一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置及联动方法与流程

本发明涉及轨道交通工业控制和数字孪生体，更具体地说，涉及一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置及联动方法。

背景技术：

1、轨道交通是现代城市交通的重要组成部分，其运营和管理面临着许多挑战和问题，例如业务和逻辑间的耦合度高、安全风险高等。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置及联动方法，能够控制轨道交通运营和管理的安全风险，实现业务与逻辑的解耦合。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置，包括车站设备点位初始化模块、设备通讯通道构建模块、设备数字孪生体模型嵌套模块及opc ua地址空间脚本生成模块；其中：

4、所述车站设备点位初始化模块，用于：基于轨道交通场景中的车站设备，分别创建与每个所述车站设备相对应的元设备模型；

5、所述设备通讯通道构建模块，用于：构建不同的所述元设备模型之间的通讯通道，以使不同的所述元设备模型之间能够进行数据交互；

6、所述设备数字孪生体模型嵌套模块，用于：基于所述元设备模型，使用模型嵌套方法嵌套得到相应的嵌套模型；其中，所述元设备模型及所述嵌套模型均属于数字孪生体模型；

7、所述opc ua地址空间脚本生成模块，用于：基于所述数字孪生体模型生成地址空间创建脚本，以基于该脚本的运行生成承载所述数字孪生体模型运行的opc ua服务。

8、优选的，所述车站设备点位初始化模块具体用于：通过分析点表中的设备语义分别确定每个所述车站设备的点位类型，获取每个所述车站设备的点位类型分别对应的设备参数，基于所述点表中的设备信息构建每个所述车站设备的基础属性，基于每个所述车站设备的设备参数及基础属性形成与每个所述车站设备分别对应的元设备模型。

9、优选的，所述车站设备点位初始化模块还用于：按照每个所述车站设备的点位类型，自动设定分别与每个所述车站设备对应的寄存器类型、位操作与取反操作。

10、优选的，所述车站设备点位初始化模块还用于：通过可配置的方式对所述元设备模型的数据结构进行预设操作。

11、优选的，所述设备通讯通道构建模块具体用于：在不同的所述元设备模型之间构建基于工控协议的通讯通道；其中，所述工控协议为车站的站级自动化控制系统的接口协议。

12、优选的，所述嵌套模型包括空间组织模型、子系统与系统模型，所述空间组织模型为将属于同一个区域类的所述元设备模型进行再组合所得，所述子系统与系统模型为将属于同一类子系统或系统的所述元设备模型进行再组合所得。

13、优选的，所述设备数字孪生体模型嵌套模块还用于：在所述空间组织模型中注入相应区域的空间区域信息，以在所述空间组织模型对应区域内的任一所述元设备模型发生预设事件时、联动触发该区域内的其他所述元设备模型动作。

14、一种轨道交通数字孪生体模型的联动方法，包括：

15、对预先构建的轨道交通场景的数字孪生体模型进行监测；其中，所述数字孪生体模型包含所述轨道交通场景中每个车站设备分别对应的元设备模型，以及基于所述元设备模型、使用模型嵌套方法嵌套得到的嵌套模型；

16、如果监测到任一所述数字孪生体模型发生预设的事件，则确定该任一所述数字孪生体模型为目标数字孪生体模型，并确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型；

17、联动触发与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型与所述预设的事件相应的动作。

18、优选的，确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型之前，还包括：

19、判断所述目标数字孪生体模型是否注入过模型联动相应的算法或者规则脚本，如果有，则基于所述算法或者规则脚本执行确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型的步骤，否则，确定无需联动其他数字孪生体模型。

20、优选的，基于所述算法或者规则脚本执行确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型的步骤，包括：

21、将所述预设的事件代入到所述算法或者规则脚本中运行，运行后计算出的数字孪生体模型则为与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型。

22、本发明创建轨道交通场景中各车站设备分别对应的虚拟模型、即元设备模型，为各元设备模型间创建通讯通道，以实现不同元设备模型之间的数据交互，嵌套元设备模型得到由其再组合得到的嵌套模型，并生成脚本以基于脚本运行生成承载数字孪生体模型运行的opc ua服务，元设备模型及嵌套模型均属于数字孪生体模型。可见，本发明使用数字孪生体模型应用在轨道交通领域，数字孪生体模型可以融入整个车站及其物理系统的运行情况，将真实场景中的车站设备及其物理系统数字化，从而在虚拟环境中模拟和预测车站设备及其物理系统的运行状态、风险和性能，达到控制安全风险的目的，且可实现业务与逻辑的解耦合。

技术特征：

1.一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置，其特征在于，包括车站设备点位初始化模块、设备通讯通道构建模块、设备数字孪生体模型嵌套模块及opc ua地址空间脚本生成模块；其中：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车站设备点位初始化模块具体用于：通过分析点表中的设备语义分别确定每个所述车站设备的点位类型，获取每个所述车站设备的点位类型分别对应的设备参数，基于所述点表中的设备信息构建每个所述车站设备的基础属性，基于每个所述车站设备的设备参数及基础属性形成与每个所述车站设备分别对应的元设备模型。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述车站设备点位初始化模块还用于：按照每个所述车站设备的点位类型，自动设定分别与每个所述车站设备对应的寄存器类型、位操作与取反操作。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述车站设备点位初始化模块还用于：通过可配置的方式对所述元设备模型的数据结构进行预设操作。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述设备通讯通道构建模块具体用于：在不同的所述元设备模型之间构建基于工控协议的通讯通道；其中，所述工控协议为车站的站级自动化控制系统的接口协议。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述嵌套模型包括空间组织模型、子系统与系统模型，所述空间组织模型为将属于同一个区域类的所述元设备模型进行再组合所得，所述子系统与系统模型为将属于同一类子系统或系统的所述元设备模型进行再组合所得。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述设备数字孪生体模型嵌套模块还用于：在所述空间组织模型中注入相应区域的空间区域信息，以在所述空间组织模型对应区域内的任一所述元设备模型发生预设事件时、联动触发该区域内的其他所述元设备模型动作。

8.一种轨道交通数字孪生体模型的联动方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型之前，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述算法或者规则脚本执行确定与所述目标数字孪生体模型具有联动关系的其他数字孪生体模型的步骤，包括：

技术总结
本发明公开了一种轨道交通数字孪生体模型的构建装置及联动方法，该构建装置包括：车站设备点位初始化模块，用于基于轨道交通场景中的车站设备，分别创建与每个车站设备相对应的元设备模型；设备通讯通道构建模块，用于构建不同的元设备模型之间的通讯通道，以使不同的元设备模型之间能够进行数据交互；设备数字孪生体模型嵌套模块，用于基于元设备模型，使用模型嵌套方法嵌套得到相应的嵌套模型；其中，元设备模型及嵌套模型均属于数字孪生体模型；OPC UA地址空间脚本生成模块，用于基于数字孪生体模型生成地址空间创建脚本，以基于该脚本的运行生成承载数字孪生体模型运行的OPC UA服务。能够控制安全风险，实现业务与逻辑的解耦合。

技术研发人员：李自豪,陈慧林,梁凝,陈鸿,付鹏,饶晓明,郭劲松,陈韵舟,龚光全,陈建,邱瑶,李承家,郑红宇,周圣杰,邹景帆,梁钰
受保护的技术使用者：上海市隧道工程轨道交通设计研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1