一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统及方法与流程

本发明涉及虚拟现实，具体涉及一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统及方法。

背景技术：

1、虚拟现实技术(vr)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面，模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像，感知是指理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知。

2、建筑需求响应建模研究一直是国内外学者的研究热点之一，建模方法主要包括机理模型、数据驱动模型或简化模型，机理模型是从建筑内部结构、参数和机理出发，建立相应的热动力学物理模型，准确模拟系统内各组件及各子系统之间的交互关系。

3、例如专利号cn108122067a公开了一种建筑需求响应动态过程的建模方法和系统，包括：根据各时刻的温度变化量，确定建筑用电设备的用电功率曲线；将用电功率曲线与预先定义的基准功率曲线进行对比，生成需求响应动态过程仿真曲线；确定需求响应动态过程仿真曲线中各阶段的拟合函数；基于每一个阶段的拟合函数，建立需求响应动态模型。模型一方面应能反映建筑内相互作用的能量系统之间的复杂热动力学关系和动态变化过程，另一方面计算速度足够快，能够满足电网实时调度的需要。

4、该建筑需求响应动态过程的确定建筑用电设备的用电功率曲线，避免控制过程中由于建筑负荷参与需求响应造成的负荷功率的剧烈波动，但是在建筑用电设备之前需要建立住户对自己所居住的小区的基本了解，而虚拟现实技术便可以让每个住户亲自了解建筑模型及其他相关信息，但是现有的虚拟现实技术仅可以观测建筑的基础信息，无法更加深入的了解建筑模型，需要在虚拟现实技术中建立一个更加完善的动态模型供住户进行参考。

技术实现思路

1、为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统及方法，接收所述仿真计算的数据信息，基于实景建筑数据配置加权移动平均值的仿真建筑建模数据，并执行实景建筑数据与仿真建筑建模数据的模型转换，输出最终的虚拟建筑场景。

2、本发明的第一个目的在于提供一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统。

3、本发明的第二个目的在于提供一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模方法。

4、本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

5、一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统，所述系统包括：vr显示设备、vr交互设备、计算机、数据存储设备及建模工具；

6、所述vr显示设备，用于根据所述vr交互设备的操控来读取建筑模型文件，并根据所述vr交互设备的操控对所述建筑模型文件进行调整，并将调整后的建筑模型文件发送给所述计算机进行仿真计算，将所述计算机发送的仿真结果显示在所述vr显示设备上；

7、所述vr交互设备，用于通过操控所述vr显示设备来读取建筑模型文件，并对所述建筑模型文件进行调整；

8、所述计算机，用于建立与所述vr交互设备间的数据通信，并对调整后的建筑模型文件进行仿真计算；

9、所述数据存储设备，用于储存所述调整后的建筑模型文件并记录建筑模型文件的相关数据信息；

10、所述建模工具，用于接收所述仿真计算数据，基于实景建筑数据配置加权移动平均值的仿真建筑建模数据，并执行实景建筑数据与仿真建筑建模数据的模型转换。

11、进一步的，所述vr显示设备包括建筑模型读取模块、建筑模型调整模块和建筑仿真模块；

12、所述建筑模型读取模块，用于根据所述vr交互设备的操控，并从模型数据库中选择所述建筑模型文件；

13、所述建筑模型调整模块，用于根据所述vr交互设备的操控对所述模型读取单元读取到的建筑模型文件进行调整，并将所述调整后的建筑模型文件发送给建筑仿真模块；

14、所述建筑仿真模块，用于确定所述调整后的建筑模型文件的仿真参数和仿真条件，并将所述调整后的建筑模型文件以及所述仿真参数和仿真条件发送给所述计算机进行仿真计算。

15、进一步的，所述用于建立与所述vr交互设备间的数据通信，并对调整后的建筑模型文件进行仿真计算还包括以下步骤：

16、计算机终端发出建立数据通信指令，多个计算机执行指令操作并建立与所述vr交互设备间的数据连接；

17、多个计算机接收建筑模型文件的数据信息，并将建筑模型文件的数据信息植入指定的虚拟建筑场景，构建虚拟建筑场景所处空间的坐标，生成所处虚拟建筑场景的虚拟画面，并在vr显示设备上进行观看。

18、进一步的，所述数据存储设备包括创建图像输出模块、待输出模块、预处理模块；

19、所述创建图像输出模块，读取计算机的虚拟建筑场景，并从待输出模块中获取对应虚拟建筑场景的坐标信息及方位信息；

20、所述待输出模块，获取所述建筑模型文件中虚拟建筑场景的坐标信息及方位信息，对获取坐标信息及方位信息进行校验，根据校验结果对所述模型与场景渲染序列精细渲染，保存精细渲染得到的建筑序列；

21、所述预处理模块，实时获取模型实际建筑场景的坐标信息及方位信息，根据所述建筑场景的坐标信息及方位信息对所述预处理区内的虚拟建筑场景模型进行渲染，保存渲染得到的虚拟建筑场景模型渲染建筑序列。

22、进一步的，所述用于储存所述调整后的建筑模型文件并记录建筑模型文件的相关数据信息还包括以下步骤：

23、读取的虚拟建筑场景，根据所述建筑场景的坐标信息及方位信息对所述预处理区内的虚拟建筑场景模型进行渲染，保存渲染得到的虚拟建筑场景模型渲染建筑序列；

24、将对应虚拟建筑场景的坐标信息及方位信息利用aes加密算法以及https协议加密传输数据；

25、获取所述建筑模型文件中虚拟建筑场景的坐标信息及方位信息，对获取坐标信息及方位信息进行校验，根据校验结果对所述模型与场景渲染序列精细渲染，保存精细渲染得到的建筑序列。

26、进一步的，所述将对应虚拟建筑场景的坐标信息及方位信息利用aes加密算法以及https协议加密传输数据还包括以下步骤：

27、搭建https服务器，使得数据存储设备和vr显示设备的信息传输通过tls进行加密，因此传输的数据都是加密后的数据；数据存储设备和vr显示设备建立ssl握手，vr显示设备通过ca证书来确认身份；互相传递三个随机数，之后通过这随机数来生成一个密钥；互相确认密钥，然后握手结束；数据通讯开始，都使用同一个对话密钥来加解密；

28、其中，密钥生成使用aes对称加密算法。

29、进一步的，所述用于接收所述仿真计算数据，基于实景建筑数据配置加权移动平均值的仿真建筑建模数据，并执行实景建筑数据与仿真建筑建模数据的模型转换还包括以下步骤：

30、将各建筑特征信息输入建模工具，获取模拟分析结果，通过计算加权移动平均值确定相关范围，并获得初始化的建筑模型；

31、根据初始化的建筑模型范围进行数据改进，建立判断数据趋势的曲线模型；

32、根据曲线计算弹性变化值，并计算变化弹性范围；

33、根据变换弹性范围判断数据模拟后的建筑分析数据；

34、计算建筑模拟数据的滞后情况，输出最终的虚拟建筑场景。

35、本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

36、一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模方法，该方法包括以下步骤：

37、s1、通过所述vr交互设备的操控来读取建筑模型文件，并根据所述vr交互设备的操控对所述建筑模型文件进行调整，并将调整后的建筑模型文件发送给所述计算机进行仿真计算，将计算机发送的仿真结果显示在vr显示设备上；

38、s2、通过操控所述vr显示设备来读取建筑模型文件，并对所述建筑模型文件进行调整；

39、s3、建立与所述vr交互设备间的数据通信，并对调整后的建筑模型文件进行仿真计算；

40、s4、储存所述调整后的建筑模型文件并记录建筑模型文件的相关数据信息；

41、s5、接收所述仿真计算的数据信息，基于实景建筑数据配置加权移动平均值的仿真建筑建模数据，并执行实景建筑数据与仿真建筑建模数据的模型转换，输出最终的虚拟建筑场景。

42、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

43、本发明提供一种基于虚拟现实仿真的预处理动态建模系统及方法，通过创建图像输出模块、待输出模块、预处理模块，将图像输出区获取到的操作指令与待输出区、预处理区共享，使得待输出区和预处理区能够进行预先处理，生成相应的虚拟建筑场景，图像输出区在响应操作指令时更为快捷；通过待输出区对虚拟建筑场景的校验处理，再对预处理区中已保存的虚拟建筑场景渲染序列进行精细渲染，极大提高了虚拟建筑场景的渲染速度，并且通过校验处理，保证了预处理场景与模型与实际场景一致，使观测人员更加真实的融入到虚拟现实的环境中；通过对建筑环境有关的相关数据进行组合建模，有效避免了建筑模拟环境下的出现的无效或偏差数据，大大提高了分析模型的准确性，对建筑环境实现全面精确地分析和监测。