(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211061147.2 (22)申请日 2022.09.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115130333 A (43)申请公布日 2022.09.30 (73)专利权人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 刘晓军　安思远　倪中华　易红　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 杜静静 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01)G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 112100155 A,2020.12.18 审查员 俞姝颖 (54)发明名称 一种数字 孪生模型合并方法 (57)摘要 本发明涉及数字孪生模 型的合并方法， 该方 法针对数字孪生模型构建的过程中， 相同或者相 似的孪生模 型合并流程和方法缺失的问题， 提出 了一种数字孪生模型合并方法， 基于数字孪生五 维概念模型， 根据模型相似度的差异， 提出两种 基础的数字孪生模型合并方法： 相同的数字孪生 模型合并方法； 同类数字孪生模型合并方法。 并 基于这两种合并方法， 提出三种具有混合相似度 的数字孪生模 型合并策略。 该方法定义了多个数 字孪生模型在存在相似度的合并方法， 细化了数 字孪生五维结构模型在不同维度上的合并实施 方式， 减少了在数字孪生建模过程中重复工作， 减少了因相似或者相同模型合并建模方法不明 确导致的效率损失 或者模型要素缺失。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115130333 B 2022.12.09 CN 115130333 B 1.一种数字 孪生模型合并方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 步骤1： 规定数字 孪生模型合并的应用场景和概念； 步骤2： 基于所实现的服 务及其物理实体模型区分模型的相似度； 步骤3： 针对相同和同类两种相似度， 模型合并方法包含两类合并方法， 并根据两种合 并方法， 提出对 存在混合相似度的模型的合并策略： （1） 对多个相同的数字 孪生模型实现相同数字 孪生模型合并方法； （2） 对多个同类的数字 孪生模型实现同类数字 孪生模型合并方法； （3） 基于上述合并方法， 提出对存在混合相似度的模型采取分治建模、 相似合并的策 略， 混合相似度模型合并包括 三种合并策略： （31） 对多个存在相同模块的不同数字 孪生模型合并策略； （32） 对多个存在同类模块的不同数字 孪生模型合并策略； （33） 对多个存在相同模块的同类数字 孪生模型合并策略； 步骤4： 合并建模在不同维度的具体实现方式； 其中， 步骤2中， 从数字孪生的物理实体模型及数字孪生模型实现的服务规定模型的相 似度区分策略， 将相似度等级依次降低分为： 相同、 同类、 不同三级， 在构建数字孪生模型 前， 根据数字孪生服务的目标及数字孪生物理实体来区分数字孪生模型 的相似度， 由于数 字孪生模型构建最终目标是通过数字孪生模型 的虚实交互反馈、 数据融合分析、 决策迭代 优化手段实现面向不同领域、 不同用户、 不同业务需求的服务， 因此利用数字孪生服务和实 体模型判断模型相似度， 若每个模型要实现的数字孪生服务相同， 实现相应服务涉及到的 数字孪生物理模型功能、 型号相同， 则这些子模型为相同模型， 这些子模型利用相同的数字 孪生模型合并方法建模； 若每个模型要实现的数字孪生服务相同， 实现相应服务涉及到的 数字孪生物理模型功能相同， 但存在形状、 尺寸三维几何差异， 则这些子模型属同类模型， 这些子模型利用同类的数字孪生模型合并方法建模； 上述两种模型相似度判定方式用于判 断模型整体的相似度； 其中， 步骤3中的合并策略 （1） 中， 相同的数字孪生模型合并是指完成两个或两个以上 相同的数字孪生模型合并成一个数字孪生主模型， 由模型 的相似度区分策略， 若模型为相 同模型， 则子模型建模过程中虚拟模型、 服 务模型、 连接模型进行合并建模； 相同的孪生模型在五 维结构模型中合并方法下： 1） 每个子模型都是现实中独一无二的个体， 子模型的物理实体不同， 主模型的物理实 体是所有子模型的物理实体并集； 2） 每个子模型属于相同模型， 故每个子模型的虚拟实体相同， 相互替换， 即主模型虚拟 实体是任意 一个子模型的虚拟实体； 3） 每个子模型属于相同模型， 数字孪生服务相同是模型属于相同模型的前提， 因此每 个子模型的服 务模型相同， 即主模型的服 务模型是任意一个子模型的服 务模型； 4） 每个子模型属于相同模型， 每个子模型孪生数据类型相同， 但在其设备运转的过程 中， 每个子模型 的数据都由现实中当前设备 的运行状态决定， 因此每个子模型 的孪生数据 不同， 即主模型的孪生数据是 所有子模型的孪生数据的并集； 5） 连接模型是实现物理实体、 虚拟实体、 服务模型、 孪生数据之间的互联互通， 由于子 模型属相同模型， 故每个子模型的数据采集方式、 服务实现模式、 迭代优化算法都相同， 即权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115130333 B 2主模型的连接模型 是任意一个子模型的连接模型； 其中， 步骤3中的合并策略 （2） 中， 同类的数字孪生模型合并是指完成两个或两个以上 同类的数字孪生模型合并成一个数字孪生主模型， 由模型 的相似度区分策略， 若模型为同 类模型， 则子模型建模过程中服 务模型、 连接模型进行合并建模； 同类的孪生模型在五 维结构模型中合并方法如下： 1） 每个子模型都是现实中独一无二的个体， 子模型的物理实体不同， 主模型的物理实 体是所有子模型的物理实体并集； 2） 每个子模型属于同类的、 但不相同模型， 故每个子模型的虚拟模型不同， 主模型的虚 拟实体是 所有子模型的虚拟实体的并集； 3） 每个子模型属于同类模型， 数字孪生服务相同是模型属于同类模型的前提， 因此每 个子模型的服 务模型相同， 即主模型的服 务模型是任意一个子模型的服 务模型； 4） 每个子模型属于同类模型， 每个子模型孪生数据类型相同， 但在其设备运转的过程 中， 每个子模型 的数据都由现实中当前设备 的运行状态决定， 因此每个子模型 的孪生数据 不同， 即主模型的孪生数据是 所有子模型的孪生数据的并集； 5） 连接模型是实现物理实体、 虚拟实体、 服务模型、 孪生数据之间的互联互通， 由于子 模型属同类模型， 故每个子模型的数据采集方式、 服务实现模式、 迭代优化算法都相同， 即 主模型的连接模型 是任意一个子模型的连接模型； 其中， 步骤3中的合并策略 （3） 中， 混合相似度模型其具体表现在， 数字孪生建模涉及到 的多个由多个模块组成的模型， 这些模型整体的相似度等级低于构成模型的部 分模块的相 似度等级， 并且这些相似度更高的模块与其他模块耦合度不高， 通过简单的方式连接， 此时 对数字孪生模型采取一种分而治之的建模策略， 将合并方法抽象为一种合并思维， 对每个 子模型中存在更高相似度的模块采取更高相似度的合并方法、 其他模块采用更低相似度的 合并建模方法或者一般建模方法， 最后再将分治建模的模型合并为主模型， 将混合相似度 模型分为三种情况： 存在相同模块的不同数字孪生模型、 存在同类模块的不同数字孪生模 型、 存在相同模块的同类数字 孪生模型； 其中， 步骤4中： 数字孪生模型的合并在子模型的相同维度简化建模， 相同的数字孪生 模型合并方法中， 每个子模型 的虚拟实体、 服务模型、 连接模型三个维度相同； 同类的数字 孪生模型合并方法中， 每个子模 型的服务模型、 连接模型两个维度相同， 合并在上述三个维 度中具体实施方式如下： 1） 对于子模型中相同的虚拟实体， 在主模型中构建可复用的虚拟实体模板， 模板中包 括子模型 的三维模型、 子模型中需要采集的多维数据结构、 子模型 的行为响应接口及子模 型的数据驱动规则， 每子模型 的构建都是对这个虚拟实体模板的实例化副本， 这些实例化 副本间相互独立 运行， 每个子模型由当前子模型采集的数据驱动； 2） 对于子模型中相同的服务模型， 在主模型中构建模型管理服务、 数据处理服务算法 及应用软件、 移动端AP P在子模型中复用； 3） 对于相同的连接模型， 每个子模型在数据传输时采用相同的传感器、 相同的数据传 输协议、 相同的通讯协议。 2.根据权利要求1所述的数字孪生模型合并方法， 其特征在于， 步骤1中， 规定数字孪生 模型合并的应用场景和概念， 当数字孪生模型涉及到多个相互独立模型， 即这些模型间不权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115130333 B 3