(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111624783.7 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 沈阳建筑大学 地址 110000 辽宁省沈阳市 浑南新区浑南 东路25号 (72)发明人 孙佳　吴杰　刘帅磊　孙岐岩　 于德富　 (74)专利代理 机构 沈阳一诺君科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 2126 6 代理人 刘丽娟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 16/23(2019.01) G06Q 50/08(2012.01) G06K 9/62(2022.01)G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种智慧工地多特征数字孪生模型的建立 方法与管理系统 (57)摘要 本发明涉及一种智慧工地多特征数字孪生 模型的建立方法与管理系统， 属于应用信息技术 领域。 实施方式为： 通过多种传感器采集到 人员、 机器、 物料、 工艺和环境的数字信息， 通过分布式 网络将信息传送至数字孪生处理模块， 建立后的 数字孪生模 型会被传送至中央处理器， 处理器采 用链式相似度算法将新建立的数字孪生模型与 模型库中的原数字孪生模型进行比较， 比较后模 型库中的相应模型会被更新、 优化， 或者建立全 新的数字孪生模 型存入库中。 本发 明使用数字孪 生技术实现对智慧工地多特征的模型建立、 更 新、 优化、 预测与评估， 能够为智慧工地的动态管 理提供技 术支持。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114329962 A 2022.04.12 CN 114329962 A 1.一种智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特征在于， 所述的方 法及系统包括： 多特征数据采集模块， 通过多种传感器对人员、 机器、 物料、 工艺、 环境进行多特征数据 的采集； 数字孪生处理模块， 通过数字孪生技术对所采集到的多特征数据进行数字孪生模型的 建立； 中央处理器模块， 包括模型信息存储模块与模型信息对比模块， 将实时对所接收的数 字孪生模型进行相似度对比并进行更新、 优化与存储， 同时依据所存储的模型建立多特征 数字相似链； 具体地： 设多特征数字相似链所对应的相似链库为DL＝(d1， d2， d3， d4， d5)， 其中d1表示特征归 属， 即所识别特征数据归属于人员、 机器、 物料、 工艺、 环境之中 的一项， 以字母表示， d2表示 子层归属， 即所识别特征数据为人员、 机器、 物料、 工艺、 环境中某项隶属的特征， 以数字表 示， 共同组成一个两位数自然数， d3表示某项特征的子相似链， 任一特征均会随着模型数据 的不断更新而 具有多个子相似链， 它们之间有一定的相似之处， 但相互独立， 能够单独代表 某项特征， 同样以数字表示， 共同组成一个两位数自然数， d4表示所接收数字孪生模型 中某 项特征数字相似链与子相似链的相似度， 也是以数字表示， 所组成的两位数自然数 的大小 即代表相似的程度， d5表示子相似链是否会被更新或替换， 依据相似度进行判断， 以一位数 字的自然数表示， 对应公式如下： 其中R代表人员的特征数据， J代表机器的特征数据， W代表物料的特征数据， G代表工艺 的特征数据， H代 表环境的特 征数据； 数字孪生模型的相似度比较采用链式对比算法， 模型库中每个特征都有属于各自数据 链， 用TL表示,TL＝(t1， t2，…， tm)， 新获取的特征数字链用TL ’表示， TL’＝(t1’， t2’，…， tn’),其中ti表示对应特征的某项原始特征数据， 用features_t＝{people， machine， material， technolo gy， environment： [ft1， ft2，…， ftm]}， 长度为m， t1’表示对应特征的某 项新获取的特征数据， 用features_t＝{people， machine， material， technology， environment： [ft1， ft2，…， ftn]}， 长度为n， 两者一一对应， 且m≥n， 链的长度取决于每个特 征所包含特征数据的多少， 对应的链式对比算法公式如下： 其中LCS是一种动态规划算法， LCS(ti)表示两个模型相似链的最长公共子序列， L(LCS (ti))表示该子序列的长度， L(LCS(ti))/i表示相似链的最长公共 子序列的长度与原相似链权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114329962 A 2长度的比值， 值 域为(0％,10 0％)。 2.根据权利要求1所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述多 特征数据采集模块中的传感器设置在智慧工地中人员、 机器、 物料、 工艺、 环 境需监测或监管的位置， 对应采集装置包括生物特征采集、 图像采集、 声音采集、 震动采集、 电流电压 工作参数采集、 环境数据采集。 3.根据权利要求1所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述数字孪生处理模块用于将所接收的传感器采集装置所采集到的数据转化为数 字孪生模型， 该模型为动态模型， 能够实时反映工地需要监测的物理实体 状态信息 。 4.根据权利要求1所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述中央处理器模块的模型信息存储中包含的多特征数字相似链， 其模型库包含 多个对象的多个特征模型数据， 每个对象对应一个模型子库， 每个特征对应一个相似链， 相 似链包括8个字符， 第一个字符用英文大写字母R/J/W/G/H分别表示， 其余字符均以阿拉伯 数字表示。 5.根据权利要求1所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述中央处理器模型信息对比模块中数字孪生模型 的比较为相似度比较， 采用链 式对比算法实现， 每个特征都有属于各自特征 的数据链， 每个数据链的长度 因所含特征数 据不同而不同， 每个特征数据对应一个字符， 每个字符代表该特征数据具体信息， 链式对比 算法中使用了LCS动态规划算法， 该算法通过递归的方式进行求 解。 6.根据权利要求5所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述的链式对比算法， 其依据所获取 的特征模型数据链与模型库中相 应的多个特 征模型数据链进行比较， 当新模型数据链与库中所有数据链相似度最大值为T值， 且T值大 于一定数值时， 新模型数据被认为处于合理范围； 若对比特征中仅有一项数据链的相似度 低于合理范围， 其余特征 的数据链均 处理合理范围内时， 该不合理的特征数据链将作为子 库中一个新的特 征数据链被存 储， 并将用于后续的特 征对比。 7.根据权利要求5所述的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方法与管理系统， 其特 征在于， 所述的链式对比算法能够依据实际环境条件实时动态调整相似度的合理范围， 合 理范围内的新数据链将被用于对未来状态的预测与评估， 所做的预测与评估数据也将被存 储， 成为模型 特征数据链对比的一项参 考。 8.一种用于实现权利要求1至7中任意一项的智慧工地多特征数字孪生模型的建立方 法与管理系统， 其特征在于， 所述多特征数字孪生模型 的建立方法为通过多种传感器采集 人员的外貌特征、 声音 特征、 指纹特征等生物特征， 采集机器的震动特征、 结构特征、 温度特 征、 电流电压工作参数特征等， 采集物料的形状特征、 结构特征、 质量特征、 气味特征等， 采 集工艺的行为特征、 位置特征、 尺寸特征等， 采集环境的温度特征、 湿度特征、 风力特征、 空 气质量特征等， 再通过数字孪生处理模块进行数字孪生模型 的建立， 并将模型特征对应的 模型库及其数据链存储在中央处理器中； 所述的管理系统， 其特征在于， 系统能够实时对所 采集的数据进行数字孪生模型建立与对比， 且能够实时动态调整相似度参数 的合理范围， 并对合理范围内的新数据链进行状态预测与评估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114329962 A 3