3D孿生場景搭建：模擬仿真

前面幾期文章介紹如何使用NSDT 編輯器 搭建3D應(yīng)用場景，本期介紹下孿生場景中一個一個非常重要的功能：模擬仿真。

模擬仿真是一種用于描述、分析和模擬現(xiàn)實(shí)世界中系統(tǒng)、過程或事件的計(jì)算機(jī)模型和程序。仿真通過輸入各種參數(shù)和條件，生成一系列模擬結(jié)果，以幫助用戶理解系統(tǒng)的行為、評估方案的效果，并進(jìn)行預(yù)測和決策。仿真可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域，例如工程、醫(yī)學(xué)、交通等。與數(shù)字孿生不同的是，仿真更注重對系統(tǒng)行為的描述、分析和預(yù)測，而較少強(qiáng)調(diào)實(shí)時監(jiān)測和優(yōu)化決策支持。

模擬仿真被用于預(yù)測新產(chǎn)品的性能、驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案、優(yōu)化生產(chǎn)流程、培訓(xùn)人員等。它還可以用于醫(yī)學(xué)仿真，模擬手術(shù)操作以及疾病傳播過程，以提供更好的醫(yī)療決策支持。在交通領(lǐng)域，仿真可以模擬城市交通流量，優(yōu)化交通信號燈系統(tǒng)，減少堵車和排放。在航空航天領(lǐng)域，仿真可以用來測試航空器的飛行性能和安全，優(yōu)化飛行路線和資源分配。此外，仿真技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，例如模擬市場競爭、貨幣政策的影響以及公共政策的效果評估等。總而言之，雖然數(shù)字孿生更側(cè)重于物理實(shí)體的建模和監(jiān)控，而仿真技術(shù)則更廣泛地應(yīng)用于模擬各種系統(tǒng)和環(huán)境，并為決策提供支持。

NSDT 編輯器 作為一款實(shí)用的3D場景編輯工具，當(dāng)然也集成了模擬仿真的功能，模擬仿真支持接入物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)方式的方式有兩種：一種是在孿生服務(wù)平臺手動設(shè)置模擬數(shù)據(jù)；一種是直接調(diào)用http相關(guān)api接口發(fā)送物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)。下面我們具體下兩種數(shù)據(jù)接入方式。

訪問 NSDT.TWIN 孿生體管理平臺，注冊用戶賬號，操作如下圖所示：

假如已注冊賬號：test，密碼：test，登錄 NSDT.TWIN 孿生體管理平臺 ，新建孿生體 ，操作如下圖所示：

特別說明

項(xiàng)目名稱： 指定一個有含義的命名空間字符串，比如某個公司的****，com.ww.cn；或者任何您想給的有意義的字符串

設(shè)備名稱: 物聯(lián)設(shè)備的唯一標(biāo)志字符串，很重要，后續(xù)可以基于此字段推送物聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)

版本: 不用填寫

屬性（靜態(tài)）：描述物聯(lián)設(shè)備的一些靜態(tài)屬性，key-value格式字符串，可以自定義，比如name:lmd001，place:三工區(qū)，等等

特征屬性（動態(tài)）-特征key：描述物聯(lián)設(shè)備上一些組件，比如龍門吊有天車、吊臂繩，分別命名 topcar、rope，等等

特征屬性（動態(tài)）-特征參數(shù)集合：描述物聯(lián)設(shè)備上一個組件的一些物理量參數(shù)，比如龍門吊有天車的水平距離、吊臂繩升降高度，分別命名 horizontal_distance、rise_height，默認(rèn)值類型為數(shù)字或小數(shù)，默認(rèn)給0即可。

新建后查看列表【定義】列，就是孿生體的thingId，為com.ww.cn:lmd008

使用已注冊用戶賬號登錄 NSDT編輯器 ，切換到具體場景，選中要接入數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型，切換到右下角【模型信息】tab，綁定新增孿生體的參數(shù)到模型屬性上，如下圖所示

特別說明：

選擇剛剛創(chuàng)建的孿生體，比如“第008號龍門吊”，將其一個特征的一個參數(shù)綁定到選定模型的一個屬性上，即完成綁定。需要說明的是，可將任意孿生體的任意特征參數(shù)，綁定到任意模型屬性上。

選擇【模擬仿真】，進(jìn)入仿真頁面，如下圖所示

切換到【仿真配置】tab，配置仿真相關(guān)參數(shù)，如下圖所示:

特別說明

頻率：設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)間隔，單位秒

仿真模式：

--全量仿真：模擬孿生體所有特征的所有參數(shù)

--單feature：模擬孿生體一個特征的所有參數(shù)

--單物理量：模擬孿生體一個特征的一個參數(shù)

配置：

--固定值：生成參數(shù)值為固定值。

--區(qū)間隨機(jī)值：需設(shè)置最大和最小值，在此范圍之間，隨機(jī)生成參數(shù)值。

--循環(huán)遞增：需設(shè)置最大和最小值以及遞增最小單位量，在此范圍之間，按遞增步長，遞增生成參數(shù)值，然后循環(huán)往復(fù)。

配置完仿真策略后，點(diǎn)擊啟動仿真，切換到【消息日志】可查看孿生體接收到的數(shù)據(jù)

此種方式需要做一定的編碼開發(fā)。

第一步：調(diào)用【1.2.1.1、獲取用戶訪問token令牌】接口獲取token令牌，有access_token和refresh_token兩個令牌，access_token用于調(diào)用發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)相關(guān)API，需要說明的是，access_token令牌會過期，有效期一年，refresh_token是離線刷新token，不會過期。所以，建議在access_token令牌到期前，或者調(diào)用發(fā)送物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)API且請求返回401狀態(tài)碼時，可使用【1.2.1.1、獲取用戶訪問token令牌】接口傳入refresh_token，重新?lián)Q取新access_token令牌。

第二步：調(diào)用【1.2.2、發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)】相關(guān)api，我們提供三種發(fā)送設(shè)備數(shù)據(jù)的接口，請根據(jù)您獲取到物聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)格式，選擇一種合適的接口，傳入access_token到請求頭，調(diào)用接口發(fā)送數(shù)據(jù)。

以上詳見參考文檔【孿生體管理API接口說明】。

此種方式需要做一定的編碼開發(fā)。

第一步：配置maven依賴

<dependency>     <groupId>org.eclipse.ditto</groupId>     <artifactId>ditto-client</artifactId>     <version>3.1.1</version> </dependency>

第二步：實(shí)例化和配置一個新的孿生體client

目錄下增加配置文件src/main/resources/config.properties，內(nèi)容如下：

### Required configuration properties
namespace=com.ww.cn
endpoint=wss://twin.nsdt.cloud:8081/ws/2
### password credentials
clientId=TED
scopes=offline_access
tokenEndpoint=https://nsdt.cloud/auth/realms/nsdt/protocol/openid-connect/token
pwUsername=test ### 換成您的NSDT賬號和密碼
pwPassword=123  ### 換成您的NSDT賬號和密碼

要配置孿生體client實(shí)例：

• 需要創(chuàng)建AuthenticationProvider和MessagingProvider的實(shí)例

• 創(chuàng)建DisconnectedDittoClient實(shí)例

• 通過調(diào)用client.connect()異步獲取DittoClient實(shí)例

// 創(chuàng)建AuthenticationProvider實(shí)例
 final AuthenticationProvider<WebSocket> authenticationProvider =  AuthenticationProviders.accessToken(
 	 AccessTokenAuthenticationConfiguration.newBuilder()
 	     // getJsonWebToken()為獲取jwt令牌的方法，詳見demo代碼
         .accessTokenSupplier(() -> getJsonWebToken())
         .identifier("ditto")
         .expiryGracePeriod(DEFAULT_EXPIRY_GRACE_PERIOD);
 );
 
 // 創(chuàng)建MessagingProvider的實(shí)例
 final MessagingConfiguration.Builder messagingConfigurationBuilder =
     WebSocketMessagingConfiguration.newBuilder()
         .jsonSchemaVersion(JsonSchemaVersion.V_2)
         .reconnectEnabled(false)
         // config.properties中的tokenEndpoint
         .endpoint(CONFIG_PROPERTIES.getEndpointOrThrow())
 ;
 final MessagingProvider messagingProvider =
     MessagingProviders.webSocket(messagingConfigurationBuilder.build(), authenticationProvider);
 
 // 創(chuàng)建DisconnectedDittoClient實(shí)例
 DisconnectedDittoClient disconnectedDittoClient = DittoClients.newInstance(messagingProvider);
 
 //創(chuàng)建孿生體client
 DittoClient client = disconnectedDittoClient.connect().toCompletableFuture().get(10, TimeUnit.SECONDS);

第三步：使用client向?qū)\生體平臺發(fā)送物聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)，參考示例SendTwinDataDemo.java文件中main函數(shù)，有三種發(fā)送數(shù)據(jù)方式:

// 演示給指定孿生體發(fā)送所有特征數(shù)據(jù)updateFeatures();// 演示給指定孿生體發(fā)送一個特征的所有參數(shù)的數(shù)據(jù)updateFeature();// 演示給指定孿生體發(fā)送一個特征中的一個參數(shù)的數(shù)據(jù)updateFeatureProperty();

以上詳見參考文檔【孿生體管理API接口說明】，java-sdk使用demo下載鏈接 java-sdk-demo

可以看見龍門吊模型在不停移動，并且模型屬性【位置-X】數(shù)據(jù)有明顯變化

原文鏈接：3D孿生場景搭建：模擬仿真 (mvrlink.com)