一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法

技术领域

本申请涉及数字孪生技术领域，具体涉及一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法以及通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的装置。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

在依托数字孪生技术构建的三维场景中，相对应位置都存在与现实保持一致的各类设备设施，而对随时随地获取看到的设备设施的各类数据信息的需求，是数字孪生场景所提供的重要应用之一。

目前在依托数字孪生技术构建的三维场景中获取设备设施的各类数据信息，均以点击或者单独的查询列表来实现，没有发挥出依托数字孪生技术构建的三维场景的真正优势，使用起来还需要频繁的交互才能获取信息。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本发明的一个方面，提供一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法，用于数字孪生空间场景，所述通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法包括：

获取用户在数字孪生空间场景中的用户视角起始点以及可视范围；

获取可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离；

根据所述用户视角起始点、可视范围以及可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离判断是否需要进行设备信息推送，若是，则

获取可显示参数数据库，所述可显示参数数据库包括多个设施设备以及每个设施设备的可显示参数信息；

通过可显示参数数据库将可视范围内的各个设施设备的可显示参数信息渲染至所述数字孪生空间场景中。

可选地，在所述获取可显示参数数据库之前，通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法进一步包括：

生成可显示参数数据库。

可选地，所述生成可显示参数数据库包括：

通过对各类模型数据进行分析，将模型的几何信息进行过滤，将语义信息做关联映射从而获取OSGB模型和XML语义信息；

将OSGB模型、GIS数据等进行几何转换并进行模型参数化存储，使用GIS数据的特征点值进行GIS数据信息的参数化存储，按照多级LOD进行不同颗粒度的冗余描述信息的剔除，形成线性参考和复用数据池。

可选地，所述通过对各类模型数据进行分析，将模型的几何信息进行过滤，将语义信息做关联映射从而获取OSGB模型和XML语义信息包括：

通过多层级LOD切片优化技术，计算发布订购数据匹配度并将匹配度动态映射到几何模型的分辨率，从而实现几何模型的层次式过滤，从而获取OSGB模型；

将过滤后的几何模型根据模型类型进行匹配，读取模型本身的属性信息，将全量的属性信息解析为XML文件，并且通过ObjectID，实现语义信息解析存储的XML文件与模型之间的关联映射。

可选地，所述各类模型数据包括：

OSGB格式的模型数据、rvt格式的模型数据、dgn格式的模型数据、IFC格式的模型数据。

可选地，所述根据所述用户视角起始点、可视范围以及可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离判断是否需要进行设备信息推送包括：

判断可视范围内是否具有设施设备，若是，则

判断各个设施设备距离用户当前位置的距离是否超过预设距离阈值，若是，则

判断需要进行设备信息推送。

本申请还提供了一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的装置，其特征在于，所述通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的装置包括：

用户视角起始点获取模块，所述用户视角起始点获取模块用于获取用户在数字孪生空间场景中的用户视角起始点；

可视范围获取模块，所述可视范围获取模块用于获取用户在数字孪生空间场景中的可视范围；

判断模块，所述判断模块用于根据所述用户视角起始点、可视范围以及可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离判断是否需要进行设备信息推送；

可显示参数数据库获取模块，所述可显示参数数据库获取模块用于获取可显示参数数据库，所述可显示参数数据库包括多个设施设备以及每个设施设备的可显示参数信息；

显示模块，所述显示模块用于通过可显示参数数据库将可视范围内的各个设施设备的可显示参数信息渲染至所述数字孪生空间场景中。

有益效果：

通过本申请的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法可以实现在依托数字孪生技术构建的三维场景中，随着位置的不断变化，无需其他操作，系统自动的不断的推送用户关注的各设施设备的各类数据信息。

附图说明

图1为本申请一实施例的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法中的轻量化引擎的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本申请一实施例的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法的流程示意图。

图2为本申请一实施例的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法中的轻量化引擎的流程示意图。

如图1以及图2所示的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法包括：

步骤1：通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法包括：

步骤1：获取用户在数字孪生空间场景中的用户视角起始点以及可视范围；

步骤2：获取可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离；

步骤3：根据所述用户视角起始点、可视范围以及可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离判断是否需要进行设备信息推送，若是，则

步骤4：获取可显示参数数据库，所述可显示参数数据库包括多个设施设备以及每个设施设备的可显示参数信息；

步骤5：通过可显示参数数据库将可视范围内的各个设施设备的可显示参数信息渲染至所述数字孪生空间场景中。

通过本申请的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法可以实现在依托数字孪生技术构建的三维场景中，随着位置的不断变化，无需其他操作，系统自动的不断的推送用户关注的各设施设备的各类数据信息。

在本实施例中，获取用户在数字孪生空间场景中的用户视角起始点以及可视范围具体为：

通过获取相机位置来确定用户视角起始点，通过获取相机的位置及相机的视角，来获取可视范围。

在本实施例中，获取可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离包括：

通过获取相机位置的坐标信息及设施设备的坐标信息，将两组坐标数据进行计算获取所述用户位置的空间距离。

在所述获取可显示参数数据库之前，通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法进一步包括：

生成可显示参数数据库。

在本实施例中，所述生成可显示参数数据库包括：

通过对各类模型数据进行分析，将模型的几何信息进行过滤，将语义信息做关联映射从而获取OSGB模型和XML语义信息；

将OSGB模型、GIS数据等进行几何转换并进行模型参数化存储，使用GIS数据的特征点值进行GIS数据信息的参数化存储，按照多级LOD进行不同颗粒度的冗余描述信息的剔除，形成线性参考和复用数据池；

将不同种类数据基于统一的空间参考，重新进行空间信息描述从而形成可显示参数数据库。

在本实施例中，所述通过对各类模型数据进行分析，将模型的几何信息进行过滤，将语义信息做关联映射从而获取从而获取OSGB模型和XML语义信息包括：

通过多层级LOD切片优化技术，计算发布订购数据匹配度并将匹配度动态映射到几何模型的分辨率，从而实现几何模型的层次式过滤；

将过滤后的几何模型根据模型类型进行匹配，读取模型本身的属性信息，将全量的属性信息解析为XML文件，并且通过ObjectID，实现语义信息解析存储的XML文件与模型之间的关联映射。

具体而言，为了解决城市级海量数据可视化应用的性能瓶颈，做到性能跟数据复杂度无关，我司采用的是多层级LOD切片技术：

切片的概念来自传统的二维GIS的WMTS服务标准，WMTS全称Web Map TileService，是一种预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。LOD技术是计算机图形学中常用的优化技术，其核心就是对网格模型进行化简生成一系列不同精度的Mesh模型，然后根据物体和相机的距离选择合适精度的LOD模型进行渲染，从而优化渲染性能。

我们的思路是将传统GIS的切片技术和三维网格模型的LOD技术进行了融合，生成三维数据的多层级LOD切片数据，这里面最为核心的技术就是三维切片（3D Tiles），我们可以将任何空间数据都进行三维瓦片化，包括传统的3dsMax手工建模的精细模型，激光点云数据、倾斜摄影数据、BIM模型等。

这个技术本质上就是一种多分辨率的LOD技术，相比传统的LOD技术的优势就是可以处理海量的数据和对象，更加适合城市级应用，传统LOD还是无法突破对象的限制，即使一个对象已经简化到只剩1个三角形，如果场景里有上万甚至上亿对象的话渲染性能依然会不理想，类似WMTS和Vector Tiles生成一个四叉树，三维瓦片化会将三维场景生成一个空间八叉树。这样从整个地球到国家、城市、建筑、构件都可以组织到一棵空间树上，可以无缝的进行浏览漫游。

通过多层级LOD切片优化技术，计算发布订购数据匹配度并将匹配度动态映射到几何模型的分辨率，从而实现模型的几何信息的层次式过滤。经测试与实际应用，可以真正做到调度渲染性能跟原始数据的复杂度和数据量无关，对网络传输，对客户端资源（包括CPU，内存，显存）占用都可以降到最低。

语义信息做关联映射处理是在模型进入系统平台前，根据模型类型进行匹配，读取模型本身的属性信息，将全量的属性信息解析为XML文件，并且通过ObjectID，实现语义信息解析存储的XML文件与模型之间的关联映射。

各类模型数据包括：OSGB格式的模型数据、rvt格式的模型数据、dgn格式的模型数据、IFC格式的模型数据。

处理分析的各类模型数据，是指多源异构的模型数据，包括OSGB格式的模型数据、rvt格式的模型数据、dgn格式的模型数据、IFC格式的模型数据等。同时将各类模型按照系统平台格式重新组织，生成统一格式的文件，便于系统的调度、查询与应用。

在本实施例中，根据用户视角起始点、可视范围以及可视范围内的各个设施设备相距用户视角起始点的空间距离判断是否需要进行设备信息推送包括：

判断可视范围内是否具有设施设备，若是，则

判断各个设施设备距离用户当前位置的距离是否超过预设距离阈值，若是，则

判断需要进行设备信息推送。

在本实施例中，用户可能会在空间中运动，但是通过获取用户的视角起始点，即可以知道用户运动的位置，从而能够获取任意时刻的用户的可视范围。

本申请还提供了一种通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的装置，所述通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的装置包括：

用户视角起始点获取模块，所述用户视角起始点获取模块用于获取用户在数字孪生空间场景中的用户视角起始点；

可视范围获取模块，所述可视范围获取模块用于获取用户在数字孪生空间场景中的可视范围；

判断模块，所述判断模块用于判断所述用户位置的空间距离是否满足预设条件；

可显示参数数据库获取模块，所述可显示参数数据库获取模块用于获取可显示参数数据库，所述可显示参数数据库包括多个设施设备以及每个设施设备的可显示参数信息；

显示模块，所述显示模块用于通过可显示参数数据库将可视范围内的各个设施设备的可显示参数信息渲染至所述数字孪生空间场景中。

下面以举例的方式对本申请进行进一步详细阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本申请的任何限制。

本发明技术在用户登录依托数字孪生技术构建的三维场景系统后，用户开始在三维场景中进行操作时，系统会先判定用户当前的状态，如果当前状态为无效状态，系统终止运行响应；如果当前状态为有效状态，系统执行下一步操作：进行权限判定。

系统判定当前用户是否具备三维场景的浏览权限，如果当前用户不具备三维场景的浏览权限，系统终止运行响应；如果当前用户具备三维场景的浏览权限，系统分多线程执行下一步操作：算法识别1）、定时刷新判定操作2）。

1)系统执行算法识别操作：系统通过算法在三维场景中对可视空间范围内的设施设备进行识别，如果在可视空间范围内不存在设施设备，系统终止运行响应；如果在可视空间范围内存在设施设备，系统执行一下步操作——算法自动计算空间距离。

2)系统执行定时刷新判定操作：定时刷新判定视角是否有变化，如果没有变化，继续定时刷新判定；如果视角有变化，系统执行——算法识别1）。

系统通过算法自动计算可视空间范围内的设施设备与视角点的空间距离，结合视角使用者的模式：固定视角模式、第一人称视角模式等，进行最优可视距离判定。

根据不同的视角使用者模式进行最优可视距离判定，如果未达到最优的可视距离范围内，系统执行定时刷新判定操作2）；如果达到最优的可视距离范围内，系统执行自动推送设备信息操作。

系统执行自动推送设备信息操作，是以空间标牌的形式自动推送设备的各类数据信息。信息的内容可以根据实际需求进行定制，可以是静态数据、动态数据（IOT数据）、业务数据、也可以是各类综合数据。

本发明包括权限校验模块、核心算法模块、判定模块、结果输出模块。

权限校验模块只针对交付的系统，非本发明核心必要模块。主要用来核对用户身份是否合法，是否具备操作权限可以进行三维场景操作等进行校验。

核心算法模块是参考使用者模式，以使用者视角起始点为原点，对三维场景中的所有物理模型进行空间距离计算。参见图2，为提升计算效率，采用以下方法进行实现：

1)通过对实施过的大量的空间数据采集＼整理加工等可视化展示项目的积累与深度学习，系统对于空间数据结构的有很深刻的理解，针对城市级几十万部件数量、图元数量上千万的多源异构的模型与GIS数据进行轻量化处理：针对不同的部件进行参数化存储，提供线性参考和复用的底层支持，用人工智能分析的方式整合各类数据，目前市面上渲染层效率问题已经解决，我们致力于解决底层数据存储的效率，通过大量的应用数据支持，达到存储、复用的最优化。三维模型数据轻量化引擎需要在确保轻量化数据不存在结构丢失、轻量化数据纹理显示正常，无马赛克模型等情况、轻量化成果数据LOD分级清晰的情况下，实现BIM模型GIS数据的轻量化，让BIM模型与GIS数据能够更快的被加载和使用。

2)具体的轻量化算法如下：通过对各类模型数据进行分析，将模型的几何信息进行过滤，将语义信息做关联映射。将分析后的结果输出为OSGB模型和XML语义信息。将OSGB模型、GIS数据等进行几何转换，通过人工智能分析根据不同部件的具备的不同的几何形状，使用模型的几何特征点进行模型参数化存储、使用GIS数据的特征点值进行GIS数据信息的参数化存储，按照多级LOD进行不同颗粒度的冗余描述信息的剔除，形成线性参考和复用数据池。将不同种类数据基于统一的空间参考，重新进行空间信息描述。将以上数据进行组织后统一发布，供可视化平台进行调用。

3)针对多源异构的数据，核心算法基于一套数据体系管理不同专业的数据模型，兼容OGC/IFC/I3S/STEP的统一数据模型，生成统一的数据模型，进而实现融合海量数据的大场景下的统一调度。

4)根据不断学习的人工智能对海量数据进行的分析与训练，实现在海量数据的应用场景中快速检索各模型与相机视角间的空间位置关系，结合以下判定进行查询的优化：

a)以可视范围为界限划定可视范围内的物理模型（设施设备）参与计算。

b)用户关注的设施设备或其它物理模型参与计算，用户不关注的设施设备或其它物理模型不参与计算。在一个实施例中，由用户使用系统的设置功能对关注设备进行设置，并将结果存储在数据库表中，使用时从数据库中进行查询匹配。

c)有效视距范围内的设施设备或其它物理模型参与计算。

判定模块是对各种条件进行审核，根据核定结果组织核心算法模块流程流向。

结果输出模块依据核心算法及判定模块，对结果进行有序的呈现。

通过本发明可以实现在依托数字孪生技术构建的三维场景中，随着位置的不断变化，无需其他操作，系统自动的不断的推送用户关注的各设施设备的各类数据信息。

本发明在带给用户便捷的获取资讯的同时，也极大的提升了用户应用体验。

本发明能实现在多源异构的模型数据与GIS数据融合后构建的海量数据的大三维场景中，有序高效的组织数据输出空间位置关系。

1.基于数字孪生技术构建的三维场景，以使用者视角起始点为原点，大范围快速的计算三维场景中的所有物理模型空间距离。

2.基于快速计算出的空间距离结果，结合显示策略完成各类用户关注设施设备各类信息的自动推送。

3.针对多源异构的模型数据与GIS数据融合后构建的海量数据的大三维场景中，有序高效的组织数据输出空间位置关系。

上述对方法的描述同样也适用于对装置的描述。

本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如上所述的通过空间距离判定设备位置自动推送设备信息的方法。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤。装置权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由一个单元或总装置通过软件或硬件来实现。第一、第二等词语用来标识名称，而不标识任何特定的顺序。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包括一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地标识的方框实际上可以基本并行地执行，他们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或总流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本实施例中所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现装置/终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

在本实施例中，装置/终端设备集成的模块/单元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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其实并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。