非平行的两个方向对待建区域进行分割，形成若干分割单元；第二计算模块，用以计算所述若干分割单元的平整度并根据预设约束条件确定所述待建区域布设台站中心站的可行性；第一确定单元，分别与所述采集模块和所述分割单元连接，用以根据所述分割单元与所述待建区域的几何中心的距离以及所述分割单元的平整度确定所述中心站的布设位置；第二确定单元，用以根据每个所述监测设备与所述中心站进行通信的信号覆盖距离确定所述监测设备的布设位置。2.根据权利要求1所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述第一计算模块包括高度极差值计算单元和平整度计算单元，所述高度极差值计算单元用以计算所述待建区域的高度极差值，所述平整度计算单元用以计算所述待建区域的平整度；所述高度极差值计算单元设置有第一计算公式ΔH1=H1
‑
H2，ΔH1为所述待建区域实际地形高度极差值，H1为所述待建区域地形高度极大值，H2为所述待建区域地形高度极小值；若k1
×
ΔH0≤ΔH1≤k2
×
ΔH0，则所述高度极差值计算单元确定在所述待建区域布设台站的高度可行性为可行，k1为第一预设系数，k2为第二预设系数，k1＜k2，ΔH0为第一预设地形高度极差值；若ΔH1＜k1
×
ΔH0或ΔH1＞k2
×
ΔH0，则所述高度极差值计算单元确定在所述待建区域布设台站的高度可行性为不可行；所述平整度计算单元设置有第二计算公式，P1为所述待建区域的实际地形平整度，H3为所述待建区域的地形高度中值；若P1≥P0，则所述平整度计算单元确定在所述待建区域布设台站的平整度可行性为可行，P0为第一预设地形平整度；若P1＜P0，则所述平整度计算单元确定在所述待建区域布设台站的平整度可行性为不可行。3.根据权利要求2所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述分割模块设置有第一分割方向和第二分割方向，所述第一分割方向与第二分割方向不平行；所述分割模块将所述待建区域按照第一分割方向均等分割为m份，所述分割模块将所述待建区域按照第二分割方向均等分割为n份，形成m
×
n个分割单元。4.根据权利要求3所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述第二计算模块设置有第三计算公式，0＜i≤m
×
n，Pi为第i个分割单元的实际地形平整度，Hi1为第i个分割单元的实际地形高度最高值，Hi2为第i个分割
单元的实际地形高度最低值，Hi3为第i个分割单元的实际地形高度中值；若Pi≥P0
´
，则所述第二计算模块确定第i个分割单元布设台站中心站的可行性为可行，P0
´
为第二预设地形平整度；若Pi＜P0
´
，则所述第二计算模块确定第i个分割单元布设台站中心站的可行性为不可行。5.根据权利要求4所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述第一确定单元设置有预设中心差值ΔZ0，设定第i个分割单元距所述台站建设区域的几何中心点的距离差值ΔZi=Ⅰi
‑Ⅰ
，所述第一确定单元根据ΔZi和ΔZ0的关系判定所述第i个分割单元是否作为台站中心备选位置；若ΔZi＞ΔZ0，则所述第一确定单元确定所述第i个分割单元不作为台站中心备选位置；若ΔZi≤ΔZ0，则所述第一确定单元确定所述第i个分割单元作为台站中心备选位置，且系统选择ΔZi最小且满足Pi≥P0
´
的第i个分割单元作为台站中心位置。6.根据权利要求5所述的基于BIM的全生命周期数字孪生系统，其特征在于，所述第二确定单元在所述第一确定单元确定台站中心位置时，以所述台站中心位置为坐标原点建立空间坐标系；所述第二确定单元设置有预设信号覆盖距离Lf0，所述第二确定单元根据需要安装的监测设备的实际信号覆盖距离Lf1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春平，钟建聪，
申请(专利权)人：泽恩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：