本發(fā)明涉及數(shù)字孿生系統(tǒng)，特別涉及一種構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法和數(shù)字孿生系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在建筑能源數(shù)字孿生系統(tǒng)中，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、消防管道系統(tǒng)等的能源系統(tǒng)，其由各種建筑空間、設(shè)備、管線、末端設(shè)施組成一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，存在開發(fā)，維護(hù)難度高，難以應(yīng)用部署的問題。

2、傳統(tǒng)的數(shù)字孿生系統(tǒng)模型一般基于外部3d引擎直接開發(fā)，雖然這種方法能夠創(chuàng)建高度逼真的虛擬環(huán)境，但通常需要深厚的編程能力和對引擎的深入理解，導(dǎo)致開發(fā)周期長、成本高。此外，外部引擎的定制性和靈活性有限，難以滿足特定能源管理系統(tǒng)的復(fù)雜需求。

3、又或是通過外部3d編輯軟件建模，如revit、3dmax等工具雖然能夠創(chuàng)建精細(xì)的3d模型，但模型體積大、細(xì)節(jié)多，導(dǎo)致后期在數(shù)字孿生系統(tǒng)中加載和渲染時(shí)性能低下。此外，這些模型往往缺乏與物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互能力，需要額外的開發(fā)工作來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新和同步。

4、此外，隨著物理系統(tǒng)的運(yùn)行，數(shù)據(jù)會不斷產(chǎn)生和變化。如何在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)虛擬模型與物理系統(tǒng)的準(zhǔn)確同步，是一個(gè)技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法和數(shù)字孿生系統(tǒng)，結(jié)合了參數(shù)化建模、基于規(guī)則的建模以及模板化建模的優(yōu)勢，極大地提升了設(shè)備模型構(gòu)建的自動化程度和準(zhǔn)確性。從而解決了現(xiàn)有數(shù)字孿生系統(tǒng)開發(fā)周期長、成本高、模型體量大的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法，包括：

4、獲取cad圖紙，并對cad圖紙進(jìn)行預(yù)處理，以將cad圖紙對應(yīng)的二維模型顯示在3d空間中；

5、在二維模型上，確定要創(chuàng)建的三維模型的模型圖層和模型對象；

6、確定每個(gè)模型對象在二維平面上的位置信息、垂直方向上的位置信息以及自身的高度信息，以確定三維模型在3d空間中的三維坐標(biāo)；

7、確定三維模型的類型，從預(yù)設(shè)模型資源庫中選取相應(yīng)的預(yù)制體模型；

8、為每個(gè)模型對象創(chuàng)建一個(gè)預(yù)制體模型的實(shí)例，并根據(jù)計(jì)算出的三維坐標(biāo)確定每個(gè)實(shí)例在3d空間中的位置，以得到三維模型。

9、可選地，對cad圖紙進(jìn)行預(yù)處理，以將cad圖紙對應(yīng)的二維模型顯示在3d空間中，包括：

10、使用dwg格式解析腳本對dwg格式圖紙進(jìn)行解析，提取圖紙中的繪制對象及其屬性信息，屬性信息包括坐標(biāo)信息、尺寸信息和圖層信息；

11、將提取的繪制對象按照數(shù)據(jù)類型和圖層信息分類存儲到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；

12、遍歷存儲的繪制對象，根據(jù)繪制對象的數(shù)據(jù)類型和屬性信息在3d空間中創(chuàng)建相應(yīng)的圖形元素，得到二維模型。

13、可選地，在二維模型上，確定要創(chuàng)建的三維模型的模型圖層和模型對象，包括：

14、當(dāng)二維模型中的圖例線條被選定時(shí)，識別被選定的圖例線條的名稱和所屬的圖層名稱；

15、遍歷選定的圖層，篩選出與選定的圖例線條名稱相匹配的所有圖例線條，得到模型對象。

16、可選地，將提取的繪制對象按照數(shù)據(jù)類型和圖層信息分類存儲到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，包括：

17、將解析出的繪制對象按照所屬數(shù)據(jù)類型和圖層創(chuàng)建實(shí)例，所述實(shí)例中存放插入點(diǎn)坐標(biāo)、起止點(diǎn)坐標(biāo)或文本內(nèi)容，并將所述實(shí)例存儲到對應(yīng)類型的數(shù)據(jù)表中；

18、數(shù)據(jù)類型包括以下任一項(xiàng)或其組合：插入塊、直線、曲線、文本、圓形、橢圓、圖像。

19、可選地，確定每個(gè)模型對象自身的高度信息，包括：

20、接收用戶輸入的模型對象在垂直方向上的高度值，或根據(jù)預(yù)制體模型與模型對象在垂直方向上的高度值的關(guān)聯(lián)關(guān)系自動生成相應(yīng)的高度值。

21、可選地，該方法還包括：

22、從二維模型中，提取出與模型對象相關(guān)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；

23、計(jì)算提取的每個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的與模型對象的距離；

24、從計(jì)算出的距離中找到最小距離，并將最小距離對應(yīng)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)與模型對象進(jìn)行綁定。

25、可選地，該方法還包括：

26、獲取三維模型的卡片類型；

27、從卡片資源庫中選取與卡片類型對應(yīng)的卡片模版和卡片id，并將卡片id與模型對象進(jìn)行綁定；

28、當(dāng)建筑設(shè)備運(yùn)行時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的事件確認(rèn)所述模型對象的卡片id屬性是否顯示和/或隱藏；

29、當(dāng)檢測結(jié)果為顯示時(shí)，則顯示相應(yīng)的卡片信息。

30、可選地，該方法還包括：

31、為三維模型配置一個(gè)動態(tài)數(shù)據(jù)id，動態(tài)數(shù)據(jù)id用于從數(shù)據(jù)源中檢索對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，其中數(shù)據(jù)源為建筑設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

32、將動態(tài)數(shù)據(jù)id與三維模型的卡片對象進(jìn)行綁定，以將檢索到的數(shù)據(jù)值顯示在卡片上。

33、本發(fā)明第二方面提供了一種數(shù)字孿生系統(tǒng)，用于構(gòu)建建筑設(shè)備的三維模型，包括：

34、圖紙預(yù)處理模塊，用于獲取cad圖紙，并對cad圖紙進(jìn)行預(yù)處理，以將cad圖紙對應(yīng)的二維模型顯示在3d空間中；

35、模型創(chuàng)建模塊，用于在二維模型上，確定要創(chuàng)建的三維模型的模型圖層和模型對象；

36、模型創(chuàng)建模塊，還用于確定每個(gè)模型對象在二維平面上的位置信息、垂直方向上的位置信息以及自身的高度信息，以確定三維模型在3d空間中的三維坐標(biāo)；

37、模型創(chuàng)建模塊，還用于確定三維模型的類型，從預(yù)設(shè)模型資源庫中選取相應(yīng)的預(yù)制體模型；為每個(gè)模型對象創(chuàng)建一個(gè)預(yù)制體模型的實(shí)例，并根據(jù)計(jì)算出的三維坐標(biāo)確定每個(gè)實(shí)例在3d空間中的位置，以得到三維模型。

38、可選地，該系統(tǒng)還包括：

39、標(biāo)簽處理模塊，用于從二維模型中，提取出與模型對象相關(guān)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；計(jì)算提取的每個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的與模型對象的距離；從計(jì)算出的距離中找到最小距離，并將最小距離對應(yīng)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)與模型對象進(jìn)行綁定。

40、可選地，該系統(tǒng)還包括：

41、卡片處理模塊，用于當(dāng)卡片類型被選定時(shí)，根據(jù)選定的卡片類型，從預(yù)設(shè)卡片資源庫中選取對應(yīng)的卡片模版和卡片id，并將卡片id與模型對象進(jìn)行綁定；當(dāng)建筑設(shè)備運(yùn)行時(shí)，檢測每個(gè)模型對象的卡片id屬性；當(dāng)卡片id屬性存在且有效時(shí)，則顯示相應(yīng)的卡片信息。

42、可選地，該系統(tǒng)還包括：

43、數(shù)據(jù)源處理模塊，用于為每個(gè)3d設(shè)備配置一個(gè)動態(tài)數(shù)據(jù)id，動態(tài)數(shù)據(jù)id用于從數(shù)據(jù)源中檢索對應(yīng)的數(shù)據(jù)值；將動態(tài)數(shù)據(jù)id與3d設(shè)備的卡片對象進(jìn)行綁定，以將檢索到的數(shù)據(jù)值顯示在卡片上。

44、本發(fā)明提供的構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法和數(shù)字孿生系統(tǒng)，結(jié)合了參數(shù)化建模、基于規(guī)則的建模以及模板化建模的優(yōu)勢，極大地提升了設(shè)備模型構(gòu)建的自動化程度和準(zhǔn)確性。通過定義圖層模型和參數(shù)信息規(guī)則，系統(tǒng)能夠自動解析cad圖紙中的設(shè)備信息，并依據(jù)用戶配置的規(guī)則批量生成三維設(shè)備模型。這一過程大大減少了人工建模的時(shí)間和成本，同時(shí)降低了人為錯(cuò)誤的可能性。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述cad圖紙進(jìn)行預(yù)處理，以將所述cad圖紙對應(yīng)的二維模型顯示在3d空間中，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將提取的繪制對象按照數(shù)據(jù)類型和圖層信息分類存儲到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述二維模型上，確定要創(chuàng)建的三維模型的模型圖層和模型對象，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定每個(gè)模型對象自身的高度信息，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括：

9.一種數(shù)字孿生系統(tǒng)，用于構(gòu)建建筑設(shè)備的三維模型，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)字孿生系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種構(gòu)建建筑設(shè)備三維模型的方法和數(shù)字孿生系統(tǒng)，方法包括：獲取CAD圖紙，并對CAD圖紙進(jìn)行預(yù)處理，以將CAD圖紙對應(yīng)的二維模型顯示在3D空間中；在二維模型上，確定要創(chuàng)建的三維模型的模型圖層和模型對象；確定每個(gè)模型對象在二維平面上的位置信息、垂直方向上的位置信息以及自身的高度信息，以確定三維模型在3D空間中的三維坐標(biāo)；確定三維模型的類型，從預(yù)設(shè)模型資源庫中選取相應(yīng)的預(yù)制體模型；為每個(gè)模型對象創(chuàng)建一個(gè)預(yù)制體模型的實(shí)例，并根據(jù)計(jì)算出的三維坐標(biāo)確定每個(gè)實(shí)例在3D空間中的位置，以得到三維模型。本發(fā)明提供的方法，基于CAD圖紙自動識別圖層數(shù)據(jù)并自動生成設(shè)備模型的三維模型，有效提高開發(fā)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉龍豹,王子鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中瑞恒（北京）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10