一种基于数字孪生模型的监管方法、装置、设备及介质与流程

本说明书涉及数字孪生，尤其涉及一种基于数字孪生模型的监管方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、数字孪生利用数字技术和传感器技术，模拟真实世界系统的物理、化学和机械过程，实现数字化仿真和优化。其目的是提高产品研发、制造、测试和维护的效率和可靠性，同时减少物理试验和测试的时间、成本和资源消耗。数字孪生模型指的是在数字世界中创建的实时仿真模型，用于模拟和优化物理世界中的对象或系统运行情况。数字孪生技术可广泛应用于工业、城市、物流等多个领域，提高人类的工作效率。目前，数字孪生已在汽车、航空航天、电力和工业生产等领域得到广泛应用。数字孪生模型精度和效果的关键是传感器反馈数据的准确性、实时性以及协调性，以及高精度、高性能数据处理和加载。传感器能够返回的数据精确度越高，数字孪生系统的仿真性就越强、仿真状态越精准、仿真效果越卓越。

2、传统的基于数字孪生模型进行监管时，数字孪生模型构建方法主要依靠物理试验、实验测量、计算机仿真、人工分析和经验模型等手段，基于这些方法进行建模时对于现有多源异构数据的采集较为困难也就是试验数据收集难度大且可靠性较低，此外由于数据采集与数据建模加载的速度不一致因此可能导致建模时间长且成本较高等问题，并且当前针对单一工作状态的模型，也难以实现全面监测、实时预测和快速反应的要求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于数字孪生模型的监管方法、装置、设备及介质。

2、本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：

3、本说明书一个或多个实施例提供一基于数字孪生模型的监管方法，方法包括：

4、响应于数字孪生模型的构建指令，将预置数据加载模块中的轮廓数据基于双队列缓冲结构中的静态数据队列上传到预置模型构建模块；

5、通过所述预置模型构建模块对所述轮廓数据进行数据处理，获得处理后的轮廓数据，并基于所述处理后的轮廓数据构建初始数字孪生模型；

6、基于预置通讯连接模块将所述数字孪生模型与对应的物理系统进行连接，以实时获取所述物理系统的状态数据，并基于所述状态数据更新所述初始数字孪生模型获得数字孪生模型；

7、基于状态数据队列将所述数字孪生模型的模型状态，上传到所述数字孪生模型所对应的软件服务模块，以获取与所述数字孪生模型相对应的预测结果，并基于所述预测结果对所述物理系统进行远程监管。

8、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，将预置数据加载模块中的轮廓数据基于双队列缓冲结构中的静态数据队列上传到预置模型构建模块，具体包括：

9、若确定接收到所述数字孪生模型的构建指令，则基于所述构建指令确定所述数字孪生模型所对应的设备集合；

10、确定所述设备集合中各设备的设备分组，以基于各所述设备分组所对应的模型数据加载控制器生成各设备的加载指令；

11、基于所述加载指令获取各所述设备在双队列缓冲结构中的静态数据队列，以基于所述静态数据队列将各所述设备的轮廓数据上传到预置模型构建模块；其中，所述双队列缓冲结构由静态数据队列与状态数据队列构成。

12、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，确定所述设备集合中各设备的设备分组，以基于各所述设备分组所对应的模型数据加载控制器生成各设备的加载指令，具体包括：

13、获取所述设备集合与各所述设备的时序状态数据集合；其中，所述设备集合为u、所述时序状态数据集合为i；

14、基于预设时间间隔将各所述设备与对应的设备进行分组关联，以获得各所述设备所对应的初始分组设备；其中，所述初始分组设备所对应的集合为是设备u所属的第t个设备分组，由设备状态序列组成，其中是设备u在第t个设备分组中消费的第p个时序状态数据，nu,t是设备分组中时序状态数据的数量；

15、基于所述时序状态数据集合确定所述设备所对应的下一时序状态数据，以基于所述下一时序状态数据对所述初始设备分组进行更新获得当前设备分组；

16、基于各所述设备分组所对应的模型数据加载控制器确定各所述设备分组的加载参数，基于所述加载参数生成各所述设备的加载指令。

17、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，通过所述预置模型构建模块对所述轮廓数据进行数据处理，获得处理后的轮廓数据，具体包括：

18、通过所述预置模型构建模型对所述轮廓数据中的冗余数据进行数据清洗，获得第一轮廓数据；其中，所述冗余数据包括：错误数据、重复数据；

19、对所述第一轮廓数据中对应的特征数据进行提取，获得第二轮廓数据；

20、根据所述数字孪生模型的数据格式对所述第二轮廓数据进行数据转换，获得处理后的轮廓数据。

21、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于所述处理后的轮廓数据构建初始数字孪生模型，具体包括：

22、基于预置数学方程对所述处理后的轮廓数据进行处理，获得初始数字孪生模型所对应的方程描述；

23、对比所述方程描述与对应的物理系统，以对所述方程描述进行参数修正获得修改后的方程描述所对应的初始数字孪生模型。

24、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于预置通讯连接模块将所述数字孪生模型与对应的物理系统进行连接，具体包括：

25、基于所述数字孪生模型与各设备的数据格式，确定所述预置通讯连接模块所支持的数据格式；其中，所述支持的数据格式包括：json、xml、csv；

26、确定所述数字孪生模型与所述物理系统的api接口，以使所述预置通讯连接模块基于各api接口所对应数据格式，对所述数字孪生模型与所述物理系统的api接口进行连接。

27、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，获取与所述数字孪生模型相对应的预测结果，并基于所述预测结果对所述物理系统进行远程监管，具体包括：

28、获取与所述数字孪生模型相对应的物理系统的应用场景与应用功能；

29、基于所述应用场景与所述应用功能对所述数字孪生模型进行仿真运行，以获得与所述数字孪生模型相对应的预测结果；

30、根据所述相对应的预测结果与预置历史经验模型，确定所述物理系统的运行建议，以基于所述运行建议对所述物理系统进行远程监管。

31、本说明书一个或多个实施例提供一种基于数字孪生模型的监管装置，装置包括：

32、上传模块，用于响应于数字孪生模型的构建指令，将预置数据加载模块中的轮廓数据基于双队列缓冲结构中的静态数据队列上传到预置模型构建模块；

33、构建模块，用于通过所述预置模型构建模块对所述轮廓数据进行数据处理，获得处理后的轮廓数据，并基于所述处理后的轮廓数据构建初始数字孪生模型；

34、更新模块，用于基于预置通讯连接模块将所述数字孪生模型与对应的物理系统进行连接，以实时获取所述物理系统的状态数据，并基于所述状态数据更新所述初始数字孪生模型获得数字孪生模型；

35、监管模块，用于基于状态数据队列将所述数字孪生模型的模型状态，上传到所述数字孪生模型所对应的软件服务模块，以获取与所述数字孪生模型相对应的预测结果，并基于所述预测结果对所述物理系统进行远程监管。

36、本说明书一个或多个实施例提供一种基于数字孪生模型的监管设备，设备包括：

37、至少一个处理器；以及，

38、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

39、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：执行上述任一所述的方法。

40、本说明书一个或多个实施例提供的一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置能够执行上述任一所述的方法。

41、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

42、通过预置数据加载模块中基于双队列缓冲结构获取轮廓数据与状态数据进行数字孪生模型的构建，免了由于数据生成速度与模型数据加载速度不一致的问题。而轮廓数据与状态数据是融合了不同类型的多源数据，提高数字孪生模型的表达能力，弥补单一数据源的缺陷增强了模型的准确性。