CN111650852B - 系留气球数字孪生监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供数字孪生系留气球系统，涉及数字孪生技术领域。本发明通过系留气球系统物联网采集系留气球关键运行状态数据，并将系留气球关键运行状态数据传输到孪生数据服中心，孪生数据服中心对数据进行接收、解析和存储，并转发到系留气球数字孪生系统，由系留气球数字孪生系统对系留气球球体位姿和地面系留设施运动进行仿真，系留气球监控服务提供运行状态监测、质量问题追踪、故障预测预警、自动控制等服务。本发明实现了系留气球系统物理空间和数字空间的深度融合，可对系留气球系统进行监控，可视化程度高、交互手段好，从而达到对系留气球全方位多视角监控，以及重大安全问题追溯和故障诊断与预警，保障了系留气球系统的运行安全。

Description

系留气球数字孪生监控系统

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，具体涉及一种系留气球数字孪生监控系统。

背景技术

系留气球系统主要用于低空、超低空预警，对海警戒和对敌边境线纵深地区的侦察监视，是空中预警飞机和地面雷达网的良好补充，是以雷达为任务系统的一种综合信息系统。广泛应用于预警探测、通信中继、电子干扰、防灾减灾、公共安全等军事和民用领域。系留气球系统担负将雷达等任务载荷提升到海拨3000m左右的空中执行低空、超低空目标的警戒等作战任务，具有滞空时间长、有效载重量大、部署方便、费用低廉等特点。系留气球系统在军事和民用领域都得到了广泛的应用，对于保障国防安全和公共安全起到了重要作用。

随着产品数量逐步增加及系留气球设备的老化，导致系留气球系统运行过程中的安全问题逐渐增多，如何保障系留气球系统运行安全已成为迫切需要解决的问题。目前，保障系留气球系统运行安全的系统主要有系留气球测控系统和远程视频监控系统。系留气球测控系统包括球上测控和球下监控两部分，球上测控负责数据采集，球下监控进行信息的综合展示，远程视频监控系统通过几个固定的摄像头远程监控系留气球的工作状态。

然而，上述两种均系统存在交互手段弱的技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种系留气球数字孪生监控系统，解决了现有系留气球监控系统中交互手段弱的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种数字孪生系留气球系统，所述系统包括：

物理系留气球系统，所述物理系留气球系统为系留气球系统客观存在的物理实体，包括球体、分系统球上设备、系留缆绳、地面系留设施、地面控制设备、系留气球系统物联网和系留气球球上执行机构；所述系留气球系统物联网用于采集系留气球关键运行状态数据；所述球上执行机构用于接收系留气球数字孪生系统的控制指令并执行；

孪生数据服务中心，所述孪生数据服务中心接收系留气球关键运行状态数据，并对系留气球关键运行状态数据进行解析、存储和转发；

系留气球数字孪生系统，所述系留气球数字孪生系统为物理系留气球系统的数字化镜像，通过孪生数据服务中心转发的系留气球关键运行状态数据驱动孪生模型实现系留气球球体位姿仿真和地面系留设施运动仿真；

系留气球监控服务系统，系留气球监控服务系统通过对孪生数据服务中心的关键运行状态数据进行分析、处理与挖掘，实现系留气球系统工作状态的监视、全方位多视角监控、重大安全问题追溯和系留气球系统的自动控制。

优选的，孪生数据服务中心将系留气球关键运行状态数据转发到系留气球数字孪生系统的方式包括：用户数据包协议。

优选的，所述系留气球物联网由部署在系留气球系统上的传感器组成，包括：气压测量单元、北斗定位系统、三维姿态方位参考系统、风速风向仪、拉力传感器和温度变送器。

优选的，所述系留气球球体位姿仿真包括：

基于系留气球系统的经度、纬度和高度信息，设置球体的局部坐标系位置，实现系留气球球体位置的变换；基于球体的俯仰角、横滚角和航向，设置给球体局部坐标系的欧拉角，实现系留气球球体位姿的变换；

所述地面系留设施运动仿真包括：

基于防护舱方位数据，设置地面系留设施局部坐标系的欧拉角，实现地面系留设施的旋转变换。

优选的，所述孪生模型主要包括球体数字孪生模型、系留缆绳数字孪生模型、地面系留设施数字孪生模型和地面控制中心数字孪生模型。

优选的，所述球体数字孪生模型的构建过程包括：创建球体空物体，将球体空物体的局部坐标系位置设置为球体重心坐标，并将球上设备模型加入到球体节点下，实现球体的位姿变换能绕球体重心旋转；

所述地面系留设施数字孪生模型的构建过程包括：创建地面系留设施空物体，将地面系留设施空物体局部坐标系位置设置为世界坐标系的原点处，并将随地面系留设施旋转的模型加入到地面系留设施物体节点下，实现地面系留设施的旋转能够绕系留塔中心旋转。

优选的，所述系留气球关键运行状态数据包括：气球参数数据、供电数据、工作状态数据、故障数据和应急处理数据；

其中，所述气球参数数据包括各气囊压力、气囊温度、阀门温度、外界大气温湿度、风速风向、气球丰满度、气球姿态及航向、气球高度、气球方位和系留缆绳球上拉力；

所述设备控制数据包括压力遥控、压力自控、风机控制、阀门控制、阀门加热控制、防撞灯控制、撕裂副控制和应答机控制；

所述工作状态数据包括系统电源工作状态、执行机构的运行状态和防护室系留设备工作状态。

所述故障数据包括描述球上控制系统的故障状态和球上电源系统的故障状态。

优选的，所述全方位多视角监控提供的视角包括：地面人员视角、球上自由跟随视角和多个固定视角。

优选的，所述重大安全问题追溯是包括：当发生重大安全问题时，基于历史系留气球运行孪生数据，利用系留气球数字孪生系统，重现系留气球系统历史运行过程和场景，来查找发生重大安全问题的原因。

优选的，所述系留气球的自动控制包括：通过风机和阀门来实现系留气球各囊体压力的自动控制，当压力过大时打开阀门放气，当压力过小时打开风机充气。

(三)有益效果

本发明提供了一种系留气球数字孪生监控系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明通过系留气球系统物联网采集到系留气球关键运行状态数据，并将系留气球关键运行状态数据传输到孪生数据服中心，孪生数据服中心对数据进行接收、解析和存储，并转发到系留气球数字孪生系统，由系留气球数字孪生系统对系留气球球体位姿和地面系留设施运动进行仿真及综合可视化，系留气球监控服务提供运行状态监测、质量问题追踪、故障预测预警、自动控制等服务，本发明实现了系留气球系统物理空间和数字空间的深度融合，可对系留气球系统进行监控，可视化程度高、交互手段好，从而达到对系留气球全方位多视角监控，以及重大安全问题追溯和故障诊断与预警，保障了系留气球系统的运行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的系统总体方案图；

图2是本发明实施例中构建的系留气球数字孪生系统示意图；

图3是本发明实施例中构建的球体数字孪生模型；

图4是本发明实施例中构建的地面系留设施数字孪生模型；

图5是本发明实施例中地面人员视角示意图；

图6是本发明实施例中球上自由跟随视角示意图；

图7是本发明实施例中固定视角示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种系留气球数字孪生监控系统，解决了现有系留气球监控系统中可视化程度低、交互手段弱的技术问题，实现了系留气球系统物理空间和数字空间的深度融合，可对系留气球系统进行监控，可视化程度高、交互手段好，从而达到对系留气球全方位多视角监控，以及重大安全问题追溯和故障诊断与预警，保障了系留气球系统的运行安全。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

系留气球系统在军事和民用领域都得到了广泛的应用，对于保障国防安全和公共安全起到了重要作用。随着产品装备部队数量的增长，系留气球系统的运行安全问题逐步凸显，虽然已采取大量措施来保障系留气球系统的运行安全，包括加强产品的安全性设计、制定了严格的安全保障措施、采用视频监控设备对重点部位进行安全监视等，但大型安全事件仍有发生。因此，如何有效保障系留气球系统的运行安全是当前需要迫切解决的难题。目前，保障系留气球系统运行安全的系统主要有系留气球测控系统和远程视频监控系统。但上述两种系统存在数字空间虚实映射差、可视化程度低、监控不到位等问题。

随着系留气球系统的发展，设备状态分析工作已越来越自动化、智能化。一方面，随着传感技术发展，气球参数、工作状态信息及故障信息等都可以实现自动采集。另一方面，数字孪生、人工智能技术的发展使得数据的远程实时处理、分析、预测成为可能。因此，本发明实施例提出了一种数字孪生系留气球系统，以实现系留气球系统工作状态监控，重大安全问题追溯，乃至故障诊断与预警及系留气球系统优化设计。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供一种数字孪生系留气球系统，该系统包括：物理系留气球系统、孪生数据服务中心、系留气球数字孪生系统和系留气球监控服务系统。

其中：

物理系留气球系统为系留气球系统客观存在的物理实体，包括球体、分系统球上设备、系留缆绳、地面系留设施、地面控制设备、系留气球系统物联网和系留气球球上执行机构；系留气球系统物联网用于采集系留气球关键运行状态数据；球上执行机构用于接收系留气球数字孪生系统的控制指令并执行；

孪生数据服务中心接收系留气球关键运行状态数据，并对进行系留气球关键运行状态数据解析、存储和转发；

系留气球数字孪生系统为物理系留气球系统的数字化镜像，通过孪生数据服务中心转发的系留气球关键运行状态数据驱动孪生模型实现系留气球球体位姿仿真和地面系留设施运动仿真，以及各类数据的综合可视化；

系留气球监控服务系统通过孪生数据服务中心转发的系留气球关键运行状态数据实现系留气球系统工作状态的监视、全方位多视角监控、重大安全问题追溯和系留气球系统的自动控制。

本发明实施例实现了系留气球系统物理空间和数字空间的深度融合，可对系留气球系统进行监控，可视化程度高、交互手段好，从而达到对系留气球全方位多视角监控，以及重大安全问题追溯和故障诊断与预警，保障了系留气球系统的运行安全。

下面对数字孪生系留气球系统各个组成部分进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例的一种数字孪生系留气球系统，包括4部分。

(1)物理系留气球系统

物理系留气球系统主要是指系留气球系统客观存在的物理实体，主要包括球体、分系统球上设备、系留缆绳、地面系留设施、地面控制设备等。为了实现数据的采集，物理系留气球系统还包括大量的传感器设备构成的系留气球系统物联网，同时，物理系留气球系统还包括大量的执行机构用于执行控制指令。

系留气球物联网将气压测量单元、北斗定位系统、三维姿态方位参考系统、风速风向仪、拉力传感器、温度变送器等传感器设备接入，实现系留气球关键运行状态数据的采集。

其中，气压测量单元通过引压管将氦气囊、副气囊、尾翼、整流罩四个气囊的压力，以及外界大气压引入，实现球上静压、氦气囊差压、副气囊差压、尾翼差压、整流罩差压的测量。北斗定位系统主要用于经度、纬度和高度位置信息的测量。三维姿态方位参考系统用于球体俯仰角、横滚角和航向等姿态信息的测量。风速风向仪指超声波风速风向仪，用于对球上环境信息的测量，包括球上温度、球上湿度、风速、风向的测量。拉力传感器主要用于主缆绳球上拉力、球下拉力，以及各级系留拉索拉应力的测量。温度变送器实现球上环境温度、氦气囊内温度、整流罩内温度、氦气阀门温度、应急放氦阀门温度、副气囊阀门温度、尾翼阀门温度、整流罩阀门温度的测量。

(2)孪生数据服务中心

接收系留气球关键运行状态数据，并对进行系留气球关键运行状态数据解析、存储和转发。实现物理系留气球系统、系留气球数字孪生系统、系留气球系统监控服务系统之间的信息交互。

系留气球关键运行状态数据主要是指传感器采集的气球参数信息、供电信息、工作状态信息、故障信息以及应急处理信息等系留气球关键运行状态数据，其中，气球参数信息包括各气囊压力，气囊和阀门温度，外界大气温湿度，风速风向，气球丰满度，气球姿态及航向，气球高度和方位，系留缆绳球上拉力等。设备控制信息包括压力遥控/自控、风机控制、阀门控制、阀门加热控制、防撞灯控制、撕裂副控制、应答机控制等。工作状态信息包括系统电源工作状态、阀门风机等执行机构的运行状态、防护室系留设备工作状态。故障信息描述球上控制系统的故障状态和球上电源系统的故障状态。

随着系留气球系统的运行，孪生数据不断积累，这些数据为系留气球的故障分析与预测、重大安全问题溯源，乃至未来系留气球系统的优化设计提供基础数据支撑。

(3)系留气球数字孪生系统

系留气球数字孪生系统是物理系留气球系统的数字化镜像，通过系留气球关键运行状态数据来实时驱动孪生模型实现系留气球球体位姿仿真、地面系留设施运动仿真，实时反映物理系留气球系统的真实状态，如图2所示为构建的系留气球数字孪生系统。其中，球体位姿仿真是指根据系留气球系统的经度、纬度和高度信息，设置球体的局部坐标系位置，并根据球体的俯仰角、横滚角和航向，设置给球体局部坐标系的欧拉角，以实现系留气球球体位姿的变换；地面系留设施运动仿真根据获取到的防护舱方位数据，设置地面系留设施局部坐标系的欧拉角，以实现地面系留设施的旋转变换。

孪生模型主要包括球体数字孪生模型(含球上设备模型)、系留缆绳数字孪生模型、地面系留设施数字孪生模型、地面控制中心数字孪生模型等。其中，球体数字孪生模型的构建过程为：创建球体空物体，将球体空物体的局部坐标系位置设置为球体重心坐标(系留状态下球体重心相对于系留塔底部中心点的坐标)，并将囊体模型、头锥模型、设备挂架模型、索具模型等球上设备模型加入到球体节点下，以实现球体的位姿变换能绕球体重心旋转，如图3所示为构建的球体数字孪生模型。地面系留设施数字孪生模型的构建过程为：创建地面系留设施空物体，将地面系留设施空物体局部坐标系位置设置为世界坐标系的原点处，并将系留塔、承重框、水平横梁、防护室、控制室等随地面系留设施旋转的模型加入到地面系留设施物体节点下，以实现地面系留设施的旋转能够绕系留塔中心旋转，如图4所示为构建的地面系留设施数字孪生模型。

(4)系留气球监控服务系统

系留气球监控服务系统实现系留气球系统工作状态的监视、全方位多视角监控、重大安全问题追溯，以及系留气球系统的自动控制。

工作状态监视主要包括气球位姿监控、压力状态监控、温度信息监控、风速风向监控、缆绳状态监控、供电状态监控、风机阀门状态控制等。

全方位多视角监控提供地面人员视角、球上自由跟随视角和多个固定视角。其中，地面人员视角主要模拟地面工作人员的视角，地面人员视角的方向可通过鼠标来控制，地面人员视角可通过键盘来控制视角位置的移动，该视角主要用于系留气球地面系留、维修系固，以及系留气球放飞和回收过程中处于近地面状态下系留气球状态的查看，如图5所示。球上跟随自由视角主要用于系留气球处于空中系泊，以及系留气球放飞和回收过程中系留气球状态的查看，可以通过移动鼠标来实现系留气球全方位任意视角的查看，通过鼠标中键滚动来实现视口的放大缩小，以实现留气球系统局部细节的查看，如查看风机、阀门的工作状态，如图6所示。固定视角是指通过设置几个固定的虚拟摄像头来监控系留气球的状态，主要用于系留气球处于空中系泊，以及系留气球放飞和回收过程中系留气球状态的监视，如图7所示。

重大安全问题追溯是指当发生重大安全问题时，基于历史系留气球运行孪生数据，利用系留气球数字孪生系统，重现系留气球系统历史运行过程和场景，来查找发生重大安全问题的原因。

系留气球的自动控制是指通过风机和阀门来实现系留气球各囊体压力的自动控制，当压力过大时打开阀门放气，当压力过小时打开风机充气。

本发明实施例首先通过构建系留气球物联网，以及部署各类传感器设备，实时采集物理空间物理系留气球系统的气球参数信息、设备控制信息、工作状态信息等，并对各类数据进行相关处理，通过数据下传将数据传输到地面的孪生数据服务中心；地面孪生数据服务中心进行数据的接收、解析、存储与转发，通过用户数据包协议(UserDatagramProtocol，UDP)将数据传输到地面控制中心及远程监控中心客户端；地面控制中心和远程监控中心客户端的数据处理模块对孪生数据进行接收解析，并在数字空间内对各类数据进行数据综合显示，驱动系留气球孪生模型运动或三维可视化展示；系留气球系统监控服务对系留气球的运行状态进行监测、控制，以及全方位多视角监控，实时监测系留气球的姿态、压力状态、供电状态、风机/阀门的开关状态等进行监控和预警，并能够根据监控信息对系留系统的状态进行控制。

需要说明的是，地面控制中心及远程监控中心客户端是系留气球数字孪生系统的安装场所/载体，地面控制中心及远程监控中心客户端一般为计算机。

传统的数字孪生一般仅实现了物理端到孪生端的数据映射，在本发明实施例中通过执行机构实现了孪生端到物理端的控制。

本发明实施例将数组孪生应用于产品实际运行的运行、维护阶段。将数字孪生技术应用于系留气球远程运维，主要解决传统系留气球系统可视化程度低、交互手段弱等问题，通过系留气球系统孪生模型，能够将系留气球系统的运行状态直观的展现出来，可视化程度高，用户可交互操作数字孪生三维模型。在本发明实施例中，将数字孪生技术应用于系留气球远程运维，有以下优势：

①对系留气球系统模型的设置，主要是对系留气球系统模型的层次结构进行调整，以及球体模型、地面系留设施局部坐标系的设置，以便于球体位姿仿真和地面系留设施旋转仿真。如原先球体的局部坐标系为系留塔底部中心处，很难将采集到的位置数据和姿态数据(俯仰角、横滚角、航向等)直接驱动球体来仿真，这中间需要进行一系列的坐标系转换，通常是4×4矩阵的运算，过程比较复杂。本发明实施例通过新建一个球体节点，并将球体节点的局部坐标系位置设置在球体重心处，这样可以直接将采集到的姿态数据赋值给球体的欧拉角，来实现球体的姿态仿真。

②地面人员视角、球上跟随自由视角的定义，本发明实施例根据键盘和鼠标的输入，来实时控制地面人员位置及视角的方向，根据鼠标的输入，来实现空中系留气球全方位任意视角及局部细节的查看。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明实施例实现了系留气球系统物理空间和数字空间的深度融合，可对系留气球系统进行可视化程度高的监控，从而达到对系留气球全方位多视角监控，以及重大安全问题追溯和故障诊断与预警，保障了系留气球系统的运行安全。

需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述系统包括：

物理系留气球系统，所述物理系留气球系统为系留气球系统客观存在的物理实体，包括球体、分系统球上设备、系留缆绳、地面系留设施、地面控制设备、系留气球系统物联网和系留气球球上执行机构；所述系留气球系统物联网用于采集系留气球关键运行状态数据；所述球上执行机构用于接收系留气球数字孪生系统的控制指令并执行；

孪生数据服务中心，所述孪生数据服务中心接收系留气球关键运行状态数据，并对系留气球关键运行状态数据进行解析、存储和转发；

系留气球数字孪生系统，所述系留气球数字孪生系统为物理系留气球系统的数字化镜像，通过孪生数据服务中心转发的系留气球关键运行状态数据驱动孪生模型实现系留气球球体位姿仿真和地面系留设施运动仿真；

系留气球监控服务系统，系留气球监控服务系统通过对孪生数据服务中心的关键运行状态数据进行分析、处理与挖掘，实现系留气球系统工作状态的监视、全方位多视角监控、重大安全问题追溯和系留气球系统的自动控制；

其中，所述孪生模型主要包括球体数字孪生模型、系留缆绳数字孪生模型、地面系留设施数字孪生模型和地面控制中心数字孪生模型；

所述球体数字孪生模型的构建过程包括：创建球体空物体，将球体空物体的局部坐标系位置设置为球体重心坐标，并将球上设备模型加入到球体节点下，实现球体的位姿变换能绕球体重心旋转；

所述地面系留设施数字孪生模型的构建过程包括：创建地面系留设施空物体，将地面系留设施空物体局部坐标系位置设置为世界坐标系的原点处，并将随地面系留设施旋转的模型加入到地面系留设施物体节点下，实现地面系留设施的旋转能够绕系留塔中心旋转。

2.如权利要求1所述的数字孪生系留气球系统，其特征在于，孪生数据服务中心将系留气球关键运行状态数据转发到系留气球数字孪生系统的方式包括：用户数据包协议。

3.如权利要求1所述的数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述系留气球物联网由部署在系留气球系统上的传感器组成，包括：气压测量单元、北斗定位系统、三维姿态方位参考系统、风速风向仪、拉力传感器和温度变送器。

4.如权利要求1所述的数字孪生系留气球系统，其特征在于，

所述系留气球球体位姿仿真包括：

基于系留气球系统的经度、纬度和高度信息，设置球体的局部坐标系位置，实现系留气球球体位置的变换；基于球体的俯仰角、横滚角和航向，设置给球体局部坐标系的欧拉角，实现系留气球球体位姿的变换；

所述地面系留设施运动仿真包括：

基于防护舱方位数据，设置地面系留设施局部坐标系的欧拉角，实现地面系留设施的旋转变换。

5.如权利要求1~4任一项所述的一种数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述系留气球关键运行状态数据包括：气球参数数据、供电数据、工作状态数据、故障数据和应急处理数据；

其中，所述气球参数数据包括各气囊压力、气囊温度、阀门温度、外界大气温湿度、风速风向、气球丰满度、气球姿态及航向、气球高度、气球方位和系留缆绳球上拉力；

所述工作状态数据包括系统电源工作状态、执行机构的运行状态和防护室系留设备工作状态；

所述故障数据包括描述球上控制系统的故障状态和球上电源系统的故障状态。

6.如权利要求1~4任一项所述的一种数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述全方位多视角监控提供的视角包括：地面人员视角、球上自由跟随视角和多个固定视角。

7.如权利要求1~4任一项所述的一种数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述重大安全问题追溯是包括：当发生重大安全问题时，基于历史系留气球运行孪生数据，利用系留气球数字孪生系统，重现系留气球系统历史运行过程和场景，来查找发生重大安全问题的原因。

8.如权利要求1~4任一项所述的一种数字孪生系留气球系统，其特征在于，所述系留气球的自动控制包括：通过风机和阀门来实现系留气球各囊体压力的自动控制，当压力过大时打开阀门放气，当压力过小时打开风机充气。

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