本發(fā)明屬于數(shù)字孿生，具體涉及一種基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺。

背景技術(shù)：

1、在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展中，對交通數(shù)字化提出了更高的要求。根據(jù)交通運輸部《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》指示，未來建設(shè)“以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素和核心驅(qū)動”和“促進物理和虛擬空間的交通運輸活動不斷融合、交互作用的現(xiàn)代交通運輸體系”。同時，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021～2035年)》中重點提到，中國在未來將加快道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造，鼓勵建設(shè)數(shù)字交通系統(tǒng)和云上平臺，打造智能網(wǎng)聯(lián)核心競爭力與新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)。由此，打造數(shù)字化車路云一體化協(xié)同平臺將是未來智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展的重要方向。

2、隨著5g、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)蓬勃發(fā)展，其通過在虛擬空間對現(xiàn)實世界實時映射，將現(xiàn)實問題在虛擬空間內(nèi)預(yù)測優(yōu)化并反饋，具有以虛控實和實時迭代的特點，成為構(gòu)建數(shù)字化智能網(wǎng)聯(lián)平臺的重要技術(shù)手段。

3、然而，傳統(tǒng)基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)平臺存在很多缺陷：1)多數(shù)平臺側(cè)重于數(shù)據(jù)可視化，缺少對實際交通問題的優(yōu)化反饋機制。2)數(shù)據(jù)精細化管理不足和實時數(shù)據(jù)可視化效果較差。因此，需要對傳統(tǒng)基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)平臺進行優(yōu)化改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺存在的優(yōu)化反饋機制不完善、數(shù)據(jù)精細化管理不足和實時數(shù)據(jù)可視化效果較差問題，提供一種基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺，該平臺相較于常見數(shù)字孿生可視化平臺，不僅創(chuàng)新性的將原本分散的多元數(shù)據(jù)整合到應(yīng)用層，增強了系統(tǒng)的簡潔性和可讀性，還針對該平臺智慧運營設(shè)計管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮數(shù)字孿生技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用的優(yōu)勢，使數(shù)字孿生平臺易于管理、動態(tài)高效、靈活擴展。

2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺，該平臺架構(gòu)劃分為依次相連的物理層、數(shù)據(jù)層、孿生層、功能層和應(yīng)用層，其中：

4、所述物理層和數(shù)據(jù)層用于針對現(xiàn)實道路中的車輛、交通燈和車流信息進行實時數(shù)據(jù)采集功能，并經(jīng)過數(shù)據(jù)層對數(shù)據(jù)進行分類和規(guī)范化處理，為數(shù)字孿生平臺的運作提供數(shù)據(jù)支持；

5、所述孿生層和功能層是構(gòu)建數(shù)字孿生平臺的核心，用于承擔著對現(xiàn)實世界從全生命周期和全過程的角度實時映射的任務(wù)；同時用于對數(shù)據(jù)進一步發(fā)掘，對存在的問題進行診斷分析，反饋優(yōu)化功能通過智能算法進行推演并生成反饋優(yōu)化信息；

6、所述應(yīng)用層用于通過部署在web端的數(shù)字孿生可視化界面和平臺管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)精細化管理，對信息進行匯總生成可視化報表、數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)管、車路協(xié)同和后臺管理。

7、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述反饋優(yōu)化功能通過部署在功能層的智能算法實現(xiàn)，算法實時檢測孿生層中車輛和交通設(shè)施的實時狀態(tài)，預(yù)測發(fā)生的潛在問題；在優(yōu)化反饋實現(xiàn)方式上，相較于傳統(tǒng)的通過程序編輯的實現(xiàn)方式，本發(fā)明配有平臺管理系統(tǒng)，通過可視化操作即可實現(xiàn)不同的反饋功能，易于操作和實現(xiàn)。

8、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述實時數(shù)據(jù)采集功能和反饋優(yōu)化功能中使用5g通信技術(shù)，具備與主流5g-cv2x車載設(shè)備通信能力。

9、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述可視化界面包括實時動畫、功能選項和可視化報表；所述可視化界面用于準確顯示區(qū)域內(nèi)交通狀況。

10、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述平臺管理系統(tǒng)為數(shù)字孿生平臺智慧運維的重要組成部分，用于使數(shù)字孿生平臺易于管理、動態(tài)高效、靈活擴展；所述平臺管理系統(tǒng)具有三大功能模塊：數(shù)字孿生模型管理功能模塊、人員管理功能模塊、消息管理功能模塊。

11、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述數(shù)字孿生模型管理功能模塊支持對數(shù)字模型參數(shù)設(shè)定，如車輛車速、油量、胎壓等參數(shù)的刪減；當新模型接入時，通信協(xié)議設(shè)置和模型類型添加可在管理系統(tǒng)中添加或刪除指定通信協(xié)議和3d模型以實現(xiàn)聯(lián)動；為實現(xiàn)不同反饋功能，所述數(shù)字孿生模型管理功能模塊支持編輯數(shù)字模型的反饋參數(shù)，如反饋車輛建議車速、交通燈指導(dǎo)相位等；所述數(shù)字孿生模型管理功能模塊能夠進一步提高數(shù)字孿生平臺的靈活性和冗余性。

12、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述人員管理功能模塊用于方便對工作人員、授權(quán)單位及運營單位人員管理，旨在提高數(shù)字孿生平臺的信息安全性及對內(nèi)外部人員進行精準管理。

13、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，所述消息管理功能模塊包含設(shè)備的警告信息、車輛狀態(tài)追蹤、接入設(shè)備類型和數(shù)量統(tǒng)計，所述消息管理功能模塊以圖表的形式對信息進行實時顯示，用于降低數(shù)據(jù)分散度。

14、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，為了更充分實現(xiàn)數(shù)據(jù)精細化管理，所述平臺管理系統(tǒng)將不同數(shù)據(jù)與對象一一對應(yīng)，實現(xiàn)以車輛和路測設(shè)備為對象的數(shù)據(jù)管理模式，增強平臺的可操作性，降低操作人員管理難度。

15、進一步地，上述基于數(shù)字孿生的智能網(wǎng)聯(lián)平臺中，在數(shù)字孿生技術(shù)的實現(xiàn)框架中建立統(tǒng)一通信協(xié)議，可靠的通信使各層次之間能夠進行緊密的數(shù)據(jù)交互；所述數(shù)字孿生技術(shù)的實現(xiàn)框架中采用socket、輕量級消息傳遞協(xié)議mqtt，以及簡潔的cjson數(shù)據(jù)格式進行信息編碼；所述輕量級消息傳遞協(xié)議mqtt協(xié)議憑借其設(shè)計上的簡約性質(zhì)和數(shù)據(jù)包頭較小的特性，使數(shù)字孿生平臺在帶寬受限、網(wǎng)絡(luò)延遲高的環(huán)境中表現(xiàn)出高效的通信性能，確保數(shù)字孿生平臺能夠?qū)崟r映射現(xiàn)實交通問題。

16、本發(fā)明的有益效果是：

17、1、具備優(yōu)化反饋機制，且實現(xiàn)方式簡單

18、本發(fā)明支持對車輛行駛數(shù)據(jù)和路測設(shè)備實時數(shù)據(jù)進行分析優(yōu)化，如利用優(yōu)化反饋功能動態(tài)調(diào)整建議車速和交通燈相位；同時支持對區(qū)域內(nèi)車輛之間的距離、速度差、相對位置實時檢測，實現(xiàn)對危險駕駛行為的監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)計，以可視化報表的形式反饋給管理人員；在優(yōu)化反饋實現(xiàn)方式上，相較于傳統(tǒng)的通過程序編輯的實現(xiàn)方式，本發(fā)明配有平臺管理系統(tǒng)，通過可視化操作即可實現(xiàn)不同的反饋功能，有效降低了實現(xiàn)難度。

19、2、數(shù)據(jù)管理精細化，可擴展性強

20、本發(fā)明將原本分散的多元數(shù)據(jù)整合到應(yīng)用層，數(shù)字孿生可視化界面擁有豐富的顯示組件，支持全域總覽、詳細安全態(tài)勢、區(qū)域內(nèi)任意車輛實時追蹤等功能；通過平臺管理系統(tǒng)構(gòu)建以車輛和路測設(shè)備為對象的數(shù)據(jù)管理模式，實現(xiàn)了不同數(shù)據(jù)與對象一一對應(yīng)，進一步增強了數(shù)據(jù)精細化管理程度；本發(fā)明中平臺管理系統(tǒng)具備數(shù)字孿生模型管理功能，支持數(shù)字模型參數(shù)設(shè)定、添加或刪除數(shù)字化模型等，使平臺具備較強的擴展性。

21、3、實時數(shù)據(jù)可視化效果較好

22、本發(fā)明架構(gòu)支持5g通信，可與現(xiàn)在主流的5g-cv2x車載設(shè)備相融合；廣泛地應(yīng)用socket、輕量級消息傳遞協(xié)議mqtt，以及簡潔的cjson數(shù)據(jù)格式進行信息編碼，使數(shù)字孿生平臺在帶寬受限、網(wǎng)絡(luò)延遲高的環(huán)境中表現(xiàn)出高效的通信性能；數(shù)字孿生可視化界面和平臺管理系統(tǒng)擁有內(nèi)容豐富地可視化界面，不僅實現(xiàn)了對物理世界中真實映射，還盡可能將相關(guān)操作實現(xiàn)可視化操作；因此本發(fā)明具備較好地實時數(shù)據(jù)可視化效果。

23、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上的所有優(yōu)點。