一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法和系统

摘要

本发明公开了一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法和系统，涉及岩土工程领域。该方法包括：获取预先建立的断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型的第一数据和预先建立的断层赋存条件下的覆岩结构数字化模型的第二数据，通过数据接口，获取第一数据和第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码，获取第一数据和第二数据的差异数据，基于第二数据相对于第一数据的差异数据，通过预设方法进行调整和纠偏，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制，实现归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据。

说明书

技术领域

本发明涉及采矿工程和岩土工程领域，尤其涉及一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法和系统。

背景技术

由于国内现有的监测技术还无法做到实现物体和计算机之间同步监测和反向控制，只能实现将物体的力学参数传输到计算机进行处理，而无法实现计算机对物体的反向控制。

我国采矿工程行业仍处于智能化建设的初级阶段，矿山领域应实施数字化和智能化建设，实现矿山信息的集成共享和科学决策，我们期望能够将数字孪生技术应用到采矿工程和岩土领域，使其在断层结构滑动失稳等动力灾害智能化监测预警等方面得到广泛应用。

但现有的采矿工程行业的监测技术还无法做到采矿工程和岩土工程的实体模型和计算机数字化模型之间数据交互。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法，包括：

S1，获取预先建立的断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型的第一数据和预先建立的所述断层赋存条件下的覆岩结构数字化模型的第二数据，其中，所述第一数据包括：所述断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；所述第二数据包括：所述断层赋存条件下覆岩结构数字化模型在虚拟空间的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；

S2，通过数据接口，获取所述第一数据和所述第二数据，并对所述第一数据和所述第二数据进行统一编码；

S3，将编码后的所述第一数据和所述第二数据进行对比，获得差异数据，基于所述第二数据相对于所述第一数据的差异数据，通过预设方法进行调整和纠偏，实现所述数字化模型对所述物理实体模型的虚拟反向控制。

本发明的有益效果是：本发明方案通过获取覆岩结构物理实体模型的第一数据和覆岩结构数字化模型的第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码，根据第一数据和第二数据的差异数据，以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏，并将纠偏后的数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。还可以实现物理实体与数字化虚拟模型之间可进行数据和信息的实时动态交互。

实现归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。

进一步地，所述S1之前还包括：根据预设设备采集断层结构赋存条件下采场覆岩结构信息；其中，所述覆岩结构信息包括：覆岩采动应力场信息、覆岩运动的位移场信息和断层滑动应力场信息；

根据采集的所述采场覆岩结构信息来构建断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型和断层赋存条件下覆岩结构虚拟空间的数字化模型。

采用上述进一步方案的有益效果是：在本发明方案中，通过构建覆岩结构物理实体模型和覆岩结构虚拟空间的数字化模型，将物理和数字化模型的数据传输到统一编码的数字化标识体系内，两类数据进行动态调整，运用二分法算法，调整到两类数据相同为止，并将数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。

通过构建的断层构造赋存的采场覆岩结构的物理实体模型，实现断层赋存的采场覆岩地应力、工作面扰动及工程作用力耦合条件下的原位应力环境保真。

通过构建的数字化模型，实现虚拟空间的覆岩采动应力场、覆岩运动的位移场、断层滑动应力场数据库同步采集，建设采场历史数据以及运行状态的全时域、全要素和全流程的动态共享、融合和集成数据库。

进一步地，所述S2之前还包括：

建立所述物理实体模型和所述数字化模型的用于信息交互和信息反馈的数据接口。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过建立物理实体模型和数字化模型的数据接口，建立物理实体模拟和数字化模型之间采场覆岩结构形态、断层构造空间展布、采动条件下各要素的位移场和应力场等多场数据动态实时交互和反馈，即实现了物理实体和数字化模型之间的数据接口及信息互馈。

进一步地，在所述S2之后还包括：根据采场覆岩结构的理论数据，对所述数字化模型的数据进行校核。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过对数字化模型的数据进行校核，通过校核数字化模型的数据曲线，保证数字化模型中数据的准确性，再以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏和反向控制。

进一步地，所述方法还包括：将编码后的所述第一数据和所述第二数据进行对比，获得差异数据，基于所述第一数据对所述第二数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现所述物理实体模型对所述数字化模型的虚拟控制。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过物理实体模型对数字化模型的虚拟控制，实现了物理实体模型与数字化模型之间的双向控制，在任何一方模型数据出现了偏差，都可以以另一方数据为基准进行调整和纠偏，保证采集的断层赋存条件下覆岩结构数据的准确性。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制系统，包括：覆岩结构数据获取模块、格式转换模块和反向控制模块；

所述覆岩结构数据获取模块用于获取预先建立的物理实体模型的第一数据，获取预先建立的所述数字化模型的第二数据，其中，所述第一数据包括：所述物理实体模型的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；所述第二数据包括：所述数字化模型的虚拟空间的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；

所述格式转换模块用于通过数据接口，获取所述第一数据和所述第二数据，并对所述第一数据和所述第二数据进行统一编码；

所述反向控制模块用于将编码后的所述第一数据和所述第二数据进行对比，获得差异数据，基于所述第二数据相对于所述第一数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现所述数字化模型对所述物理实体模型的虚拟反向控制。

本发明的有益效果是：本发明方案通过获取覆岩结构物理实体模型的第一数据和覆岩结构数字化模型的第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码，根据第一数据和第二数据的差异数据，以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏，并将纠偏后的数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。还可以实现物理实体与数字化虚拟模型之间可进行数据和信息的实时动态交互。

实现归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。

进一步地，还包括：模型建立模块，用于根据预设设备获得采集覆岩结构信息；其中，所述覆岩结构信息包括：覆岩采动应力场信息、覆岩运动的位移场信息和断层滑动应力场信息；

根据所述采场覆岩结构信息构建物理实体模型和构建虚拟空间的数字化模型。

采用上述进一步方案的有益效果是：在本发明方案中，通过构建覆岩结构物理实体模型和覆岩结构虚拟空间的数字化模型，将物理和数字化模型的数据传输到统一编码的数字化标识体系内，两类数据进行动态调整，运用二分法算法，调整到两类数据相同为止，并将数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。

通过构建的断层构造赋存的采场覆岩结构的物理实体模型，实现断层赋存的采场覆岩地应力、工作面扰动及工程作用力耦合条件下的原位应力环境保真。

通过构建的数字化模型，实现虚拟空间的覆岩采动应力场、覆岩运动的位移场、断层滑动应力场数据库同步采集，建设采场历史数据以及运行状态的全时域、全要素和全流程的动态共享、融合和集成数据库。

进一步地，还包括：接口建立模块，用于建立所述物理实体模型和所述数字化模型的用于信息交互和信息反馈的数据接口。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过建立物理实体模型和数字化模型的数据接口，建立物理实体模拟和数字化模型之间采场覆岩结构形态、断层构造空间展布、采动条件下各要素的位移场和应力场等多场数据动态实时交互和反馈，即实现了物理实体和数字化模型之间的数据接口及信息互馈。

进一步地，还包括：校核模块，用于根据采场覆岩结构的理论数据，对所述数字化模型的数据进行校核。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过对数字化模型的数据进行校核，通过校核数字化模型的数据曲线，保证数字化模型中数据的准确性，再以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏和反向控制。

进一步地，所述反向控制模块还用于，将编码后的所述第一数据和所述第二数据进行对比，获得差异数据，基于所述第一数据对所述第二数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现所述物理实体模型对所述数字化模型的虚拟控制。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过物理实体模型对数字化模型的虚拟控制，实现了物理实体模型与数字化模型之间的双向控制，在任何一方模型数据出现了偏差，都可以以另一方数据为基准进行调整和纠偏，保证采集的断层赋存条件下覆岩结构数据的准确性。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法的流程示意图；

图2为本发明的其他实施例提供的一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制系统的结构框图；

图3为本发明的其他实施例提供的一维模型最小二乘法拟合示意图；

图4为本发明的其他实施例提供一维模型二分法拟合示意图；

图5为本发明的其他实施例提供一维模型最小二乘法调整结果的示意图；

图6为本发明的其他实施例提供的一维模型二分法调整结果的示意图；

图7为本发明的其他实施例提供的一维模型拉格朗日插值法结果示意图；

图8为本发明的其他实施例提供的一维模型三次样条插值拟合结果示意图；

图9为本发明的其他实施例提供的一维模型最小二乘法调整结果示意图；

图10为本发明的其他实施例提供的一维模型三次样条插值调整结果示意图；

图11(a)-(e)为本发明的其他实施例提供的二维数字化模型对二维物理模型逐点控制示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制方法，该方法包括：S1，获取预先建立的断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型的第一数据和预先建立的断层赋存条件下的覆岩结构数字化模型的第二数据，其中，第一数据包括：断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；第二数据包括：断层赋存条件下覆岩结构数字化模型在虚拟空间的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；

在某一实施例中，断层构造赋存时采场覆岩结构的物理实体模型构建可以包括：断层构造赋存条件下采场覆岩结构所处的原位应力环境是构建物理实体模型的关键，主要包括采场覆岩属性、原岩应力、边界载荷等。基于深部工程破坏过程模拟实验系统，搭接采场覆岩采动应力场监测系统、断层滑动应力场监测系统、覆岩结构运移的位移监测系统、覆岩内部结构的探地雷达动态扫描系统、全信息声发射信号分析系统，在实验室条件下还原断层构造和采场的原位应力状态和地质环境，监测断层赋存的覆岩采动应力场和位移场的动态变化特征和断层构造受采动影响时的滑动过程，实现断层赋存的采场覆岩地应力、工作面扰动及工程作用力耦合条件下的原位应力环境保真，构建断层构造赋存的采场覆岩结构的物理实体模型。其中深部工程破坏过程模拟实验系统用于模拟深部工程破环过程；搭接采场覆岩采动应力场监测系统用于监测搭接采场覆岩采动应力场；断层滑动应力场监测系统用于监测断层滑动应力场；覆岩结构运移的位移监测系统用于监测覆岩结构运移的位移；覆岩内部结构的探地雷达动态扫描系统用于扫描覆岩内部结构的探地雷达动态；全信息声发射信号分析系统用于分析全信息声发射信号；

在某一实施例中，断层构造赋存时采场覆岩结构的数字化模型构建可以包括：综合工作面采掘设计系统提供的采场覆岩物理力学参数、断层构造地质信息、工作面开采流程和工艺，同步建立断层构造赋存的采场覆岩结构在虚拟空间的全要素数字化模型。基于高性能并行算法，实现虚拟空间的覆岩采动应力场、覆岩运动的位移场、断层滑动应力场数据库同步采集，建设采场历史数据以及运行状态的全时域、全要素和全流程的动态共享、融合和集成数据库。

S2，通过数据接口，获取第一数据和第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码；

需要说明的是，在某实施例中，第一数据和第二数据的获取和编码过程可以包括:建立物理实体模拟和数字化模型之间采场覆岩结构形态、断层构造空间展布、采动条件下各要素的位移场和应力场等多场数据动态实时交互和反馈的数据接口。统一提取物理实体模型加载时的几何形态、位移场、应力场的多场传感器实时动态数据。基于虚拟空间全时域、全要素和全流程的集成数据库，采用多物理场模型模拟仿真技术，集成物理实体模型传感器监测系统数据，存储并统一编码到智能判识系统的数据源中，其中智能判识系统包括：物理实体模型、虚拟数字化模型、物理实体和数字化模型之间的数据接口及信息互馈。

S3，将编码后的第一数据和第二数据进行对比，获得差异数据，基于第二数据相对于第一数据的差异数据，通过预设方法进行调整和纠偏，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。其中预设方法可以包括根据差异数据，以数字化模型数据为基准，将物理实体模型中的差异数据用数字化模型中响应的数据进行替换。

在某实施例中，数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制可以包括：物理实体和数字化模型的信息互馈是保障智能判识系统有效运行的关键技术，包括物理模拟到数字化模型的信息传输和数字化模型对物理实体的虚拟方向控制。运用高性能并行算法和多物理场模型模拟仿真技术，在数字化虚拟空间模型中自主模拟工作面开采过程，获取覆岩运动和断层滑动应力场、位移场的动态实时数据。归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据，实现智能判识系统对物理实体模型的虚拟反向控制。其中，高性能并行算法和多物理场模型模拟仿真技术是本领域现有技术，仅为说明本发明的虚拟反向控制的方法，并不是对高性能并行算法和多物理场模型模拟仿真技术的改进，后续不再赘述。

本发明方案通过获取覆岩结构物理实体模型的第一数据和覆岩结构数字化模型的第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码，根据第一数据和第二数据的差异数据，以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏，并将纠偏后的数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。还可以实现物理实体与数字化虚拟模型之间可进行数据和信息的实时动态交互。

实现归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。

优选地，在上述任意实施例中，S1之前还包括：根据预设设备采集断层结构赋存条件下采场覆岩结构信息；其中，覆岩结构信息包括：覆岩采动应力场信息、覆岩运动的位移场信息和断层滑动应力场信息；其中预设设备可以包括：深部工程破坏过程模拟实验系统，用于模拟深部工程破环过程；搭接采场覆岩采动应力场监测系统，用于监测搭接采场覆岩采动应力场；断层滑动应力场监测系统，用于监测断层滑动应力场；覆岩结构运移的位移监测系统，用于监测覆岩结构运移的位移；覆岩内部结构的探地雷达动态扫描系统，用于扫描覆岩内部结构的探地雷达动态；全信息声发射信号分析系统，用于分析全信息声发射信号；

根据采集的采场覆岩结构信息来构建断层赋存条件下覆岩结构物理实体模型和断层赋存条件下覆岩结构虚拟空间的数字化模型。

在本发明方案中，通过构建覆岩结构物理实体模型和覆岩结构虚拟空间的数字化模型，将物理和数字化模型的数据传输到统一编码的数字化标识体系内，两类数据进行动态调整，运用二分法算法，调整到两类数据相同为止，并将数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。

通过构建的断层构造赋存的采场覆岩结构的物理实体模型，实现断层赋存的采场覆岩地应力、工作面扰动及工程作用力耦合条件下的原位应力环境保真。

通过构建的数字化模型，实现虚拟空间的覆岩采动应力场、覆岩运动的位移场、断层滑动应力场数据库同步采集，建设采场历史数据以及运行状态的全时域、全要素和全流程的动态共享、融合和集成数据库。

优选地，在上述任意实施例中，S2之前还包括：

建立物理实体模型和数字化模型的用于信息交互和信息反馈的数据接口。

本发明方案通过建立物理实体模型和数字化模型的数据接口，建立物理实体模拟和数字化模型之间采场覆岩结构形态、断层构造空间展布、采动条件下各要素的位移场和应力场等多场数据动态实时交互和反馈，即实现了物理实体和数字化模型之间的数据接口及信息互馈。

优选地，在上述任意实施例中，在S2之后还包括：根据采场覆岩结构的理论数据，对数字化模型的数据进行校核。

本发明方案通过对数字化模型的数据进行校核，通过校核数字化模型的数据曲线，保证数字化模型中数据的准确性，再以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏和反向控制。

优选地，在上述任意实施例中，方法还包括：将编码后的第一数据和第二数据进行对比，获得差异数据，基于第一数据对第二数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现物理实体模型对数字化模型的虚拟控制。

本发明方案通过物理实体模型对数字化模型的虚拟控制，实现了物理实体模型与数字化模型之间的双向控制，在任何一方模型数据出现了偏差，都可以以另一方数据为基准进行调整和纠偏，保证采集的断层赋存条件下覆岩结构数据的准确性。

在某实施例中，还可以包括：断层滑动演化过程预测及稳定性智能化判识，归集断层赋存的采场覆岩结构的数字化模型和物理实体模型的运行数据，动态跟踪数字孪生系统中覆岩和断层结构运移、损伤、破断演化特征。基于故障预测与健康管理理念，建立断层构造应力场和位移场突变状态的数字化标识体系，即将采集的信息转换成统一格式的数据，实施物理实体模型和数字化模型数据协同监测，感知断层构造对工作面采动的适应性行为，实现智能判识系统对断层滑动过程的异常情况进行自主决策，达到对断层稳定性动态监测的智能化判识目的。

在某实施例中，一维模型调整可以包括：一种是数字化模型存在，以数字化模型为基础逐渐生成物理模型；第二种是数字化模型和物理模型同时存在，在数字化模型的基础上对物理模型进行调整；根据第一种，以数字化模型曲线y＝x

或者，设物理模型的表达式为y＝x，数字化模型的表达式为y＝x

或，用拉格朗日插值法对曲线进行了调整，以y＝x为物理模型进行曲线拟合，得到结果如图7所示

或，用三次样条插值的方法又对模型进行了拟合，拟合结果如图8所示，动态变化曲线见视频，

从上面四种方法对比可以看出，在数字化模型对物理模型控制这方面，最小二乘法和三次样条插值方法结果更加精确，而由于二分法自身的局限性，使其存在一定的误差，朗格朗日插值法要求过于严格，对于节点太密或用高次插值会导致龙格现象，拟合也很不精确，所以，最小二乘法和三次样条插值要优于二分法和拉格朗日插值法。

在某实施例中，根据第二种，数字化模型和物理模型同时存在，在数字化模型的基础上对物理模型进行调整，用最小二乘法和3次样条插值对模型进行调整，得到结果如图9，如图10所示,通过结果可以看出，插值法由于需要经过曲线上的点，需要物理模型来回波动来实现调整，调整结果并不是特别理想，相比之下，最小二乘法拟合结果更平滑，两条线调整的更精确，最小二乘法要优于三次样条插值，在物理模型和数字化模型都存在的情况下，最小二乘法比三次样条插值法调整结果更优。

在某实施例中，在一维模型的基础上更进一步，根据σ＝σ(x，y)这一关系式，进行了二维模型的控制编程，如图11(a)中x轴与y轴代表二维模型的坐标位置，z轴表示不同坐标点上的应力值大小。假设数字化模型各点上的应力大小已知，设物理模型x与y范围与数字化模型大小一致，应力值设为一固定值。控制思路是采用逐点对应的方法来实现数字化模型对物理模型的控制。即，从x,y两个方向用if双循环实现，将物理模型上的点逐个调整为数字化模型的数值。如图11(a)为原始的数字化模型与物理模型，下面图为逐步调整的过程，从过程图可以看出物理模型向数字化模型一点点的调整，逐渐接近,经过如图11(b),如图11(c)，如图11(d)，直到最终结果如图11(e)，两个模型精确重合。

在某一实施例中，如图2所示，一种基于数字孪生技术的断层结构滑动失稳的反向控制系统，该系统包括：覆岩结构数据获取模块11、格式转换模块12和反向控制模块13；

覆岩结构数据获取模块11用于获取预先建立的物理实体模型的第一数据，获取预先建立的数字化模型的第二数据，其中，第一数据包括：物理实体模型的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；第二数据包括：数字化模型的虚拟空间的几何形态、位移场和应力场的多场实时动态数据；

格式转换模块12用于通过数据接口，获取第一数据和第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码；

反向控制模块13用于将编码后的第一数据和第二数据进行对比，获得差异数据，基于第二数据相对于第一数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。

本发明方案通过获取覆岩结构物理实体模型的第一数据和覆岩结构数字化模型的第二数据，并对第一数据和第二数据进行统一编码，根据第一数据和第二数据的差异数据，以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏，并将纠偏后的数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。还可以实现物理实体与数字化虚拟模型之间可进行数据和信息的实时动态交互。

实现归集数字化模型覆岩结构和断层构造异常和错误信息，进行动态管理，及时调整和纠偏，在物理模型和数字化模型之间实时共享、同步和互馈多物理场运行数据，实现数字化模型对物理实体模型的虚拟反向控制。

优选地，在上述任意实施例中，还包括：模型建立模块，用于根据预设设备获得采集覆岩结构信息；其中，覆岩结构信息包括：覆岩采动应力场信息、覆岩运动的位移场信息和断层滑动应力场信息；

根据采场覆岩结构信息构建物理实体模型和构建虚拟空间的数字化模型。

在本发明方案中，通过构建覆岩结构物理实体模型和覆岩结构虚拟空间的数字化模型，将物理和数字化模型的数据传输到统一编码的数字化标识体系内，两类数据进行动态调整，运用二分法算法，调整到两类数据相同为止，并将数据传输到物理模型中，实现对物理模型的反向控制。

通过构建的断层构造赋存的采场覆岩结构的物理实体模型，实现断层赋存的采场覆岩地应力、工作面扰动及工程作用力耦合条件下的原位应力环境保真。

通过构建的数字化模型，实现虚拟空间的覆岩采动应力场、覆岩运动的位移场、断层滑动应力场数据库同步采集，建设采场历史数据以及运行状态的全时域、全要素和全流程的动态共享、融合和集成数据库。

优选地，在上述任意实施例中，还包括：接口建立模块，用于建立物理实体模型和数字化模型的用于信息交互和信息反馈的数据接口。

本发明方案通过建立物理实体模型和数字化模型的数据接口，建立物理实体模拟和数字化模型之间采场覆岩结构形态、断层构造空间展布、采动条件下各要素的位移场和应力场等多场数据动态实时交互和反馈，即实现了物理实体和数字化模型之间的数据接口及信息互馈。

优选地，在上述任意实施例中，还包括：校核模块，用于根据采场覆岩结构的理论数据，对数字化模型的数据进行校核。

本发明方案通过对数字化模型的数据进行校核，通过校核数字化模型的数据曲线，保证数字化模型中数据的准确性，再以数字化模型数据为准，对物理模型数据进行纠偏和反向控制。

优选地，在上述任意实施例中，反向控制模块还用于，将编码后的第一数据和第二数据进行对比，获得差异数据，基于第一数据对第二数据的差异数据通过预设方法进行调整和纠偏，实现物理实体模型对数字化模型的虚拟控制。

本发明方案通过物理实体模型对数字化模型的虚拟控制，实现了物理实体模型与数字化模型之间的双向控制，在任何一方模型数据出现了偏差，都可以以另一方数据为基准进行调整和纠偏，保证采集的断层赋存条件下覆岩结构数据的准确性。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。