草庐IT

数字孪生架构

Peter_Gao_ 2023-11-18 原文

很多同学对数字孪生特别感兴趣,经常有同学问我:

数据孪生系统怎么做?有没有教程?

除了Unity开发,开发数字孪生还需要掌握什么技能?

有人介绍了一个数字孪生的外包,从来没做过,能不能接?

有幸参与或指导过一些数字孪生的科研、商业项目,把我的一些经验分享一下。

如果独立开发数字孪生系统,对技术要求还是比较高的,具体要掌握哪些技能呢?

在数字孪生系统中,Unity用于前端呈现,是整个系统的一部分,可以称之为数字孪生中的“数字”。

数字孪生,更重要的是“孪生”。孪生代表了什么呢?是与现实世界的同步。

所以数字孪生系统除了前端可视化的展示,更重要的是数据的采集同步。

那么一个完整的数字孪生系统如何架构呢?最简单的系统架构是这样的。

这种是最简单的数字孪生系统架构,用Unity开发可视化部分,需要啥数据从外部系统接入啥数据。有些小项目(外包10W以内)用这种架构完全就可以搞定。

这种架构的优点是简单,你只需要掌握Unity开发和一些网络开发的技能就可以。

缺点呢?有很多。

安全性是个问题,客户端直接接入外部系统,相当于外部系统的口令全部存储在客户端中,很危险。

性能是个问题,客户端直接连外部系统,当开n个客户端的时候,就会和外部系统有n个连接,特别是有的数据需要轮询去获取,可能会对外部系统造成比较大的压力

灵活性是个问题,由于直接连接外部系统,外部系统一旦变化可能就会造成客户端宕机,就需要升级客户端

有些功能实现不了,客户端在PC运行还好,如果客户端想要放到web/VR/MR上,一方面平台限制,很多操作是不支持的,比如连接数据库、UDP传输等等,另外一方面这些平台渲染压力已经很大了,很难支撑庞大的数据工作

针对上面这些问题,架构可以如何改进呢?

这个架构引进了一个数据服务器,这个数据服务器在这是做什么的呢?

这个服务器主要是用来中转数据,与外部系统的数据连接都由这个服务器负责。但通常监控系统中的视频流还是客户端直接连接。

针对1.0架构中的几个问题,数据服务器可以解决:

安全性:数据服务器负责中转外部系统中的数据,客户端只需要与数据服务器通信即可,避免了外部系统口令在客户端的暴露。

性能:数据服务器只从外部系统采集一次数据,如果缓存在数据服务器上,不管有多少个客户端,只需要数据服务器能抗住并发压力即可,不会对外部已有系统造成影响。

灵活性:客户端与服务器制定好数据协议即可,数据服务器负责处理与外部系统的数据对接,隔绝了客户端的频繁改动,也给客户端增加了一定的稳定性

功能性:可以支持客户端在web平台运行,客户端与数据服务器通过HTTP或者TCP等支持的通信协议进行通信即可,由服务器去处理外部系统的数据对接。

但是2.0架构中也存在问题,那就是数据服务器的压力太大,职责太多,它需要负责:

从外部系统采集、处理数据。原来数据都是由外部系统负责存储,不需要考虑数据存储的事情。但是引入数据服务器后,采集到的数据可能需要进行保存,到这全栈的技能中就得增加一个数据库了。

响应客户端的数据请求

后续可能需要添加的一系列业务功能也需要添加到这个服务器上,比如用户、权限等等

所以演化到3.0的架构时,提高服务端的并发能力,可以将数据服务器根据需要进行拆分,加入数据库,这里面没有一个固定的架构模式,初步是将数据、应用模块拆分开,有计算量较大的模块(比如AI预测、数据分析等等)可以单独再拆分出来。

比如:

数字孪生全栈开发能架构到这一步基本上就能Hold住几十万的项目了。

这里面需要的技能主要包括:

Unity开发

网络通信

数据库

服务器架构与开发

服务器运维

3.0的架构再往后演进,就需要很强的服务器开发能力了,主要核心目标还是提高服务端的并发能力,加入分布式等等,此处就不再多说了。

————————————————

https://blog.csdn.net/zhenghongzhi6/article/details/126064238

https://blog.csdn.net/u011618339/article/details/106164001

https://blog.csdn.net/yyl80/article/details/125227111

https://github.com/DTUAV

https://space.bilibili.com/403212208/channel/seriesdetail?sid=371283

有关数字孪生架构的更多相关文章

  1. ruby - 查找字符串中的内容类型(数字、日期、时间、字符串等) - 2

    我正在尝试解析一个CSV文件并使用SQL命令自动为其创建一个表。CSV中的第一行给出了列标题。但我需要推断每个列的类型。Ruby中是否有任何函数可以找到每个字段中内容的类型。例如,CSV行:"12012","Test","1233.22","12:21:22","10/10/2009"应该产生像这样的类型['integer','string','float','time','date']谢谢! 最佳答案 require'time'defto_something(str)if(num=Integer(str)rescueFloat(s

  2. 区块链之加解密算法&数字证书 - 2

    目录一.加解密算法数字签名对称加密DES(DataEncryptionStandard)3DES(TripleDES)AES(AdvancedEncryptionStandard)RSA加密法DSA(DigitalSignatureAlgorithm)ECC(EllipticCurvesCryptography)非对称加密签名与加密过程非对称加密的应用对称加密与非对称加密的结合二.数字证书图解一.加解密算法加密简单而言就是通过一种算法将明文信息转换成密文信息,信息的的接收方能够通过密钥对密文信息进行解密获得明文信息的过程。根据加解密的密钥是否相同,算法可以分为对称加密、非对称加密、对称加密和非

  3. ruby - 将n维数组的每个元素乘以Ruby中的数字 - 2

    在Ruby中,是否有一种简单的方法可以将n维数组中的每个元素乘以一个数字?这样:[1,2,3,4,5].multiplied_by2==[2,4,6,8,10]和[[1,2,3],[1,2,3]].multiplied_by2==[[2,4,6],[2,4,6]]?(很明显,我编写了multiplied_by函数以区别于*,它似乎连接了数组的多个副本,不幸的是这不是我需要的)。谢谢! 最佳答案 它的长格式等价物是:[1,2,3,4,5].collect{|n|n*2}其实并没有那么复杂。你总是可以使你的multiply_by方法:c

  4. Ruby 的数字方法性能 - 2

    我正在使用Ruby解决一些ProjectEuler问题,特别是这里我要讨论的问题25(Fibonacci数列中包含1000位数字的第一项的索引是多少?)。起初,我使用的是Ruby2.2.3,我将问题编码为:number=3a=1b=2whileb.to_s.length但后来我发现2.4.2版本有一个名为digits的方法,这正是我需要的。我转换为代码:whileb.digits.length当我比较这两种方法时,digits慢得多。时间./025/problem025.rb0.13s用户0.02s系统80%cpu0.190总计./025/problem025.rb2.19s用户0.0

  5. ruby - 按数字(从大到大)然后按字母(字母顺序)对对象集合进行排序 - 2

    我正在构建一个小部件来显示奥运会的奖牌数。我有一个“国家”对象的集合,其中每个对象都有一个“名称”属性,以及奖牌计数的“金”、“银”、“铜”。列表应该排序:1.首先是奖牌总数2.如果奖牌相同,按类型分割(金>银>铜,即2金>1金+1银)3.如果奖牌和类型相同,则按字母顺序子排序我正在用ruby​​做这件事,但我想语言并不重要。我确实找到了一个解决方案,但如果感觉必须有更优雅的方法来实现它。这是我做的:使用加权奖牌总数创建一个虚拟属性。因此,如果他们有2个金牌和1个银牌,加权总数将为“3.020100”。1金1银1铜为“3.010101”由于我们希望将奖牌数排序为最高的,因此列表按降序排

  6. ruby-on-rails - rails 中的正则表达式匹配 [\w] 和 "-"但不匹配数字 - 2

    我想为名字验证编写一个正则表达式。正则表达式应包括所有字母(拉丁/法语/德语字符等)。但是我想从中排除数字并允许-。所以基本上它是\w(减)数(加)-。请帮忙。 最佳答案 ^[\p{L}-]+$\p{L}匹配anykindofletterfromanylanguage. 关于ruby-on-rails-rails中的正则表达式匹配[\w]和"-"但不匹配数字,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.c

  7. ruby-on-rails - 将数字字符串转换为数字数组 - 2

    在我的应用程序中,我有一个文本字段,用户可以在其中输入类似这样的内容"1,2,3,4"存储到数据库中。现在,当我想使用内部数字时,我有两个选择:"1,2,3,4".split(',')或string.scan(/\d+/)do|x|a两种方式我都得到一个像这样的数组["1","2","3","4"]然后我可以通过在每个数字上调用to_i来使用这些数字。有没有更好的方法可以转换"1,2,3"to[1,2,3]andnot["1","2","3"] 最佳答案 str.split(",").map{|i|i.to_i}但是这个想法对你来说

  8. ruby - 递归地将所有数字字符串转换为 Ruby 哈希中的整数 - 2

    我有一个随机大小的散列,它可能有类似"100"的值,我想将其转换为整数。我知道我可以使用value.to_iifvalue.to_i.to_s==value来做到这一点,但我不确定我将如何在我的散列中递归地做到这一点,考虑到一个值可以是一个字符串,或一个数组(哈希或字符串),或另一个哈希。 最佳答案 这是一个非常简单的递归实现(尽管必须同时处理数组和散列会增加一些技巧)。deffixnumifyobjifobj.respond_to?:to_i#IfwecancastittoaFixnum,doit.obj.to_ielsifobj

  9. ruby - Ruby 和 Ruby on Rails 中的三层架构 - 2

    我是一名决定学习Ruby和RubyonRails的ASP.NETMVC开发人员。我已经有所了解并在RoR上创建了一个网站。在ASP.NETMVC上开发,我一直使用三层架构:数据层、业务层和UI(或表示)层。尝试在RubyonRails应用程序中使用这种方法,我发现没有关于它的信息(或者也许我只是找不到它?)。也许有人可以建议我如何在RubyonRails上创建或使用三层架构?附言我使用ruby​​1.9.3和RubyonRails3.2.3。 最佳答案 我建议在制作RoR应用程序时遵循RubyonRails(RoR)风格。Rails

  10. ruby-on-rails - Rails 格式验证——字母数字,但不是纯数字 - 2

    什么是测试格式验证的最佳方法让我们说一个用户名,使用字母数字的正则表达式,但不是纯数字?我一直在我的模型中使用以下验证validates:username,:format=>{:with=>/^[a-z0-9]+[-a-z0-9]*[a-z0-9]+$/i}数字用户名(例如“342”)通过了验证,这是我不想要的。 最佳答案 您想“向前看”一封信:/\A(?=.*[a-z])[a-z\d]+\Z/i 关于ruby-on-rails-Rails格式验证——字母数字,但不是纯数字,我们在Sta

随机推荐