CN113408764B - 基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，属于产品管控技术领域，解决了因部分数据未提取，导致未能准确的计算出设备的技术状态值，从而导致设备在使用时，内部技术状态值存在偏差，导致外部人员对其进行维修时，效率较低，同时也容易增加危险性的问题，数据接收模块采用公式计算得出某个时间段内部设备输出平均值，再采用公式计算得出某台设备的状态值Zi，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态，并对设备的运行状态进行划分，确认等级，能使设备的运行状态数值更加准确，确保后期维护人员能够准确得知设备的运行状态并对其进行维修工作。
Description
技术领域
本发明属于产品管控技术领域，具体是基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统。
背景技术
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，数字孪生是一种超越现实的概念，以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
专利公开号为CN112800668A的发明专利提供了一种基于数字孪生的复杂产品运维与制造集成总体模型，包括运维系统模块、虚拟维修单元模块、维修中心模块、制造厂模块以及数据平台模块，本发明还提供了基于数字孪生的运维与制造集成流程运行模式、建模仿真、数据融合处理等解决方案，探讨了基于数字孪生的智能诊断、故障预测、数据综合感知、知识库/实例库构建等关键技术，本发明使复杂产品运维与制造信息深度融合，运维与制造数据交互反馈，通过数字孪生实现复杂产品运维与制造虚实结合，提供更加实时、高效、智能的集成服务，本发明所提出的基于数字孪生的复杂产品运维与制造模型的运行模式，实现了复杂产品运维与制造过程的深度集成，消除运维与制造环节产生的信息孤岛现象。
上述系统在进行使用时，因部分数据未提取，导致未能准确的计算出设备的技术状态值，从而导致设备在使用时，内部技术状态值存在偏差，导致外部人员对其进行维修时，效率较低，同时也容易增加危险性。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统。
本发明的目的以通过以下技术方案实现：基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，包括数据采集终端、云端数据库、运维中心、维护终端以及控制终端；
数据采集终端对产品在线工作状态数值进行采集，各类状态数值包括设备输出值、使用能耗值以及设备温度值；
云端数据库内部存储有产品技术状态数据，为运维中心提供设备使用数据；
运维中心对各类数据进行处理，并通过与云端数据库内部数据进行比对，从而确定设备的运行情况；
维护终端指派指定的操作人员对设备进行维护，使设备进行正常工作；
控制终端与各类设备无线连接，控制终端对各类设备的工作状态进行控制。
优选的，所述运维中心包括有数据接收模块、数据处理模块、阈值模块、比对模块以及数据发送模块；
数据接收模块用于接收数据采集终端内采集到的数据，数据处理模块对数据进行处理，阈值模块确认外部数据是否超范围，比对模块将对应数值进行比对，数据发送模块将指令发送到控制终端内。
优选的，所述数据处理模块对数据的处理步骤如下：
步骤一、数据接收模块将接收到的数据输送到数据处理模块内，将某台设备输出值设定为Si，将使用能耗值设定为Yi，设备温度值设定为Wi，其中i为不同时间段的时间值，i=1、2、……，n；
步骤二、采用公式
，计算得出某个时间段内部设备输出平均值Sm，同理计算得出使用能耗平均值Ym以及设备温度平均值Wm，其中C1为预设比例系数；
步骤三：再采用公式
计算得出某台设备的状态值Z，其中A1、A2以及A3均为特定系数因子，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态。
优选的，所述阈值模块的确定步骤为：
a、阈值模块内共设置有三组区间值，其中，三组区间值分别分类为A、B以及C，其中A>B>C；
b、再将计算得出的状态值进行设定比对，阈值模块再将（Z-1）的数值进行划分，确认得出该类数值属于哪个区间值；
c、由A、B、C三类区间值对设备运行状态进行划分，将维修等级设定为A、B、C三种等级，再通过数据发送模块将数据向外部发送。
优选的，所述维护终端内部包括有设备定位模块、半径区间扫描模块以及派遣模块；
所述设备定位模块对某台产品设备进行准确定位；半径区间扫描模块对所定位设备的特定半径值内进行扫描，扫描是否存在维修人员；派遣模块对外部维修人员的移动终端派遣指令。
优选的，所述维护终端的派遣步骤如下：
步骤一、设备定位模块预先对某台故障设备进行定位，并将定位中心点设定为Xi，其中i为某台故障设备；
步骤二、半径区间扫描模块开始进行工作，对半径值为50米的区间进行扫描，扫描得出维修人员的人数，并对每个维修人员进行区分记为Pji，i为维修人员等级，j为维修人员的距离；
步骤三、派遣终端对维修人员的等级进行划分，将对应的维修等级与对应的维修人员进行匹对，并通过对Pji数据的分析，派遣距离最近的维修人员进行维修处理工作。
优选的，所述维修人员的维修等级根据维修人员的工作经验、维修设备数量以及工作时间进行判断。
优选的，所述控制终端由外部操作人员进行控制，通过控制终端对各类产品设备的工作状态进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
数据接收模块计算得出某个时间段内部设备输出平均值，同理计算得出使用能耗平均值Ym以及设备温度平均值Wm，其中C1为预设比例系数；再计算得出某台设备的状态值Z，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态，并对设备的运行状态进行划分，确认等级，能使设备的运行状态数值更加准确，确保后期维护人员能够准确得知设备的运行状态并对其进行维修工作；
设备定位模块预先对某台故障设备进行定位，并将定位中心点设定为Xi；半径区间扫描模块开始进行工作，对半径值为50米的区间进行扫描，扫描得出维修人员的人数；派遣终端对维修人员的等级进行划分，将对应的维修等级与对应的维修人员进行匹对，并通过对Pji数据的分析，派遣距离最近的维修人员进行维修处理工作，从而提升维修效率，所述维修人员的维修等级根据维修人员的工作经验、维修设备数量以及工作时间进行判断，计算得出等级判定比对值，能够较好的对维护人员进行划分，再与异常设备等级比对，使设备维护效率更高。
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，还以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图；
图2为本发明运维中心内部原理框架图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，包括数据采集终端、云端数据库、运维中心、维护终端以及控制终端；
数据采集终端对产品在线工作状态数值进行采集，各类状态数值包括设备输出值、使用能耗值以及设备温度值，对多类数值进行采集，确保设备运行状态的准确性；
云端数据库内部存储有数据，为运维中心提供设备使用数据，设备使用数据与设备运行数据进行比对，判断设备是否处于异常工作状态；
运维中心对各类数据进行处理，并通过与云端数据库内部数据进行比对，从而确定设备的运行情况；
维护终端指派指定的操作人员对设备进行维护，使设备进行正常工作；
控制终端与各类设备无线连接，控制终端对各类设备的工作状态进行控制。
所述运维中心包括有数据接收模块、数据处理模块、阈值模块、比对模块以及数据发送模块；
数据接收模块用于接收数据采集终端内采集到的数据，数据处理模块对数据进行处理，阈值模块确认外部数据是否超范围，比对模块将对应数值进行比对，从而判断出异常值，数据发送模块将指令发送到控制终端内。
所述数据处理模块对数据的处理步骤如下：
步骤一、数据接收模块将接收到的数据输送到数据处理模块内，将某台设备输出值设定为Si，将使用能耗值设定为Yi，设备温度值设定为Wi，其中i为不同时间段的时间值，i=1、2、……，n；
步骤二、采用公式
，计算得出某个时间段内部设备输出平均值Sm，同理计算得出使用能耗平均值Ym以及设备温度平均值Wm，其中C1为预设比例系数；
步骤三：再采用公式
计算得出某台设备的状态值Z，其中A1、A2以及A3均为特定系数因子，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态。
所述阈值模块的确定步骤为：
a、阈值模块内共设置有三组区间值，其中，三组区间值分别分类为A、B以及C，其中A>B>C；
b、再将计算得出的状态值进行设定比对，阈值模块再将（Z-1）的数值进行划分，确认得出该类数值属于哪个区间值；
c、由A、B、C三类区间值对设备运行状态进行划分，将维修等级设定为A、B、C三种等级，再通过数据发送模块将数据向外部发送。
所述维护终端内部包括有设备定位模块、半径区间扫描模块以及派遣模块；
所述设备定位模块对某台产品设备进行准确定位；半径区间扫描模块对所定位设备的特定半径值内进行扫描，扫描是否存在维修人员；派遣模块对外部维修人员的移动终端派遣指令。
所述维护终端的派遣步骤如下：
步骤一、设备定位模块预先对某台故障设备进行定位，并将定位中心点设定为Xi，其中i为某台故障设备；
步骤二、半径区间扫描模块开始进行工作，对半径值为50米的区间进行扫描，扫描得出维修人员的人数，并对每个维修人员进行区分记为Pji，i为维修人员等级，j为维修人员的距离；
步骤三、派遣终端对维修人员的等级进行划分，将对应的维修等级与对应的维修人员进行匹对，并通过对Pji数据的分析，派遣距离最近的维修人员进行维修处理工作，从而提升维修效率。
所述维修人员的维修等级根据维修人员的工作经验、维修设备数量以及工作时间进行判断，将工作经验设定为Gi、维修设备数量设定为Wi以及工作时间设定为Si，其中i为某个特定工作人员，采用公式
计算得出等级判定比对值。
所述控制终端由外部操作人员进行控制，通过控制终端对各类产品设备的工作状态进行控制，对设备进行关闭，降低设备风险性。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者数据模拟获得。
本发明的工作原理：
运维中心对各类数据进行处理，并通过与云端数据库内部数据进行比对，从而确定设备的运行情况，数据接收模块用于接收数据采集终端内采集到的数据，数据处理模块对数据进行处理，阈值模块确认外部数据是否超范围，比对模块将对应数值进行比对，从而判断出异常值，数据发送模块将指令发送到控制终端内，数据接收模块将接收到的数据输送到数据处理模块内。
采用公式计算得出某个时间段内部设备输出平均值，同理计算得出使用能耗平均值Ym以及设备温度平均值Wm，其中C1为预设比例系数；再采用公式计算得出某台设备的状态值Z，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态，并对设备的运行状态进行划分，确认等级，能使设备的运行状态数值更加准确，确保后期维护人员能够准确得知设备的运行状态并对其进行维修工作；
设备定位模块预先对某台故障设备进行定位，并将定位中心点设定为Xi，其中i为某台故障设备；半径区间扫描模块开始进行工作，对半径值为50米的区间进行扫描，扫描得出维修人员的人数，并对每个维修人员进行区分记为Pji，i为维修人员等级，j为维修人员的距离；派遣终端对维修人员的等级进行划分，将对应的维修等级与对应的维修人员进行匹对，并通过对Pji数据的分析，派遣距离最近的维修人员进行维修处理工作，从而提升维修效率，所述维修人员的维修等级根据维修人员的工作经验、维修设备数量以及工作时间进行判断，计算得出等级判定比对值，能够较好的对维护人员进行划分，再与异常设备等级比对，使设备维护效率更高。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块以是或者也以不是物理上分开的，作为模块显示的部件以是或者也以不是物理单元，即以位于一个地方，或者也以分布到多个网络单元上。以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (6)
1.基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，包括数据采集终端、云端数据库、运维中心、维护终端以及控制终端；
数据采集终端用于对产品在线工作状态数值进行采集，状态数值包括设备输出值、使用能耗值以及设备温度值；
云端数据库内部存储有产品技术状态数据，为运维中心提供设备使用数据；
运维中心用于对各类数据进行处理，并通过与云端数据库内部数据进行比对，从而确定设备的运行情况；
维护终端用于指派指定的操作人员对设备进行维护，使设备进行正常工作；
控制终端与设备无线连接，控制终端对设备的工作状态进行控制；
所述运维中心包括数据接收模块、数据处理模块、阈值模块、比对模块以及数据发送模块；
数据接收模块用于接收数据采集终端内采集到的数据，数据处理模块用于对数据进行处理，阈值模块用于确认外部数据是否超范围，比对模块用于将对应数值进行比对，数据发送模块用于将指令发送到控制终端内；
所述数据处理模块对数据的处理步骤如下：
步骤一、数据接收模块将接收到的数据输送到数据处理模块内，将某台设备输出值设定为Si，将使用能耗值设定为Yi，设备温度值设定为Wi，其中i为不同时间段的时间值，i=1、2、……，n；
步骤二、采用公式
，计算得出某个时间段内部设备输出平均值Sm，同理计算得出使用能耗平均值Ym以及设备温度平均值Wm，其中C1为预设比例系数；
步骤三：再采用公式
计算得出某台设备的状态值Z，其中A1、A2以及A3均为特定系数因子，阈值模块内部设置有区间阈值，从而确定该类状态值属于哪部分区间值，从而确定设备的运行状态。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，所述阈值模块的确定步骤为：
a、阈值模块内共设置有三组区间值，其中，三组区间值分别分类为A、B以及C，其中A>B>C；
b、再将计算得出的状态值进行设定比对，阈值模块再将（Z-1）的数值进行划分，确认得出该类数值属于哪个区间值；
c、由A、B、C三类区间值对设备运行状态进行划分，将维修等级设定为A、B、C三种等级，再通过数据发送模块将数据向外部发送。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，所述维护终端内部包括有设备定位模块、半径区间扫描模块以及派遣模块；
所述设备定位模块对某台产品设备进行准确定位；半径区间扫描模块对所定位设备的特定半径值内进行扫描，扫描是否存在维修人员；派遣模块对外部维修人员的移动终端派遣指令。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，所述维护终端的派遣步骤如下：
步骤一、设备定位模块预先对某台故障设备进行定位，并将定位中心点设定为Xi，其中i为某台故障设备；
步骤二、半径区间扫描模块开始进行工作，对半径值为50米的区间进行扫描，扫描得出维修人员的人数，并对每个维修人员进行区分记为Pji，i为维修人员等级，j为维修人员的距离；
步骤三、派遣终端对维修人员的等级进行划分，将对应的维修等级与对应的维修人员进行匹对，并通过对Pji数据的分析，派遣距离最近的维修人员进行维修处理工作。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，所述维修人员的维修等级根据维修人员的工作经验、维修设备数量以及工作时间进行判断。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的产品在线技术状态管控系统，其特征在于，所述控制终端由外部操作人员进行控制，通过控制终端对各类产品设备的工作状态进行控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zu Jun Inventor after: Wang Xiaodong Inventor after: Zhao Lan Inventor after: Yin Xiangyang Inventor before: Zu Jun Inventor before: Zhao Lan Inventor before: Yin Xiangyang Inventor before: Qiao Jingwei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Inventor after: Zu Jun Inventor after: Wang Xiaodong Inventor after: Zhao Lan Inventor after: Yin Xiangyang Inventor after: Qiao Jingwei Inventor before: Zu Jun Inventor before: Wang Xiaodong Inventor before: Zhao Lan Inventor before: Yin Xiangyang |
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