3D孿生場(chǎng)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(chǎng)景，本期介紹下孿生場(chǎng)景中一個(gè)一個(gè)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(guò)程或事件的計(jì)算機(jī)模型和程序。仿真通過(guò)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(píng)估方案的效果，并進(jìn)行預(yù)測(cè)和決策。仿真可以應(yīng)用在多個(gè)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(duì)系統(tǒng)行為的描述、分析和預(yù)測(cè)，而較少?gòu)?qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化決策支持。

模擬仿真被用于預(yù)測(cè)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(guò)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(hào)燈系統(tǒng)，減少堵車(chē)和排放。在航空航天領(lǐng)域，仿真可以用來(lái)測(cè)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(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，例如模擬市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、貨幣政策的影響以及公共政策的效果評(píng)估等?？偠灾?，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(chǎng)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(tái)手動(dòng)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(wèn) NSDT.TWIN 孿生體管理平臺(tái)，注冊(cè)用戶賬號(hào)，操作如下圖所示：

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

特別說(shuō)明

項(xiàng)目名稱： 指定一個(gè)有含義的命名空間字符串，比如某個(gè)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(xiě)

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

特征屬性（動(dòng)態(tài)）-特征參數(shù)集合：描述物聯(lián)設(shè)備上一個(gè)組件的一些物理量參數(shù)，比如龍門(mén)吊有天車(chē)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(lèi)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(cè)用戶賬號(hào)登錄 NSDT編輯器 ，切換到具體場(chǎng)景，選中要接入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(shuō)明：

選擇剛剛創(chuàng)建的孿生體，比如“第008號(hào)龍門(mén)吊”，將其一個(gè)特征的一個(gè)參數(shù)綁定到選定模型的一個(gè)屬性上，即完成綁定。需要說(shuō)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(yè)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(shuō)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(gè)特征的所有參數(shù)

--單物理量：模擬孿生體一個(gè)特征的一個(gè)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(zhǎng)，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(dòng)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(kāi)發(fā)。

第一步：調(diào)用【1.2.1.1、獲取用戶訪問(wèn)token令牌】接口獲取token令牌，有access_token和refresh_token兩個(gè)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(shuō)明的是，access_token令牌會(huì)過(guò)期，有效期一年，refresh_token是離線刷新token，不會(huì)過(guò)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(qǐng)求返回401狀態(tài)碼時(shí)，可使用【1.2.1.1、獲取用戶訪問(wèn)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(qǐng)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(qǐng)求頭，調(diào)用接口發(fā)送數(shù)據(jù)。

以上詳見(jiàn)參考文檔【孿生體管理API接口說(shuō)明】。

此種方式需要做一定的編碼開(kāi)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(gè)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(hào)和密碼
pwPassword=123  ### 換成您的NSDT賬號(hào)和密碼

要配置孿生體client實(shí)例：

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

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

• 通過(guò)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(jiàn)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(tái)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(gè)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(gè)特征中的一個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)updateFeatureProperty();

以上詳見(jiàn)參考文檔【孿生體管理API接口說(shuō)明】，java-sdk使用demo下載鏈接 java-sdk-demo

可以看見(jiàn)龍門(mén)吊模型在不停移動(dòng)，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(chǎng)景搭建：模擬仿真 (mvrlink.com)