一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统技术方案

本发明专利技术涉及智慧建筑技术领域，公开了一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，包括数据采集模块、三维建模模块、三维可视化模块及智能分析模块，其中，三维建模模块包括建模数据获取模块、数据预处理模块、初始模型推荐模块及三维模型完善模块。本发明专利技术首先利用基于建筑特征的协同过滤推荐算法为待构建的建筑物推荐对应的初始模型，然后使得设计人员只需在初始模型的基础上进行修改和完善便可完成对建筑物三维模型的构建，从而可以有效地避免设计人员从零开始构建建筑物三维模型的繁琐过程，不仅有效地降低了设计人员的工作量，而且还可以有效地提高建模效果，改善用户的使用体验。体验。体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统


[0001]本专利技术涉及智慧建筑
，具体来说，涉及一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统。

技术介绍

[0002]数字孪生是一种集成多个学科、多个物理量的仿真技术，在虚拟空间中建立装备系统的映射，从而反映出实体装备的全生命周期过程。这项技术广泛应用于工程建设、产品设计、制造和医学分析等领域，可被视为一种超越现实的概念，具有重要性和彼此依赖性。它充分利用物理模型、传感器数据和历史运营情况等多种因素，并应用多尺度、多概率的仿真过程。
[0003]智慧建筑是一种以用户需求为核心，对建筑结构、系统、服务和管理进行最优化组合的建筑理念。它是现代科技的集大成者，包含现代建筑技术、电脑技术、通讯技术和控制技术。主要应用于新建、扩建或改建工程中的办公楼、商业综合楼、文化媒体、学校、体育场馆、医院、交通、工业建筑和住宅小区等领域。通过智能化设备的配置，可实现高效、安全、节能、舒适、环保和可持续发展等目标。
[0004]目前，为了实现能够对智慧建筑进行更好的管理，提出了基于智慧建筑的可视化系统，其是一种运用先进技术实现对建筑物各个方面进行高效管理和控制的创新型解决方案。这种系统利用数字孪生技术创建建筑物的虚拟模型，实时传输并同步现实世界中建筑物的数据和状态，同时，通过三维可视化技术，将这些信息以直观、易理解的形式展示给用户。然而，传统的基于智慧建筑的可视化系统在构建三维模型的过程中，往往需要设计人员根据建筑物的设计参数或建模数据从零开始构建建筑物三维模型，从而不仅操作繁琐、工作量大，而且还极大地降低了用户的使用体验。
[0005]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0007]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，该系统包括数据采集模块、三维建模模块、三维可视化模块及智能分析模块；其中，所述数据采集模块用于采集构建建筑物三维模型的建模数据，并对建筑物的状态进行实时监测；所述三维建模模块用于利用协同过滤推荐算法为获取的建模数据推荐对应的初始模型，并结合数字孪生技术实现对建筑物三维模型的完善，得到基于建筑物的三维模型；所述三维可视化模块用于通过三维可视化技术将建筑物的三维模型以三维图形的形式进行呈现；
所述智能分析模块用于利用机器学习算法和人工智能技术来对采集及生成的数据进行分析和处理，帮助用户更好地理解建筑物的状态，并提供决策支持。
[0008]进一步的，所述数据采集模块包括设计图纸数据采集模块、外观数据采集模块及环境数据采集模块；其中，所述设计图纸数据采集模块用于利用建筑物的设计图纸获取建筑物的设计参数数据；所述外观数据采集模块用于利用无人机设备获取建筑物的外观数据；所述环境数据采集模块用于利用预先安装于建筑物内部的传感器和监测设备获取建筑物的运行环境数据。
[0009]进一步的，所述外观数据采集模块包括无人机倾斜摄影模块和激光点云扫描模块；其中，所述无人机倾斜摄影模块用于利用无人机设备以特定的角度倾斜对建筑物进行拍摄；所述激光点云扫描模块用于利用激光技术将建筑物表面进行高精度、高速率的扫描测量，并转化为三维坐标点云数据。
[0010]进一步的，所述环境数据采集模块包括温度采集模块、湿度采集模块、光照采集模块及空气质量采集模块；所述温度采集模块用于利用预先安装于建筑物内的温度传感器实时采集建筑物内的温度数据；所述湿度采集模块用于利用预先安装于建筑物内的湿度传感器实时采集建筑物内的湿度数据；所述光照采集模块用于利用预先安装于建筑物内的光照传感器实时采集建筑物内的关照数据；所述空气质量采集模块用于利用预先安装于建筑物内的空气质量监测器实时采集建筑物内的空气质量数据。
[0011]进一步的，所述三维建模模块包括建模数据获取模块、数据预处理模块、初始模型推荐模块及三维模型完善模块；其中，所述建模数据获取模块用于获取构建建筑物三维模型的建模数据；所述数据预处理模块用于对获取的建模数据进行清洗、去噪及归一化处理；所述初始模型推荐模块用于利用基于建筑特征的协同过滤推荐算法为获取的建模数据推荐对应的初始模型；所述三维模型完善模块用于在推荐的初始模型的基础上结合建模数据对初始模型进行完善及颜色渲染，得到基于建筑物的三维模型。
[0012]进一步的，所述初始模型推荐模块包括建筑特征模型建立模块、最近邻居形成模块、预测评分模块及初始模型确定模块；其中，所述建筑特征模型建立模块用于根据建筑物的特征属性计算各建筑物的特征相似群；所述最近邻居形成模块用于根据用户评价数据和建筑物的特征相似群查找未评价建筑的最近邻居；
所述预测评分模块用于根据最近邻居的评分预测未评价建筑物的评分；所述初始模型确定模块用于根据预测评分的排序为目标建筑推荐相似建筑物，并将相似建筑物的初始三维模型作为目标建筑的初始模型。
[0013]进一步的，所述建筑特征模型建立模块包括建筑特征数据量化和建筑特征相似性计算模块；其中，所述建筑特征数据量化用于将获取的建模数据量化为建筑特征矢量矩阵；所述建筑特征相似性计算模块用于根据建筑特征矢量矩阵计算建筑物之间的特征相似度，得到建筑特征相似性矩阵。
[0014]进一步的，所述建筑物之间的特征相似度的计算公式为：式中，表示建筑物i和建筑物j具有相同特征的个数，表示所有特征的个数，表示建筑物i与建筑物j都不具有的特征个数。
[0015]进一步的，所述预测评分模块包括用户统计模块和建筑评分预测模块；其中，所述用户统计模块用于统计评价过待计算的两个建筑物中至少一个建筑物的所有用户；所述建筑评分预测模块用于利用建筑物的特征相似群中建筑物的评分对其中没有被用户评价的建筑物进行评分，得到未评价建筑物的预测评分。
[0016]进一步的，所述未评价建筑物的预测评分的计算公式为：式中，表示未评价建筑物的预测评分，表示建筑物i的特征邻居，表示用户u对建筑物j的评分。
[0017]本专利技术的有益效果为：通过设置有三维建模模块和智能分析模块，从而不仅可以在三维建模模块的作用下利用基于建筑特征的协同过滤推荐算法为待构建的建筑物推荐对应的初始模型，并使得设计人员可以在初始模型的基础上结合建模数据实现对初始模型的完善及颜色渲染，从而完成建筑物三维模型的构建，而且还可以在智能分析模块的作用下利用机器学习算法和人工智能技术来对采集及生成的数据进行分析和处理，帮助用户更好地理解建筑物的状态，并提供决策支持，相比于传统的智慧建筑的可视化系统，本专利技术首先利用基于建筑特征的协同过滤推荐算法为待构建的建筑物推荐对应的初始模型，然后使得设计人员只需在初始模型的基础上进行修改和完善便可完成对建筑物三维模型的构建，从而可以有效地避免设计人员从零开始构建建筑物三维模型的繁琐过程，不仅有效地降低了设计人员的工作量，而且还可以有效地提高建模效果，改善用户的使用体验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，其特征在于，该系统包括数据采集模块（1）、三维建模模块（2）、三维可视化模块（3）及智能分析模块（4）；其中，所述数据采集模块（1）用于采集构建建筑物三维模型的建模数据，并对建筑物的状态进行实时监测；所述三维建模模块（2）用于利用协同过滤推荐算法为获取的建模数据推荐对应的初始模型，并结合数字孪生技术实现对建筑物三维模型的完善，得到基于建筑物的三维模型；所述三维可视化模块（3）用于通过三维可视化技术将建筑物的三维模型以三维图形的形式进行呈现；所述智能分析模块（4）用于利用机器学习算法和人工智能技术来对采集及生成的数据进行分析和处理，帮助用户更好地理解建筑物的状态，并提供决策支持。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，其特征在于，所述数据采集模块（1）包括设计图纸数据采集模块（11）、外观数据采集模块（12）及环境数据采集模块（13）；其中，所述设计图纸数据采集模块（11）用于利用建筑物的设计图纸获取建筑物的设计参数数据；所述外观数据采集模块（12）用于利用无人机设备获取建筑物的外观数据；所述环境数据采集模块（13）用于利用预先安装于建筑物内部的传感器和监测设备获取建筑物的运行环境数据。3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，其特征在于，所述外观数据采集模块（12）包括无人机倾斜摄影模块（121）和激光点云扫描模块（122）；其中，所述无人机倾斜摄影模块（121）用于利用无人机设备以特定的角度倾斜对建筑物进行拍摄；所述激光点云扫描模块（122）用于利用激光技术将建筑物表面进行高精度、高速率的扫描测量，并转化为三维坐标点云数据。4.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，其特征在于，所述环境数据采集模块（13）包括温度采集模块（131）、湿度采集模块（132）、光照采集模块（133）及空气质量采集模块（134）；所述温度采集模块（131）用于利用预先安装于建筑物内的温度传感器实时采集建筑物内的温度数据；所述湿度采集模块（132）用于利用预先安装于建筑物内的湿度传感器实时采集建筑物内的湿度数据；所述光照采集模块（133）用于利用预先安装于建筑物内的光照传感器实时采集建筑物内的关照数据；所述空气质量采集模块（134）用于利用预先安装于建筑物内的空气质量监测器实时采集建筑物内的空气质量数据。5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧建筑三维可视化系统，其特征在于，所述三维建模模块（2）包括建模数据获取模块（21）、数据预处理模块（22）、初始模型推荐模块（23）及三维模型完善模块（24...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，王晴晴，郭明敏，
申请(专利权)人：山东融谷信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：