【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机仿真，更具体地说，本专利技术涉及一种水工结构数字孪生模型的建立方法及系统。
技术介绍
1、数字孪生是充分利用基于数学模型、传感器更新、大数据、机器学习、概率分析等方法，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，实现结构和虚拟模型的完整映射，从而完成对仿真对象全生命周期管理的技术。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生技术的关键是创建应用对象的数字孪生模型，即物理实体、虚拟实体及二者间的连接。如何根据检测设备、传感器、大数据等多种手段掌握的实体结构物理参数准确的创建出能够精确反应结构特性的数字模型，同时，可以使模型根据结构的运行状况，及时调整相应参数，保持与实体模型运行状态一致，是数字孪生模型要解决的难题。
2、现有的水工结构利用数字孪生大多是用于预测探究整体结构强度，很少涉及水坝的建设中的动态监控，而水工大坝的修建往往间隔时期很长，可能存在一些人为或自然因素导致的瑕疵，且在此建造期间往往难以对其进度及其建造工艺进行精准监控。因此，本专利技术提出了一种水工结构数字孪生模型的建立方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种水工结构数字孪生模型的建立方法及系统，通过对建设过程中水工结构进行动态更新比对测试，能够对水工结构的进度及其建造工艺进行精准监控，从而保证水工结构的建设顺利，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现
3、一种水工结构数字孪生模型的建立系统，包括数据采集模块、数据传输模块以及数据处理模块与数据存储模块；
4、所述数据采集模块，用于获取施工场地上的人员、机器、环境信息与水工结构的施工完成部位，并将这些数据发送至数据传输模块；
5、所述数据传输模块，用于接收数据采集模块发送的物理实体数据，并将其发送给数据处理模块；
6、所述数据处理模块，用于确定数据传输模块发送的各类物理实体数据属性，并根据其构建数字孪生模型；
7、所述数据存储模块，用于存储数字孪生模型的各模型数据。
8、在一个优选地实施方式中，所述数据采集模块采集的人员包括施工场地上的人员包括建筑工人、工程师、管理人员，所述数据采集模块采集的机器包括施工场地上的机器，所述数据采集模块采集的施工场地上的环境信息包括地理环境与气候环境。
9、在一个优选地实施方式中，所述数据处理模块包括数据抽象单元与数据比对单元；
10、所述数据抽象单元，用于将数据传输模块发送的物理实体数据抽象出静态常量数据和动态变量数据，并根据其构建数字孪生模型；
11、所述数据比对单元，用于将数据抽象单元构建的数字孪生模型与数据存储模块内存储的数据存储模块进行比对，确定数据抽象单元构建的数字孪生模型与数据存储模块内存储的数据存储模块二者之间差异。
12、在一个优选地实施方式中，所述数据处理模块还包括定时单元，用于设定时间重新开始数字孪生建模。
13、一种水工结构数字孪生模型的建立方法，依托于上述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，包括如下步骤：
14、步骤s10，获取施工场地上的人员、机器、环境信息与水工结构的施工完成部位，并将这些数据发送至数据传输模块；
15、步骤s20，通过数据抽象单元将数据传输模块发送的物理实体数据抽象出静态常量数据和动态变量数据，并根据其构建数字孪生模型；
16、步骤s30，通过数据比对单元将数据抽象单元构建的特征模型数据，通过链式对比算法与数据存储模块内存储的特征模型数据进行数据链的相似度对比；
17、步骤s40，确定水工结构是否由异常以及确定施工工期是否进展顺利。
18、在一个优选地实施方式中，在步骤s20中，在数据抽象单元构建数字孪生模型时，将水工结构数字孪生体在虚拟空间下的坐标、旋转角度的变换进行耦合；具体如下：在虚拟空间的坐标系下，设水工结构数字孪生体的当前坐标为 p(x,y,z)，齐次变换后为 p′ (x′,y′,z′)，则 p 与 p′之间的变换矩阵为：
19、
20、其中，t表示平移矩阵：
21、
22、其中，tx，ty，tz 分别表示车辆在 x,y,z 三个坐标轴方向上的平移分量旋转矩阵
23、r 在 x,y,z 轴上的旋转角度可以由 rx，ry，rz 表示，且具有如下关系：
24、
25、绕 x 轴旋转角度为 α 的旋转矩阵 rx 为：
26、
27、绕 y 轴旋转角度为 β 的旋转矩阵 ry 为：
28、
29、绕 z 轴旋转角度为 γ 的旋转矩阵 rz 为：
30、。
31、在一个优选地实施方式中，在步骤s40中；
32、对于确定施工工期是否进展顺利时，把数据采集模块采集的人员标定为per，采集的机器标定为ma，则根据公式：
33、
34、获取建筑速度系数v，式中、分别为施工场地人员以及采集的机器的预设比例系数，且；
35、设建筑速度系数标准阈值为vv，则当建筑速度系数v小于标准阈值vv时，则施工工期进展不顺利。
36、在一个优选地实施方式中，在步骤s40中，在确定水工结构是否由异常通过比对水工结构差异时，比对其建造是否有异常。
37、本专利技术一种水工结构数字孪生模型的建立方法及系统的技术效果和优点：
38、1、本专利技术通过建设过程中水工结构进行动态更新比对测试，能够对水工结构的进度及其建造工艺进行精准监控，从而保证水工结构的建设顺利。
39、2、本专利技术通过采集施工场地人员以及机器信息并进行选地定向评估分析，利用公式化的处理、归一化的分析以及信号整合输出的方式，对施工场地建筑速度进行准确的分析，据此判断施工日期是否由延误风险。
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1.一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据传输模块以及数据处理模块与数据存储模块；
2.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据采集模块采集的人员包括施工场地上的人员包括建筑工人、工程师、管理人员，所述数据采集模块采集的机器包括施工场地上的机器，所述数据采集模块采集的施工场地上的环境信息包括地理环境与气候环境。
3.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据抽象单元与数据比对单元；
4.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括定时单元，用于设定时间重新开始数字孪生建模。
5.一种水工结构数字孪生模型的建立方法，依托于上述权利要求1-4任一项所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种水工结构数字孪生模型的建立方法，其特征在于：在步骤S20中，在数据抽象单元构建数字孪生模型时，将水工结构数字孪生体在虚拟空
7.根据权利要求5所述的一种水工结构数字孪生模型的建立方法，其特征在于：在步骤S40中；
8.根据权利要求5所述的一种水工结构数字孪生模型的建立方法，其特征在于：在步骤S40中，在确定水工结构是否由异常通过比对水工结构差异时，比对其建造是否有异常。
...【技术特征摘要】
1.一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据传输模块以及数据处理模块与数据存储模块；
2.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据采集模块采集的人员包括施工场地上的人员包括建筑工人、工程师、管理人员，所述数据采集模块采集的机器包括施工场地上的机器，所述数据采集模块采集的施工场地上的环境信息包括地理环境与气候环境。
3.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据抽象单元与数据比对单元；
4.根据权利要求1所述的一种水工结构数字孪生模型的建立系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括定时单元，用于设定时间重新开始数字孪生建模。
5.一种水工结构数字孪生模型的建立方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈杏黎，杨俊，张龙，吕志峰，谢罗峰，窦超银，
申请(专利权)人：江苏航运职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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