一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法、系统及存储介质与流程

本发明属于三维建模，具体涉及一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着经济高速发展，越来越多的桥梁不断建造建成。日益复杂的建桥环境和持续提高的建造标准，也对桥梁施工中的各个环节提出了更高的要求，加速桥梁施工向信息化、智能化转型已成必然趋势。数字孪生作为近年来的技术，已经被广泛应用至建筑设计和维护等领域，通过现实场景的数据建立虚拟模型，并将需要验证的数据输入虚拟模型中，从而通过模型的运行结果对现实世界可能发生的情况进行预测，从而帮助相关技术人员较为方便的设计和维护桥梁。

2、如中国专利申请“cn112699504a”公开了一种装配体物理数字孪生建模方法、装置、电子设备及介质，该方法首先生成零件装配面的几何分布误差曲面，建立零件的不包含几何分布误差曲面的理想模型，之后将几何分布误差曲面与理想模型集成以建立零件的几何分布误差集成模型，将几何分布误差集成模型在计算机上装配以建立几何数字孪生模型，以及对装配体的几何数字孪生模型添加物理条件以建立装配体的物理数字孪生模型。又例如中国专利申请“cn115935467a”公开了一种建筑能源数字孪生模型的构建方法及系统，该方法首先通过图纸导入工具，获取目标建筑图纸数据，通过可视化的2d图纸编辑工具和3d场景建模工具，对获取的目标建筑图纸数据进行三维建模，并确定实体中所包括的属性数据，之后基于可视化脚本编辑工具形成配置文件，对三维建模中的属性数据进行配置，最后基于预设的建筑渲染工具对配置完成后的建模建筑进行渲染，将渲染后的建模建筑进行格式转换，导出目标建筑的cad图纸。

3、然而，上述技术均是应用于模型设计过程中，在模型设计生成之后，若需要对模型进行变更，或者在某个部位新加入零件，则还需要在模型中寻找需要变更的模型，然后使用新设计的模型替换该模型，获取该模型进行组装，当模型较大时，其内部包含的零件也必然较多，在生成模型后需要替换或更改时，在其中再次寻找需要被替换的模型就会浪费设计人员较多的时间。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法、系统及存储介质，以解决上述背景技术中所提出的问题。

2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法，包括：

3、步骤s1：建立监控环境，在所述监控环境内建立基础模型，所述基础模型包括多个第一零件，每间隔预设的第一时长，获取所述监控环境内的操作数据，基于所述操作数据判断操作类型，所述操作类型包括第一类别和第二类别，若所述操作类型为第一类别，则执行步骤s3，若所述操作类型为第二类别，则执行步骤s2,其中，所述第一类别为在所述监控环境中生成新的所述第一零件，所述第二类别为更改所述基础模型中原有的所述第一零件；

4、步骤s2：定义新生成的所述第一零件为第二零件，判断所述基础模型中是否存在与所述第二零件相匹配的所述第一零件，若不存在与所述第二零件匹配的所述第一零件，则生成第一警告；

5、步骤s3：分析所述基础模型并生成零件拓扑图，基于所述零件拓扑图生成第一表格和第二表格，所述第一表格包括所述第一零件之间的连接关系，所述第二表格包括所述第一零件及其对应的子部件，以及针对每个所述子部件设置的多个数值；

6、步骤s4：将所述基础模型中被更改的所述第一零件、或者与所述第二零件匹配的所述第一零件定义为第三零件，基于所述第一表格和所述第二表格计算所述第三零件的惩罚值，若所述惩罚值大于等于预设的第一阈值，则生成第二警告。

7、进一步的，所述步骤s2中，获取与所述第二零件相匹配的所述第一零件包括以下步骤：

8、获取所述第一零件和所述第二零件各个侧面和凹槽的轮廓形状与尺寸，筛选与所述第二零件存在轮廓形状相同且尺寸一致的所述第一零件，定义为第一筛选结果，获取所述第一筛选结果中所述第一零件各个轮廓形状中轴线之间的第一距离，所述第二零件中各个轮廓形状中轴线之间的第二距离，若存在所述第一距离的数值与所述第二距离相等，则将对应的所述第一零件抽取并将其划分为第二筛选结果；

9、基于轮廓形状、尺寸和轮廓间中轴线的距离将所述第二零件分别与所述第二筛选结果中各个所述第一零件装配，获得多个装配结果，计算各个所述装配结果中所述第一零件与所述第二零件的接触面积，将其中接触面积最大对应的所述第一零件设定为与所述第二零件相匹配。

10、进一步的，基于以下步骤获取侧面和凹槽的轮廓形状：

11、将所述第一零件和所述第二零件拆分为多个立方体，将位于所述第一零件和所述第二零件表面的所述立方体顶点设定为第一表面点，依次对所有所述第一表面点编号，获取第一个编号的所述第一表面点，以所述第一表面点为圆心，获取距离其半径为第三距离的其它所述第一表面点，定义为第二表面点，计算所述第一表面点至各个所述第二表面点的方向矢量，综合计算所述方向矢量获得总矢量，计算所述总矢量的模，若计算出的模大于预设的第二阈值，则将第一个编号的所述第一表面点定义为第三表面点，继续选取第二个编号的所述第一表面点，重复本步骤进行计算，直至完成最后一个编号的计算，依次将距离小于第三阈值的所述第三表面点相互连接，获得各个侧面和凹槽的轮廓形状。

12、进一步的，所述步骤s4中，生成所述第一表格和所述第二表格包括以下步骤：

13、基于每个所述第一零件生成第一节点，获取每个所述第一零件包含的所述子部件，所述子部件包括所述第一零件的实体面和凹槽面，基于所述子部件生成第二节点，并将所述第二节点绘制于所述第一节点内，若两个所述子部件相接触，则使用指示影响线将两个所述第二节点相互连接，以获得所述零件拓扑图；

14、生成所述第一表格，定位所述零件拓扑图中的所述指示影响线，将通过同一条所述指示影响线连接的所述第二节点名称对应填入至所述第一表格中，建立所述第二表格，将所述第一节点及对应包括的所述第二节点填入至所述第二表格中，同时设置每个所述第二节点的第一数值和第二数值。

15、进一步的，基于所述第一表格和所述第二表格计算所述惩罚值包括以下步骤：

16、所述第一数值包括成本，所述第二数值包括工时，基于第一公式计算所述第三零件的所述惩罚值 α，所述第一公式为：，其中，所述第二节点更改后，对应存在m个所述第二节点被影响，则 β n为其中第n个所述第二节点的所述第一数值，为其中第n个所述第二节点的所述第二数值， λ1和 λ2分别为第一权重和第二权重。

17、本发明还提供了一种基于数字孪生的桥梁建模更新系统，该系统用于实现上述所述的一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法，该系统主要包括：

18、监控模块，用于建立监控环境，并在所述监控环境内建立基础模型，所述基础模型包括多个第一零件，每间隔预设的第一时长，获取所述监控环境内的操作数据，基于所述操作数据判断操作类型，所述操作类型包括第一类别和第二类别，若所述操作类型为第一类别，则执行步骤s3，若所述操作类型为第二类别，则执行步骤s2,其中，所述第一类别为在所述监控环境中生成新的所述第一零件，所述第二类别为更改所述基础模型中原有的所述第一零件；

19、匹配模块，定义新生成的所述第一零件为第二零件，所述匹配模块判断所述基础模型中是否存在与所述第二零件相匹配的所述第一零件，若不存在与所述第二零件匹配的所述第一零件，则生成第一警告；

20、分析模块，用于分析所述基础模型并生成零件拓扑图，基于所述零件拓扑图生成第一表格和第二表格，所述第一表格包括所述第一零件之间的连接关系，所述第二表格包括所述第一零件及其对应的子部件，以及针对每个所述子部件设置的多个数值，

21、计算模块，将所述基础模型中被更改的所述第一零件、或者与所述第二零件匹配的所述第一零件定义为第三零件，所述计算模块基于所述第一表格和所述第二表格计算所述第三零件的惩罚值，若所述惩罚值大于等于预设的第一阈值，则生成第二警告。

22、本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序指令，其中，在所述程序指令运行时控制所述计算机存储介质所在设备执行上述所述的一种基于数字孪生的桥梁建模更新方法。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

24、本发明首先通过建立监控环境并在其内建立基础模型，对其内的操作数据进行监控，从而获取在第一时长内设计人员对基础模型的操作类型，进而可以根据操作类型判断对基础模型的更改情况，若通过建立新的零件对基础模型进行更改，则通过零件的形状和尺寸，在基础模型内匹配与其对应的第三零件，从而便于设计人员直接进行修改或替换，若不存在匹配的第三零件，还会生成第一警告，从而提醒设计人员检查新零件的尺寸。

25、本发明通过建立零件拓扑图、第一表格和第二表格对基础模型的修改操作进行评价，其中，零件拓扑图及第一表格可以向设计人员展现基础模型内各个第一零件之间的连接关系，并且通过第二表格可以计算被修改第一零件的惩罚值，若对基础模型内的某个第一零件进行修改，会影响较多的其它零件，就会使得计算出该零件的惩罚值较高，从而提醒设计人员慎重修改该零件。