基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法

摘要

本发明公开了一种基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法，包括收集整理基础数据；采用C/S架构，利用UE调用基础数据，搭建数字化展示场景，并设置函数和事件；制作汇报系统的界面；融合系统数据；采用B/S架构搭建汇报系统的界面，在UE中嵌入Web页面，基于编码绑定、参数传递触发函数和事件调动数字化展示场景，实现系统界面与数字化展示场景双向联动。本发明的优点在于基于数字孪生技术，融合BIM+GIS数据构建精细化、智能化、标准化的数字场景，既能直观表达工程的全局信息，又能具体展示的工程细节，实现工程模型属性信息的快速查询定位、数值分析、可视化演示等功能，提高复杂工程的汇报效率，促进工程建设领域的智能化发展。

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，尤其是涉及基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法。

背景技术

近些年来，一系列大型复杂水利工程的建设使得常规的汇报展示方式难以全面、有效、准确的展示设计、施工要素和施工建设过程，汇报效率较低。

随着智慧水利建设的进展，数字孪生技术将会成为智慧水利建设的重点。数字孪生技术能够将实体数据实时转移到虚拟空间，基于实体工程创建一个数字版的虚拟模型，为数字化、智能化、网络化的应用服务提供了一个虚拟的底座。如果将大型复杂水利工程建设的设计、施工要素和施工建设全过程的数据、信息、地理环境等各种数据与数字孪生技术结合，就能提供全面、有效、准确的信息化展示应用服务，形成高质量的数字汇报系统，极大地提高复杂工程汇报效率。因此，亟需需建立一种基于数字孪生技术的水利工程应用的制作方法，为数字孪生技术在水利工程领域内的应用推广提供技术应用案例，促进工程建设领域的智能化发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法，包括以下步骤：S1，收集整理基础数据；所述基础数据包括GIS数据、BIM模型、矢量数据；

S2，采用C/S架构，利用UE调用基础数据，搭建数字化展示场景，并设置函数和事件；

S3，制作汇报系统的界面，包括内容栏和标题栏；所述标题栏用于展示汇报内容的标题；所述内容栏用于展示与所述标题相匹配的汇报内容以及相匹配的图片、文字、视频、音频；

S4，融合系统数据；采用B/S架构搭建汇报系统的界面，在UE中嵌入Web页面，基于编码绑定，使用参数传递触发函数和事件调动数字化展示场景，实现系统界面与数字化展示场景双向联动。

进一步地，所述GIS数据利用地理数据处理平台切片并发布，供数字场景调用；包括高清地形数据和高清影像数据、水文地质影像数据、区域地质影像数据、倾斜摄影影像数据。

进一步地，所述矢量数据包括与项目相关的点、线、面数据；点、线数据发布为.csv格式文件；面数据发布为.json格式的数据地址。

进一步地，所述BIM模型通过BIM建模软件分专业构建，并设置地理参考点，经轻量化、网格化处理后形成。

进一步地，所述地形数据发布为.json格式的数据地址；所述影像数据发布成.xml格式的数据地址。

进一步地，所述搭建数字化展示场景包括：

S2.1，将BIM模型导入UE编辑器，分区赋予相应的材质，并调整材质参数搭配光照，使BIM模型更加真实；

S2.2，在UE编辑器中通过GIS插件引用所述数据地址的方式调用GIS数据；

S2.3，在UE中设置矢量数据的结构体，将点、线数据导入UE，并基于结构体生成数据表格；

S2.4，设置数字化展示场景的基本元素和交互函数、事件。

进一步地，S3步具体包括：

S3.1，梳理汇报目录以及汇报内容对应的数据；

S3.2，对所述汇报目录中标题以及所述汇报内容对应的数据进行编码；

S3.3，在所述汇报系统的界面中添加所述标题和汇报内容对应的数据，并进行编码绑定；

S3.4，对所述界面的格式和风格进行调整。

进一步地，S4步具体包括，在Web页面中实现汇报系统编码绑定和逻辑设计，使Web界面的操作调用UE进行数字化展示场景展示和切换。

本发明的优点在于基于数字孪生技术，融合BIM+GIS数据构建精细化、智能化、标准化的数字场景，既能直观表达工程的全局信息，又能具体展示的工程细节，实现工程模型属性信息的快速查询定位、数值分析、可视化演示等功能，提高复杂工程的汇报效率，促进工程建设领域的智能化发展，为数字孪生技术在项目汇报、经营投标、工程建设等方面的应用提供方法指引。本发明方法以数字场景为基础，多维度的信息表达为升华，将更加直观、有效表达各类建构筑物及施工方案的设计理念，将大大提升不同阶段、不同专题汇报的效率和深度。

附图说明

图1是本发明所述无人机巡检影像的实时定位方法流程图。

图2为本发明实施例2中汇报系统的界面效果图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

水利水电工程汇报系统是指为工程项目定制的以三维场景为基础用于汇报展示的程序文件，可用于投标汇报、项目审查、专题审查、预可研汇报、可研汇报。数字孪生技术包括BIM建模、BIM+GIS融合技术、B/S和C/S混合架构技术等。

实施例1：如图1所示，本发明所述的基于数字孪生技术制作水利水电工程汇报系统的方法，具体包括以下步骤：

S1，收集整理基础数据；所述基础数据包括GIS数据、BIM模型、矢量数据；

通过下载或拍摄工程区获取GIS数据。GIS数据包括高清地形数据和高清影像数据、水文地质影像数据、区域地质影像数据、倾斜摄影影像数据等。这些GIS数据利用地理数据处理平台切片并发布，供数字场景调用。其中，高清地形数据为.json格式的数据地址；影像数据发布成.xml格式的数据地址，如高清影像数据、水文地质影像数据、区域地质影像数据、倾斜摄影影像数据等。

BIM模型由BIM建模软件对工程项目进行设计并搭建成1:1三维模型，设置地理参考点后，需对搭建好的三维模型进行轻量化、网格化处理，分专业形成完整的BIM模型。分专业的BIM模型基于UE模型导出器（“Datasmith”）分专业导出。

矢量数据包括与项目相关的点、线、面数据。先将与项目相关点、线、面数据转化得到.shp矢量文件，在将点数据和线数据转化成.csv格式文件，将面数据通过地理数据处理平台切片发布成.json格式数据地址。

S2，采用C/S架构，利用UE调用基础数据，搭建数字化展示场景，并设置函数和事件。

该步骤基于S1步中的基础数据构建数字化展示场景，并为数字化展示场景添加布置场景的基本元素。具体包括以下内容：

S2.1，首先进行BIM模型的导入和贴图，将BIM模型直接导入UE编辑器中，根据BIM模型的需求分区赋予BIM模型相应的材质，并调整材质参数、搭配光照等，使BIM模型更加真实。

S2.2，将GIS数据导入UE中。使得在UE编辑器中通过GIS插件引用数据地址的方式调用GIS数据。

S2.3，将矢量数据导入。在UE中设置矢量数据的结构体，将处理好的表达点数据和线数据的.csv格式文件导入UE，并基于结构体生成数据表格。

S2.4，为了保障场景运行的完整性和流畅性，需要设置数字化展示场景的基本元素和交互函数、事件。其中，场景基本元素包括：游戏模式、人称设置、关卡设置、时间天气系统参数调节、设置重要标签、特效等。为了提升前后端交互操作效率，需要在UE中设置一些常用的函数和事件，如：模型亮显、模型隐藏和透明、相机位置移动、空间漫游、昼夜切换、标签显示和隐藏、特效展示表达等。

S3，制作汇报系统的界面，包括内容栏和标题栏；所述标题栏用于展示汇报内容的标题；所述内容栏用于展示与所述标题相匹配的汇报内容以及相匹配的图片、文字、视频、音频。具体包括以下步骤：

S3.1，首先要根据汇报人的需求，梳理汇报的提纲，形成汇报目录。汇报目录中包含有一级标题、二级标题、三级标题等。然后在梳理出汇报目录中各级标题的汇报内容，以及与该汇报内容相匹配的图片、文字、视频、音频等。

S3.2，对汇报目录中标题以及汇报内容对应的数据进行编码；梳理完成的汇报目录中的每一个标题均要进行编码，与汇报内容相匹配对应的每一个数据也需要设置唯一的识别编码。

S3.3，然后在汇报系统的界面中添加标题和汇报内容对应的数据；其中，标题显示在汇报系统界面的标题栏中，且与编码绑定。内容栏中也显示与该汇报内容相匹配对应的图片、文字、视频、音频等，且每一个数据均与其编码绑定。

S3.4，对界面的格式和风格进行调整。如背景、文字、图片格式等，使整个汇报系统的风格更加协调美观。

S4，融合系统数据；该步骤是要实现汇报系统的界面与数字化展示场景的数据融合。其中，汇报系统的界面采用B/S架构搭建的Web页面并嵌入在UE中，基于编码绑定，使用参数传递等通信方式，Web页面中元素，如标题、图片、文字、视频、音频等展示元素能触发函数和事件调动构建好的数字化展示场景，实现系统界面与数字化展示场景双向联动。即在Web页面中实现汇报系统编码绑定和逻辑设计，使Web界面的操作调用UE进行数字化展示场景展示和切换。

如在Web前端设置点击触发事件，UE接收到传递的编码进行相应的场景数据加载和转换，进行相对应的逻辑处理，如相机聚焦、模型亮显或显隐、GIS数据切换等操作实现相应的场景转换。

为了使汇报人更方便的操作汇报系统，还可以对汇报系统的操作方式进行简化设置。

实施例2，为了验证技术路线正确性和技术效果，以某抽水蓄能电站汇报系统为例具体说明本发明方法，具体流程如下：

1、下载该工程区的地形数据、影像数据、水温地质影像数据、区域地质影响数据、倾斜摄影影响数据，利用地理信息处理软件分别对其进行切片后发布。

2、设置地理参考点后分专业对该抽水蓄能电站BIM建模，BIM模型建好后进行轻量化，分上下水库、厂房、施工、输水发电系统、施工布置、机电金属结构导出BIM模型，并分专业导入UE中。

3、将地质转孔、生态遗迹点位置坐标转化成wgs84坐标对应的经纬度，保存在.csv格式文件，即与项目相关的点数据。在UE中设置矢量数据的结构体后将.csv导入生成数据表格。将生态公园边界线、市界线、河流边界线数据按照点数据方式导入UE中。将生态公园区域、湿地公园区域、生态公益林区域的shp数据，即与项目相关的面、线数据，使用地理信息处理软件分别对其进行切片后发布服务。

通过以上步骤完成基础数据的收集和整理。

4、在UE中设置数字化展示场景的基本元素，如游戏模式、游戏玩家、玩家控制器、主控件，设定主关卡，包含竣工期关卡、地质专题关卡、竣工期关卡三个子关卡，将BIM模型分别放置于对应关卡。

5、然后添加时间、天气蓝图等，调整各项参数使整体场景更加真实。

6、导入BIM模型后，在UE中制作对应材质，结合光照调整材质参数使模型更加真实。

7、在UE中设置地理定位点，引入地形、影像、区域地质影像、水文地质影像服务，结合BIM模型，搭建BIM+GIS场景。

8、创建结构体读取蓝图，读取地质转孔位置，在场景对应位置生成转孔模型及表达转孔编号和深度的标签；读取生态公园边界线，在场景中生成对应样条线，并可对线条添加闪烁、生长特效等。

9、创建标签蓝图，在场景中添加合适的标签，如：上水库、地下厂房、输水发电系统、下水库、地层岩性、断层、施工布置要素等。

10、在场景中添加web页面接口蓝图，接口蓝图中封装常用的函数或事件，如：模型亮显、模型显隐、聚焦、漫游、图层切换、剖切等。

通过以上步骤完成数字化展示场景的搭建，并在数字化展示场景中设置好交互操作的函数和事件。

11、概括汇报系统目录，对目录进行编码后添加至web页面标题栏，对汇报的图片、文字、视频资料进行整理，输出后进行编码，在对应章节引用相应资源，进行切换逻辑处理。

该步骤用于制作汇报系统的界面。

12、在UE控件中绑定web页面编码，web页面和场景基于场景中添加的web页面接口蓝图传递消息，web页面发送消息，UE场景接收消息并进行相应的场景切换。

13、为了使汇报人能够简单的操作系统，对操作进行了简化，如使用键盘中的向左建（“←”）和向右键（“→”）实现汇报内容的上一页和下一页切换。

通过以上步骤完成系统数据的融合。

如图2所示，为本实施例中汇报界面的效果图。其中界面的上部为标题栏，从左到右分别显示“XXX抽水蓄能电站数字场景汇报系统”、“项目建设背景” 、“工程开发任务” 、“水文泥沙” 、“工程地质”，其中高亮显示标题为“工程开发任务”说明该界面是用于介绍工程开发任务的。标题栏中还包括天气信息、时间信息。

标题栏下部为内容栏，内容栏中右侧显示汇报内容，如图2中显示为“工程开发任务：XXX抽水蓄能电站的供电范围为XX电网，开发任务为主要承担XX电力系统的调峰、填谷、储能、调频、调相、紧急事故备用等任务。”该汇报内容关联的图片为该抽水蓄能电站的三维设计鸟瞰图。并在图中标注了该抽水蓄能电站其他需要展示的场景，如上水库、地下厂房、输水发电系统、下水库等。在详细汇报过程中，通过点击该页面的相应位置，则能够切换到具体的数字化展示场景。