CN114815757A - 一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，包括以下步骤：1、3D建模；2、运维系统建设；3、接口开发；4、数据处理；5、数据关联；6、巡检路线绘制；7、数据绑定；8、巡检启动；9、生成报告。本发明通过信息化手段的引入，将原本依靠经验且难于监管的巡检工作标准化、数字化；本发明引入虚拟巡检的手段，通过虚拟人物和场景，模拟整个巡检过程，减轻巡检工作量的同时将监测系统、能管系统、监控系统等系统数据以巡检维度进行汇总，保障巡检准确；本发明在人工巡检过程中，引入RFID定位、蓝牙传感器读数等信息化手段，对巡检情况和质量进行监管；本发明巡检人员可以跟随虚拟人进行在线巡检，实现现场巡检无人化或少人化。
Description
技术领域
本发明涉及水泥工厂智能运维，特别是一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
背景技术
数字孪生是实体或逻辑对象在数字空间的全生命周期的动态复制体，可基于丰富的历史和实时数据、先进的算法模型实现对对象状态和行为高保真度的数字化表征、模拟试验和预测。数字孪生应用场景包括智能工厂、车联网、智慧城市、智慧建筑、智慧医疗等。
现有的数字工厂虚拟巡检技术的缺点为：
1、水泥工厂设备巡检的方式仍采用人工巡检，在设备数量多、巡检路线长的情况下，人工巡检耗费时间长，巡检效率低；
2、人工巡检存在漏检的情况，不能做到应检尽检；
3、巡检数据内容较为单一，不能从多个维度反映设备运行状况；
4、无定时巡检功能，手动填写巡检报告，易错漏，且纸质的报告不利于存档及后期查阅。
中国专利CN112486127A公开了一种数字工厂虚拟巡检系统，建立二维图形与三维图形的关联关系，通过服务器系统进行图形数据处理，交互终端并行显示二维与三维图形，控制系统切换视角，并可实现二维与三维图形的定位跳转。该种方式虽然实现了虚拟场景下操作人员对设备二维图形、三维图形切换查看，有利于设备巡检人员关注到设备的相关数据，但不能满足工厂日常巡检工作的进行。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
技术方案：本发明所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，包括以下步骤：
(1)3D建模：通过3D建模软件，按1:1比例建设虚拟工厂模型。所述虚拟工厂模型包含巡检所需的数据信息，包括设备名称、设备编号、设备参数。所述3D建模软件包括Revit、CAD、3Dmax，针对工厂不同专业的特点，通常会使用到一些特殊的软件，以达到虚拟工厂与物理工厂外形的一致。为实现虚拟巡检，3D模型应包括巡检设备，其位置与物理工厂中对应设备的位置一致；同时，在虚拟场景中，应具有满足巡检人员行走的楼梯等建筑结构模型。
(2)运维系统建设：建设具有良好交互界面的运维系统，运维系统建设需要的硬件为交互终端、服务器、操作系统，软件为实现虚拟巡检的平台。
(3)接口开发：虚拟巡检涉及到的数据来自水泥工厂运营阶段多个业务模块，包括视频监控、DCS、数字资产，通过接口从各业务模块获取相关数据。虚拟巡检过程中需关注的数据来自水泥工厂生产运营系统不同的业务模块，包括视频监控系统、DCS系统、设备诊断系统、数字交付系统，通过接口开发获取以上不同业务模块的数据，在巡检过程中进行呈现。
(4)数据处理：对通过接口从各业务模块获取的各类数据进行分类。
(5)数据关联：以设备编号为数据关联依据，将指向同一设备编号的数据进行整合。在水泥生产过程中，以设备编号作为设备的唯一识别码，在各个生产运营模块，与设备相关的数据均指向设备编号；在3D模型中，也将设备编号赋予物理设备在虚拟场景下的模型，因此可建立各业务模块的设备乡关数据与模型的关系，在虚拟巡检过程中，同一设备的相关数据均指向唯一的设备编号。
(6)巡检路线绘制：在三维虚拟场景中，根据预先设定需巡检的设备及巡检的顺序，绘制巡检路线，并绑定路线中需检查的设备及设备数据。由于虚拟工厂为物理工厂在虚拟场景下1:1映射，因此可以实现与实际巡检过程中的路线保持一致。绘制路线应结合实际巡检经验，沿着虚拟场景下的楼板、楼梯、廊道等建构筑物绘制，且路线应经过需巡检的设备。
(7)数据绑定：指定沿着路线需巡检的设备及需要查看的巡检项。水泥工厂构造复杂，相对于电力、石化等行业的工厂设备布置简洁整齐，其设备布置分散，因此在同一条巡检路线下，会经过多台设备，而其中多数并不需要在巡检过程中关注。因此，在巡检路线绘制完成之后，操作人员应通过选择巡检路线，并选择该路线中需巡检设备的设备编号，每个设备编号下有该设备相对应的运行数据，通过选择来控制巡检过程中呈现的数据种类。
(8)巡检启动：巡检启动后，以第一人称视角，在虚拟的三维场景下沿指定的路线漫游；漫游至需查看的设备前，自动暂停，操作人员点击设备标记点，系统展示该设备的设计数据、实时生产数据、实时监控画面；点击继续巡检将继续漫游，重复操作至巡检路线终点设备时，能够自动生产巡检报告；针对不同的巡检路线，设定巡检周期，系统会在指定的时间自动完成巡检。
(9)生成报告：在巡检至路线末端时，点击“生成巡检报告”，系统自动生成巡检报告。所述巡检报告的内容包括巡检路线名称、巡检时间、巡检设备、设备的实时运行数据。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、通过信息化手段的引入，将原本依靠经验且难于监管的巡检工作标准化、数字化；
2、引入虚拟巡检的手段，通过虚拟人物和场景，模拟整个巡检过程，减轻巡检工作量的同时将监测系统、能管系统、监控系统等系统数据以巡检维度进行汇总，保障巡检准确；
3、在人工巡检过程中，引入RFID定位、蓝牙传感器读数等信息化手段，对巡检情况和质量进行监管；
4、巡检人员可以跟随虚拟人进行在线巡检，实现现场巡检无人化或少人化；
5、解决了高、远、偏位置的巡检耗时长、效率低的问题，并自动生成巡检报告。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，包括以下步骤：
(1)3D建模：通过3D建模软件，按1:1比例建设虚拟工厂模型。所述虚拟工厂模型包含巡检所需的数据信息，包括设备名称、设备编号、设备参数。所述3D建模软件包括Revit、CAD、3Dmax，针对工厂不同专业的特点，通常会使用到一些特殊的软件，以达到虚拟工厂与物理工厂外形的一致。为实现虚拟巡检，3D模型应包括巡检设备，其位置与物理工厂中对应设备的位置一致；同时，在虚拟场景中，应具有满足巡检人员行走的楼梯等建筑结构模型。
(2)运维系统建设：建设具有良好交互界面的运维系统，运维系统建设需要的硬件为交互终端、服务器、操作系统，软件为实现虚拟巡检的平台。
(3)接口开发：虚拟巡检涉及到的数据来自水泥工厂运营阶段多个业务模块，包括视频监控、DCS、数字资产，通过接口从各业务模块获取相关数据。虚拟巡检过程中需关注的数据来自水泥工厂生产运营系统不同的业务模块，包括视频监控系统、DCS系统、设备诊断系统、数字交付系统，通过接口开发获取以上不同业务模块的数据，在巡检过程中进行呈现。
(4)数据处理：对通过接口从各业务模块获取的各类数据进行分类。
(5)数据关联：以设备编号为数据关联依据，将指向同一设备编号的数据进行整合。在水泥生产过程中，以设备编号作为设备的唯一识别码，在各个生产运营模块，与设备相关的数据均指向设备编号；在3D模型中，也将设备编号赋予物理设备在虚拟场景下的模型，因此可建立各业务模块的设备乡关数据与模型的关系，在虚拟巡检过程中，同一设备的相关数据均指向唯一的设备编号。
(6)巡检路线绘制：在三维虚拟场景中，根据预先设定需巡检的设备及巡检的顺序，绘制巡检路线，并绑定路线中需检查的设备及设备数据。由于虚拟工厂为物理工厂在虚拟场景下1:1映射，因此可以实现与实际巡检过程中的路线保持一致。绘制路线应结合实际巡检经验，沿着虚拟场景下的楼板、楼梯、廊道等建构筑物绘制，且路线应经过需巡检的设备。
(7)数据绑定：指定沿着路线需巡检的设备及需要查看的巡检项。水泥工厂构造复杂，相对于电力、石化等行业的工厂设备布置简洁整齐，其设备布置分散，因此在同一条巡检路线下，会经过多台设备，而其中多数并不需要在巡检过程中关注。因此，在巡检路线绘制完成之后，操作人员应通过选择巡检路线，并选择该路线中需巡检设备的设备编号，每个设备编号下有该设备相对应的运行数据，通过选择来控制巡检过程中呈现的数据种类。
(8)巡检启动：巡检启动后，以第一人称视角，在虚拟的三维场景下沿指定的路线漫游；漫游至需查看的设备前，自动暂停，操作人员点击设备标记点，系统展示该设备的设计数据、实时生产数据、实时监控画面；点击继续巡检将继续漫游，重复操作至巡检路线终点设备时，能够自动生产巡检报告；针对不同的巡检路线，设定巡检周期，系统会在指定的时间自动完成巡检。
(9)生成报告：在巡检至路线末端时，点击“生成巡检报告”，系统自动生成巡检报告。所述巡检报告的内容包括巡检路线名称、巡检时间、巡检设备、设备的实时运行数据。
Claims (6)
1.一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)3D建模：通过3D建模软件，按1:1比例建设虚拟工厂模型；
(2)运维系统建设：建设具有良好交互界面的运维系统，运维系统建设需要的硬件为交互终端、服务器、操作系统，软件为实现虚拟巡检的平台；
(3)接口开发：虚拟巡检涉及到的数据来自水泥工厂运营阶段多个业务模块，包括视频监控、DCS、数字资产，通过接口从各业务模块获取相关数据；
(4)数据处理：对通过接口从各业务模块获取的各类数据进行分类；
(5)数据关联：以设备编号为数据关联依据，将指向同一设备编号的数据进行整合；
(6)巡检路线绘制：在三维虚拟场景中，根据预先设定需巡检的设备及巡检的顺序，绘制巡检路线，并绑定路线中需检查的设备及设备数据；
(7)数据绑定：指定沿着路线需巡检的设备及需要查看的巡检项；
(8)巡检启动：巡检启动后，以第一人称视角，在虚拟的三维场景下沿指定的路线漫游；漫游至需查看的设备前，自动暂停，操作人员点击设备标记点，系统展示该设备的设计数据、实时生产数据、实时监控画面；点击继续巡检将继续漫游，重复操作至巡检路线终点设备时，能够自动生产巡检报告；针对不同的巡检路线，设定巡检周期，系统会在指定的时间自动完成巡检；
(9)生成报告：在巡检至路线末端时，点击“生成巡检报告”，系统自动生成巡检报告。
2.根据权利要求1所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，其特征在于，所述步骤(1)中的虚拟工厂模型包含巡检所需的数据信息，包括设备名称、设备编号、设备参数。
3.根据权利要求1所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，其特征在于，所述步骤(1)中3D建模软件包括Revit、CAD、3Dmax。
4.根据权利要求1所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法，其特征在于，所述步骤(9)中巡检报告的内容包括巡检路线名称、巡检时间、巡检设备、设备的实时运行数据。
5.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
6.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的一种面向水泥工厂数字孪生虚拟巡检方法。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115527013A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-12-27 | 北京龙软科技股份有限公司 | 一种矿山多维可视化巡检虚实协同方法 |
| CN116415776A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-07-11 | 物产中大公用环境投资有限公司 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理系统及方法 |
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2022
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| CN115527013B (zh) * | 2022-09-06 | 2023-06-27 | 北京龙软科技股份有限公司 | 一种矿山多维可视化巡检虚实协同方法 |
| CN116415776A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-07-11 | 物产中大公用环境投资有限公司 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理系统及方法 |
| CN116415776B (zh) * | 2023-02-27 | 2023-12-01 | 物产中大公用环境投资有限公司 | 一种基于数字孪生技术的污水处理监测运营管理系统及方法 |
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