CN114329832A - 智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置，该方法包括：构建物理空间，物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统；构建数字孪生数字空间，数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，数字孪生虚拟模型是根据吊机的实体设备建立的三维模型；通过数字孪生映射模型实现物理空间与数字孪生虚拟模型之间的映射，构建吊机数字孪生系统，吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数进行监控。通过采用上述智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置，解决了无法对吊钩位置进行准确定位的问题。

Description

智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置

技术领域

本申请涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置。

背景技术

近年来，如何解决全球气候变暖问题越来越受到人们的重视，而提高可再生能源的使用率是应对全球气候变暖的重要措施，在所有可再生能源中，海上风力发电是目前发展最快的绿色能源，其具备发电稳定性强、电网接入方便以及节约土地占用面积等多方面优势。海洋风电平台是用来进行海上风电场基础运输、起重、装配以及维护的海上风电施工平台，海洋风电平台上的海上重型吊机是海洋风电平台的重要设备之一，一般安装在海洋风电平台桩腿的固桩室上，它负责海洋风电平台的货物装卸与人员运送，吊机的起重能力与其起重高度直接决定了海上风机的量级。

目前，操作人员是在驾驶室中控制吊机，只能通过肉眼观察吊机的运行状态，由于受到观察角度以及海上气候条件的影响，造成操作人员无法对吊钩位置进行准确定位。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置，以解决操作人员无法对吊钩位置进行准确定位的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法，包括：

构建物理空间，物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统，传感器安装在吊机上，采集控制系统通过传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间；

构建数字孪生数字空间，数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，数字孪生虚拟模型是根据吊机的实体设备建立的三维模型；

通过数字孪生映射模型实现物理空间与数字孪生数字空间之间的映射，构建吊机数字孪生系统，吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数进行监控。

可选地，通过以下步骤构建数字孪生虚拟模型：利用CAD软件对吊机进行等比例三维建模，获取吊机几何模型；为吊机几何模型添加刚体、网格碰撞器以及物理材质，获取吊机物理模型；基于吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型。

可选地，数字孪生虚拟模型包括运动控制模型；基于吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型，包括：基于吊机中各机械结构之间的运动关系，确定吊机中各机械结构之间的运动层级；基于运动层级，确定反映吊机中各机械结构之间的运动约束关系的运动控制模型；利用运动控制模型控制吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型。

可选地，利用运动控制模型控制吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型的步骤包括：利用运动控制模型对吊机物理模型的主副钩升降运动、吊臂变幅运动以及回转平台回转运动进行控制。

可选地，构建数字孪生数字空间，还包括：构建三维可视化平台；将数字孪生虚拟模型导入三维可视化平台，以实时呈现吊机运行参数。

可选地，数字孪生数字空间还包括数字孪生智能化模型，数字孪生智能化模型能够对吊机运行参数进行分析，并将分析结果发送至三维可视化平台。

可选地，三维可视化平台包括监控面板；数字孪生智能化模型通过执行以下步骤对吊机运行参数进行分析：接收从采集控制系统发送的吊机运行参数；确定吊机运行参数与吊机运行参数的参数指标是否相符；如果确定与吊机运行参数的参数指标不符，则向数字孪生数字空间发送预警信息，并在监控面板中进行显示。

第二方面，本申请实施例还提供了一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置，所述装置包括：

物理空间构建模块，用于构建物理空间，物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统，传感器安装在吊机上，采集控制系统通过传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间；

数字空间构建模块，用于构建数字孪生数字空间，数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，数字孪生虚拟模型是根据吊机的实体设备建立的三维模型；

映射模型构建模块，用于通过数字孪生映射模型实现物理空间与数字孪生数字空间之间的映射，构建吊机数字孪生系统，吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数进行监控。

第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤。

本申请实施例带来了以下有益效果：

本申请实施例提供的一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法及装置，通过构建吊机的数字孪生虚拟模型，能够从几何、物理、行为多个层面对物理吊机进行还原，实现物理吊机与数字孪生数字空间最大程度的一致性，实现对吊机运行状态的多角度实时监控，与现有技术中的吊机系统构建方法相比，解决了操作人员无法对吊钩位置进行准确定位的问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的流程图；

图2示出了本申请实施例所提供的数字孪生虚拟模型构建方法的流程图；

图3示出了本申请实施例所提供的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置的结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

值得注意的是，在本申请提出之前，如何解决全球气候变暖问题越来越受到人们的重视，而提高可再生能源的使用率是应对全球气候变暖的重要措施，在所有可再生能源中，海上风力发电是目前发展最快的绿色能源，其具备发电稳定性强、电网接入方便以及节约土地占用面积等多方面优势。海洋风电平台是用来进行海上风电场基础运输、起重、装配以及维护的海上风电施工平台，海洋风电平台上的海上重型吊机是海洋风电平台的重要设备之一，一般安装在海洋风电平台桩腿的固桩室上，它负责海洋风电平台的货物装卸与人员运送，吊机的起重能力与其起重高度直接决定了海上风机的量级。目前，操作人员是在驾驶室(驾驶室位于回转平台的侧边)中控制吊机，只能通过肉眼观察吊机的运行状态，由于受到观察角度以及海上气候条件的影响，造成操作人员无法对吊钩位置进行准确定位，以及无法对吊机的运行状态进行远程监控的问题。

基于此，本申请实施例提供了一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法，以提高操作人员对吊钩位置定位的准确性。

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法，包括：

步骤S101，构建物理空间。

该步骤中，物理空间可指保证吊机按照控制指令运行的物理环境。物理空间代表了真实吊机及其外围设备，物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统。作为示例，吊机可以是智能变频重型绕桩吊机。

传感器安装在吊机上，用于采集吊机的运行参数，例如：采集吊钩的重量、吊臂的变幅角度、吊钩的工作半径以及吊钩载荷率等参数。作为示例，传感器可以是力矩仪。

采集控制系统通过C#语言开发，采集控制系统通过传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间，通过吊机运行参数驱动数字孪生虚拟模型。

采集控制系统包括两个子系统，分别为第一采集控制系统以及第二采集控制系统，第一采集控制系统采用西门子S7 300系列可编程序控制器(Programmable LogicController，PLC)实现对吊机平台的回转角度以及吊钩高度的动作控制。第二采集控制系统采用西门子S7 300系列PLC负责对吊钩的重量、吊臂的变幅角度、吊钩的工作半径、吊钩载荷率进行采集与控制。

在本申请实施例中，吊机的动力由电动机驱动液压油泵提供，变幅绞车、主副升降绞车和回转机构均采用液压驱动型式，液压绞车采用钢制卷筒缠绕钢丝绳以提升降低吊钩或吊臂，回转机构由恒定排量液压马达驱动，小齿轮输出带动整机回转。

步骤S102，构建数字孪生数字空间。

该步骤中，数字孪生数字空间可指与物理空间对应的数字空间，数字孪生数字空间用于对吊机的几何、物理以及行为多个层面进行数字化还原，并利用数字孪生智能化模型对吊机运行参数进行分析，实现故障诊断及预警处理。

数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，数字孪生虚拟模型是根据吊机的实体设备建立的三维模型。

在一可选实施例中，通过以下步骤构建数字孪生虚拟模型：利用CAD软件对吊机进行等比例三维建模，获取吊机几何模型；为吊机几何模型添加刚体、网格碰撞器以及物理材质，获取吊机物理模型；基于吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型。

下面参照图2来介绍数字孪生虚拟模型的构建过程。

图2示出了本申请实施例所提供的数字孪生虚拟模型构建方法的流程图。

如图2所示，步骤S1021，构建吊机几何模型。

这里，利用CAD软件对吊机的底座、回转平台、吊臂、主副吊钩以及三脚架进行等比例三维建模，获得吊机几何模型。获得吊机几何模型后，对吊机几何模型进行轻量化处理，即，在不影响吊机外观的情况下降低吊机几何模型的面数，例如：将吊机几何模型的面数调整为原吊机几何模型面数的80％，以使吊机几何模型面数在合理范围内，提高数字孪生系统的运行效率。同时，吊机的钢丝绳使用线渲染器(Line Renderer)进行模拟，以连接各个滑轮与重物。

建立吊机几何模型后，需要为吊机几何模型设置几何轴心，几何轴心可以设置在吊机几何模型网格的中心位置，即，回转平台的中心位置，以使吊机围绕该几何轴心旋转。

步骤S1022，构建吊机物理模型。

为吊机几何模型设置几何轴心后，还要为吊机几何模型添加属性参数，分别为吊机几何模型添加刚体、网格碰撞器以及物理材质。其中，刚体用于体现物体的重量，网格碰撞器用于体现物体的碰撞阻力，物理材质用于体现物体的摩擦力，这些属性参数用于对吊机的运动效果进行仿真，以获得吊机物理模型。

步骤S1023，构建数字孪生虚拟模型。

在获得吊机物理模型后，可利用运动控制模型对吊机物理模型进行运动控制，以构建数字孪生虚拟模型。

需要说明的是，在构建数字孪生虚拟模型时，不仅对吊机进行等比例三维建模，还会对吊机所在的海洋风电平台进行等比例三维建模，并为海洋风电平台配置刚体、网格碰撞器以及物理材质，以在吊机与海洋风电平台的船体结构发生碰撞时，对事故进行仿真。

在一可选实施例中，基于吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型，包括：基于吊机中各机械结构之间的运动关系，确定吊机中各机械结构之间的运动层级；基于运动层级，确定反映吊机中各机械结构之间的运动约束关系的运动控制模型；利用运动控制模型控制吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型。

这里，数字孪生虚拟模型包括运动控制模型，运动控制模型可指对吊机各机械结构的运动进行控制的数学模型。

在本申请实施例中，首先确定吊机的各机械结构之间的运动层级，然后根据运动层级确定运动控制模型。以回转平台、吊臂和吊钩为例，当回转平台转动时，必然使得吊臂和吊钩跟随回转平台进行转动，因此，将回转平台定义为父级，将吊臂层级和吊钩层级定义为子集，这样就可以确定吊机各机械结构之间的运动层级。然后，根据确定的运动层级，确定运动控制模型。这里，由于回转平台是围绕平台中心纵轴做圆周运动，吊臂绕吊臂与回转平台的先接触中心横轴做圆周运动，吊钩沿吊臂上的滑轮的重力方向做直线运动，可以根据运动层级、各机械结构的运动方式以及各机械结构之间的运动约束关系，确定运动控制模型，通过运动控制模型控制吊机各机械结构的运动。这样，接收到采集控制系统采集到的吊机运行参数后，可以将这些运行参数输入至运动控制模型中，运动控制模型根据运行参数控制吊机物理模型进行运动。

在一可选实施例中，利用运动控制模型控制吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型的步骤包括：利用运动控制模型对吊机物理模型的主副钩升降运动、吊臂变幅运动以及回转平台回转运动进行控制。

这里，吊机的机械运动包括主副钩升降运动、吊臂变幅运动以及回转平台回转运动，在吊机进行上述机械运动时，利用运动控制模型能够控制吊机物理模型对吊机的运动进行实时仿真，以便操作人员通过三维可视化平台对吊机的运行状态进行实时监控。

在一可选实施例中，执行步骤S102还包括：构建三维可视化平台；将数字孪生虚拟模型导入三维可视化平台，以实时呈现吊机运行参数。

这里，三维可视化平台可指数字孪生数字空间的可视化平台，三维可视化平台用于实时呈现吊机运行参数。同时，可通过输入设备控制三维可视化平台的视角，对视角进行旋转、缩放处理，以便于对吊机的工作状态进行全方位监控，还能够通过输入设备下达控制指令，以控制物理空间中的吊机按照下达的控制指令运行。同时，三维可视化平台可以安装在地面上的监控设备中，以实现对海洋风电平台上的吊机运行状态的远程监控。

需要说明的是，当吊机运行参数接近或者超过参数指标时，会在三维可视化监控平台上显示预警信息，以提示操作人员避免操作失误。

作为示例，输入设备可以是鼠标、键盘，也可以是能够识别用户触控操作的触控屏。

示例性的，吊机运行参数包括但不限于以下项中的至少一项：一号主钩起升高度、二号主钩起升高度、副钩起升高度、回转角度、变幅角度、主钩工作半径、副钩工作半径、吊人钩载荷率、液压油温度、主系统压力、向导压力、应急压力、双主钩额定负载重量、双主钩总负载重量、双主钩载荷率、一号主钩额定负载重量、一号主钩负载重量、一号主钩载荷率、二号主钩额定负载重量、二号主钩负载重量、二号主钩载荷率、副钩额定负载重量、副钩负载重量、副钩载荷率。

在一可选实施例中，数字孪生数字空间还包括数字孪生智能化模型，数字孪生智能化模型能够对吊机运行参数进行分析，并将分析结果发送至三维可视化平台。

这里，数字孪生智能化模型用于基于吊机运行参数，通过数据分析与决策，实现对吊机运行状态的风险预警以及运行故障的分析诊断。

作为示例，数字孪生智能化模型可以是机器学习模型，例如：决策树模型。

在本申请实施例中，数字孪生智能化模型从数据库中获取预设时间段内的历史故障数据，并将获取到的历史故障数据作为样本集，即作为根节点，分析吊机故障数据的特点，通过信息增益进行特征选择，从历史故障数据中选取信息增益最大的特征作为当前节点的分裂标准，然后进行样本集训练，以构建完整的吊机故障决策树模型。利用吊机故障决策树模型对当前吊机运行参数进行判断，以识别吊机的故障类型，确定吊机的故障类型后，将故障参数发送至三维可视化平台，以供操作人员查看。其中，故障参数包括故障类型。

在一可选实施例中，三维可视化平台包括监控面板；数字孪生智能化模型通过执行以下步骤对吊机运行参数进行分析：接收从采集控制系统发送的吊机运行参数；确定吊机运行参数与吊机运行参数的参数指标是否相符；如果确定与吊机运行参数的参数指标不符，则向数字孪生数字空间发送预警信息，并在监控面板中进行显示。

这里，数字孪生智能化模型运行于服务器中，服务器中存储有吊机运行参数的参数指标。

预警信息包括接近或者超出参数指标的吊机运行参数以及吊机运行参数的具体数值，作为示例，预警信息包括多个等级，例如：预警信息包括黄色预警信息以及红色预警信息。

参数指标可指吊机运行参数的允许范围，例如：参数指标可以是以甲板为基准面，主钩起升高度为[-20米，99.695米]，主副钩起升速度分别为4米/分钟和10米/分钟，回转平台回转角度为[-210°，0°]以及[0°，210°]，吊臂变幅角度为48°至82°。

在本申请实施例中，当数字孪生智能化模型接收到吊机运行参数时，会从服务器中获取与吊机运行参数对应的参数指标，并判断获取到的吊机运行参数是否符合参数指标，如果确定吊机运行参数接近或者不符合参数指标，则向三维可视化平台发送预警信息，以通过监控面板提示操作人员及时处理预警信息，例如：当吊臂变幅角度大于等于78°且小于等于82°，或者吊臂变幅角度大于等于15°且小于等于38°时，向三维可视化平台发送黄色预警，当吊臂变幅角度大于等于82°，或者吊臂变幅角度小于等于15°时，向三维可视化平台发送红色预警。

步骤S103，通过数字孪生映射模型实现物理空间与数字孪生虚拟模型之间的映射，构建吊机数字孪生系统。吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数及运行状态进行监控。

该步骤中，数字孪生映射模型用于利用S7.NET协议为物理空间与数字孪生数字空间建立映射关系，数字孪生映射模型通过S7.NET协议访问采集控制系统，以进行相关数据和协议的解析，与数字孪生数字空间的运动控制模型建立映射关系，实现吊机采集控制系统的虚拟化，并实现物理空间与数字孪生数字空间的数据同步。

这里，吊机数字孪生系统不但能够通过数字孪生数字空间对物理空间进行实时协同仿真，同时还能通过数字孪生数字空间下达指令，并通过服务器将下达的指令发送至物理空间，并将指令数据写入控制系统，以实现对物理吊机的远程控制。

此外，运动控制模型还可以对吊机的吊钩进行升降补偿控制。当吊机的吊臂进行上下变幅时，吊钩也会随之升降，如果此时吊钩自身也在作与吊臂同方向的升降运动，则当两个升降运动叠加在一起时，可能会造成吊钩碰撞海洋风电平台的情况发生。这里，可通过升降补偿模块对吊钩进行升降补偿控制，以避免上述情况的发生，例如：当吊臂作下变幅运动时，吊钩同时也在进行下降运动，此时，运动控制模块能够获取到吊机运行参数，若监测到吊钩与海洋风电平台的距离小于第一设定阈值，则对吊钩进行升降补偿控制，控制吊钩进行上升运动，以使吊钩与海洋风电平台保持一定的安全距离，避免出现安全事故。同样的，当吊臂作上变幅运动时，吊钩同时也在进行上升运动，此时，运动控制模块能够获取到吊机运行参数，若监测到吊钩与海洋风电平台的距离大于等于第二设定阈值，则对吊钩进行下降补偿控制，控制吊钩进行下降运动。可以理解的，当海洋风电平台上有工作人员时，则必须避免吊钩与海洋风电平台相互碰撞的事故发生。当吊钩单独进行上升或者下降运动时，则无需对吊钩进行升降补偿控制。

在本申请实施例中，采用工业交换机进行物理空间与数字孪生数字空间之间的数据传输，工业交换机的主要优点是能极大增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率，并且可以通过有线网络的转接，实现因特网的接入。

与现有技术中吊机系统构建方法相比，本申请通过构建吊机的数字孪生虚拟模型，能够从几何、物理、行为多个层面对物理吊机进行还原，实现物理吊机与数字孪生数字空间最大程度的一致性，实现对吊机运行状态的多角度实时监控，解决了操作人员无法对吊钩位置进行准确定位，以及无法对吊机的运行状态进行远程监控的问题。同时，在吊机出现故障时，能够利用数字孪生智能化模型对故障进行诊断以及对风险进行及时预警，提升了吊机故障处理的速度，保证了吊机运行的安全性。

基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法对应的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置的结构示意图。如图3中所示，所述智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置200包括：

物理空间构建模块201，用于构建物理空间，物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统，传感器安装在吊机上，采集控制系统通过传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间；

数字空间构建模块202，用于构建数字孪生数字空间，数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，数字孪生虚拟模型是根据吊机的实体设备建立的三维模型；

映射模型构建模块203，用于通过数字孪生映射模型实现物理空间与数字孪生虚拟模型之间的映射，构建吊机数字孪生系统，吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数及吊机运行状态进行监控。

可选地，数字空间构建模块202还用于通过以下步骤构建数字孪生虚拟模型：利用CAD软件对吊机进行等比例三维建模，获取吊机几何模型；为吊机几何模型添加刚体、网格碰撞器以及物理材质，获取吊机物理模型；基于吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型。

可选地，数字孪生虚拟模型包括运动控制模型；数字空间构建模块202还用于：基于吊机中各机械结构之间的运动关系，确定吊机中各机械结构之间的运动层级；基于运动层级，确定反映吊机中各机械结构之间的运动约束关系的运动控制模型；利用运动控制模型控制吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型。

可选地，数字空间构建模块202还用于：利用运动控制模型对吊机物理模型的主副钩升降运动、吊臂变幅运动以及回转平台回转运动进行控制。

可选地，数字空间构建模块202还用于：构建三维可视化平台；将数字孪生虚拟模型导入三维可视化平台，以实时呈现吊机运行参数。

可选地，数字孪生数字空间包括数字孪生智能化模型，数字孪生智能化模型能够对吊机运行参数进行分析，并将分析结果发送至三维可视化平台。

可选地，三维可视化平台包括监控面板；数字空间构建模块202还用于通过执行以下步骤对吊机运行参数进行分析：接收从采集控制系统发送的吊机运行参数；确定吊机运行参数与吊机运行参数的参数指标是否相符；如果确定与吊机运行参数的参数指标不符，则向数字孪生数字空间发送预警信息，并在监控面板中进行显示。

请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的电子设备的结构示意图。如图4中所示，所述电子设备300包括处理器310、存储器320和总线330。

所述存储器320存储有所述处理器310可执行的机器可读指令，当电子设备300运行时，所述处理器310与所述存储器320之间通过总线330通信，所述机器可读指令被所述处理器310执行时，可以执行如上述图1所示方法实施例中的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1所示方法实施例中的智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法，其特征在于，包括：

构建物理空间，所述物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统，所述传感器安装在吊机上，所述采集控制系统通过所述传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间；

构建数字孪生数字空间，所述数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，所述数字孪生虚拟模型是根据所述吊机的实体设备建立的三维模型；

通过数字孪生映射模型实现所述物理空间与所述数字孪生数字空间之间的映射，构建吊机数字孪生系统，所述吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数及运行状态进行监控。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤构建数字孪生虚拟模型：

利用CAD软件对吊机进行等比例三维建模，获取吊机几何模型；

为所述吊机几何模型添加刚体、网格碰撞器以及物理材质，获取吊机物理模型；

基于所述吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数字孪生虚拟模型包括运动控制模型；

所述基于所述吊机物理模型以及吊机中各机械结构之间的运动关系，构建数字孪生虚拟模型，包括：

基于所述吊机中各机械结构之间的运动关系，确定吊机中各机械结构之间的运动层级；

基于所述运动层级，确定反映所述吊机中各机械结构之间的运动约束关系的运动控制模型；

利用所述运动控制模型控制所述吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述运动控制模型控制所述吊机物理模型实现机械运动，以构建数字孪生虚拟模型的步骤包括：

利用运动控制模型对所述吊机物理模型的主副钩升降运动、吊臂变幅运动以及回转平台回转运动进行控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建数字孪生数字空间，还包括：

构建三维可视化平台；

将所述数字孪生虚拟模型导入所述三维可视化平台，以实时呈现吊机运行参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数字孪生数字空间还包括数字孪生智能化模型，所述数字孪生智能化模型能够对所述吊机运行参数进行分析，并将分析结果发送至所述三维可视化平台。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三维可视化平台包括监控面板；

所述数字孪生智能化模型通过执行以下步骤对所述吊机运行参数进行分析：

接收从所述采集控制系统发送的吊机运行参数；

确定所述吊机运行参数与所述吊机运行参数的参数指标是否相符；

如果确定与所述吊机运行参数的参数指标不符，则向所述数字孪生数字空间发送预警信息，并在所述监控面板中进行显示。

8.一种智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建装置，其特征在于，包括：

物理空间构建模块，用于构建物理空间，所述物理空间包括吊机、传感器以及采集控制系统，所述传感器安装在吊机上，所述采集控制系统通过所述传感器采集吊机运行参数，并将采集到的吊机运行参数传输至数字孪生数字空间；

数字空间构建模块，用于构建数字孪生数字空间，所述数字孪生数字空间包括数字孪生虚拟模型，所述数字孪生虚拟模型是根据所述吊机的实体设备建立的三维模型；

映射模型构建模块，用于通过数字孪生映射模型实现所述物理空间与所述数字孪生数字空间之间的映射，构建吊机数字孪生系统，所述吊机数字孪生系统包括三维可视化平台，以对吊机运行参数及运行状态进行监控。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1至7中任一项所述智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7中任一项所述智能变频重型绕桩吊机数字孪生体构建方法的步骤。

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