CN116468287A - 一种基于数字孪生的智慧园区控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，所述数字孪生控制系统包括智能运维单元、赋能单元、基础平台单元、核心控制单元以及平台控制单元。本发明的数字孪生智慧园区控制系统，综合多个数据逻辑来源分析，利用多源数据数字孪生，使得整个系统赋能稳定，有利于降低维护成本，减少出错概率。数字孪生智慧园区控制系统能够面向工业园区指挥中心大屏环境，整合园区现有信息系统的数据资源，提供安全生产态势监测、危险源监测、环境保护态势监测、园区物流监测、能效监测、智能巡检监测、应急指挥调度、数据分析研判等功能，提高园区综合监管能力、有效降低企业经营成本，实现管理精细化、决策科学化和服务高效化。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域，特别是涉及一种基于数字孪生的智慧园区控制系统。
背景技术
数字孪生是指先建立物理实体对应的数字孪生模型，然后利用物理实体的动作数据来改变数字孪生模型的状态，从而实现数字孪生模型跟随物理实体的状态的变化而变化的过程。随着技术的发展，在对园区管理使用过程中，也加入了数字孪生技术，通过对园区进行实时的模拟，便于园区的智能化管理。
基于数字孪生的智慧园区，是指利用BIM+3D GIS和物联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术，实现物理园区全过程、全要素、全方位的数字化、在线化、智能化，构建起物理维度上的实体园区和信息维度上的数字园区协同运作、互联互通、全面感知、智能处置、虚实融合的线上线下相结合的园区发展新形态。由此，智慧园区以信息技术为手段、智慧应用为支撑，实现内外资源的全面整合，做到基础设施网络化、建设管理精细化、服务功能专业化和产业发展智能化，使管理服务更高效便捷。基于数字孪生的智慧园区其关键技术主要包括四大技术：BIM技术、3D GIS技术、物联网技术以及新型测绘技术。
在现有技术中，一般是通过设置多个传感器进行数据处理分析及判断，最后利用逻辑做出对应的改变，实现智慧园区的智能化发展。但是这种模拟方式仅依靠单一的数据来源，容易因为传感器的偶尔获得误差过大的姿态数据而导致管理者对实际的状态进行误判，进而不能进一步运算逻辑，最终影响工业生产效率。为此，我们提供了一种基于数字孪生的智慧园区控制系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，解决了现有技术对智慧园区模拟实施过程中仅依靠单一数字来源来改变模型方式、影响效率的问题，辅助管理者全面掌控园区运行态势，实现园区人、事、物统一管理，园区综合运营态势一屏掌握。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明公开了一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，所述数字孪生控制系统包括智能运维单元、赋能单元、基础平台单元、核心控制单元以及平台控制单元；
智能运维单元：包括智能预警模块、智能感知模块、智能处置模块、智能考评模块、智能改进模块；
赋能单元：包括数字孪生赋能；
基础平台单元：包括通信融合、视频监控、物联感知、数据分析业务系统集成；
核心控制单元：包括控制模块、操作员数据管理模块和工程师模块；控制模块采用MES智能控制系统；操作员数据管理模块用于对数据处理后的紧急命令进行判断操作；工程师模块进行系统维护整理；
平台控制单元包括孪生系统控制模块、操作员数据管理和信息管理模块；孪生系统控制模块用于控制整个系统的工作状态和运行数据；操作员数据管理用于对操作员模块进行管理；信息管理模块用于对相关信息在显示器上进行显示。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述数字孪生赋能包括全要素场景对象集成、多源数据融合、地图数据融合、全尺度三维孪生渲染以及全要素对象交互控制。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述多源数据融合是指原生支持各类数据库、数据平台、云服务平台、物联网平台等多源数据接入，支持高性能海量数据实时接入、萃取、转换，满足实时数据监测需求。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述平台控制单元中孪生系统控制模块的控制内容包括：启动停止整个系统、初始工况的选择、运行的冻结与解冻、工况的存储和调用、设置故障、参数修改、远程操作功能和在线帮助。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述孪生系统控制模块还包括检验系统准确性的校验模块，校验模块包括现场参数采集单元、仿真参数采集单元和稳定系数计算单元，现场参数采集单元采集电厂实际的运行参数，仿真参数采集单元采集数字孪生控制系统对应的运行参数，稳定系数计算单元用于计算各组运行参数的总稳定系数。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述操作员数据管理用于对实时紧急情况进行处理。
本发明的有益效果是：
本发明的数字孪生智慧园区控制系统，综合多个数据逻辑来源分析，利用多源数据数字孪生，使得整个系统赋能稳定，有利于降低维护成本，减少出错概率。数字孪生智慧园区控制系统能够面向工业园区指挥中心大屏环境，整合园区现有信息系统的数据资源，提供安全生产态势监测、危险源监测、环境保护态势监测、园区物流监测、能效监测、智能巡检监测、应急指挥调度、数据分析研判等功能，提高园区综合监管能力、有效降低企业经营成本，实现管理精细化、决策科学化和服务高效化。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的系统框架图；
图2为本发明一个实施例中的核心控制单元系统构架图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了适应实际的使用要求，我们公开了一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，所述数字孪生控制系统包括智能运维单元、赋能单元、基础平台单元、核心控制单元以及平台控制单元；
智能运维单元：包括智能预警模块、智能感知模块、智能处置模块、智能考评模块、智能改进模块；
赋能单元：包括数字孪生赋能；
基础平台单元：包括通信融合、视频监控、物联感知、数据分析业务系统集成；
核心控制单元：包括控制模块、操作员数据管理模块和工程师模块；控制模块采用MES智能控制系统；操作员数据管理模块用于对数据处理后的紧急命令进行判断操作；工程师模块进行系统维护整理；
平台控制单元包括孪生系统控制模块、操作员数据管理和信息管理模块；孪生系统控制模块用于控制整个系统的工作状态和运行数据；操作员数据管理用于对操作员模块进行管理；信息管理模块用于对相关信息在显示器上进行显示。
具体的，所述智能运维单元、赋能单元、基础平台单元作为信息来源的不同渠道，经过智能控制系统的转化，信息源处理至核心控制单元进行数据处理与分析，最后反馈至平台控制单元。实践模块与数据融合模块进一步修正平台控制单元做出反应。
进一步的，智能运维单元中的预警模块支持基于时间、空间、数据等多个维度，为各类焦点事件建立阈值告警触发规则，自动监控各类焦点事件的发展状态，对来自不同部门和不同系统的告警信息进行关联分析，结合预警模型进行风险研判，确定告警信息的风险级别，提前进行可视化预警告警；智能感知模块支持整合12345、122接处警平台、AI识别、网格巡查、无人机巡查、网络舆情等多平台数据资源，实现多源事件的融合共享；并可深度融合前端AI识别、人工智能、物联感知等技术应用，对城市全要素对象进行全时段智能监测和自动巡检，对各类异常事件进行自动感知、智能分析、及时预警、主动告警，实现全域态势的智能感知；智能处置模块支持整合信息、事件、工作流以及联动资源，融合视频会议、视频监控、无人机巡航、集群通信等通讯指挥平台，根据应急预案流程智能化进行事件自动分类、派单、一键指挥调度，实现跨地域、跨层级、跨部门、跨业务的协同指挥调度；同时可智能化筛选查看告警事件详情、发生地监控视频、处置环节、处置状态等信息，方便指挥人员及时跟踪、推进、反馈事件处置；智能考评模块支持智能加载事件处置状态，对事件处置进行督办。管理者可跟踪监测事件处置全流程，实时掌握已派发事件或任务的处置、结果、反馈状态及相关内容描述，直到处置完结反馈提交，实现督办事件的全过程查看，同时整合事件督办的相关信息，建立科学评价体系，对事件处理效果进行智能量化考评，为精细化管理提供科学依据；智能改进模块支持建立“智能预警-智能感知-智能派发-智能处置-智能考评-智能改进”的全流程一体化业务流程闭环，深度整合各部门、各领域的数据资源，细分业务场景，建立多维度动态专题指标，对全时空态势数据进行深入分析挖掘，对问题根源进行智能精准溯源分析，对事件发展态势进行智能推演预测，为工作优化改进提供全面、科学、智能的决策依据。目前，智能改进模块尚在调试阶段。
再进一步的，所述数字孪生赋能包括全要素场景对象集成、多源数据融合、地图数据融合、全尺度三维孪生渲染以及全要素对象交互控制。其中，所述多源数据融合是指原生支持各类数据库、数据平台、云服务平台、物联网平台等多源数据接入，支持高性能海量数据实时接入、萃取、转换，满足实时数据监测需求。它还能支持与视频监控、融合通信、视频会议、手台等底层业务系统无缝对接，并可与AI、行业专业分析计算模型等有效融合，实现多源数据的智能关联分析，为用户决策研判提供全面、客观的数据支持和依据。
本发明中，数字孪生赋能能够针对数据分析业务应用，支持地图联动、表图联动、表表联动、上卷下钻、数据回放等丰富的分析查询手段，可点选查看同一数据指标在不同维度下的分布特征，辅助用户全面掌控数据变化态势、深度挖掘运行数据的时空特征及变化规律。
再进一步的，所述平台控制单元中孪生系统控制模块的控制内容包括：启动停止整个系统、初始工况的选择、运行的冻结与解冻、工况的存储和调用、设置故障、参数修改、远程操作功能和在线帮助。更进一步的，所述孪生系统控制模块还包括检验系统准确性的校验模块，校验模块包括现场参数采集单元、仿真参数采集单元和稳定系数计算单元，现场参数采集单元采集电厂实际的运行参数，仿真参数采集单元采集数字孪生控制系统对应的运行参数，稳定系数计算单元用于计算各组运行参数的总稳定系数。根据现有的逻辑关系处理，所述稳定系数计算单元包括分类子单元、矩阵生成子单元；单项稳系数计算子单元和总稳定系数计算子单元。
其中，分类子单元将运行参数进行分类，分成主要运行参数、次要运行参数和一般运行参数。再进一步的，矩阵生成子单元与分类子单元进行连接，调取某个时间段内连续采集的同类的n组运行参数，每组运行参数中包括m个独立的运行参数，每个运行参数对应不同的设备或信号；将需要计算单项稳定系数的同类运行参数建立参数矩阵，获得n行m列的初始参数矩阵；初始参数矩阵中的列为连续时间内不同时间点获取的同一运行参数的值，参数矩阵中的行为同一时间点上不同运行参数的值；单项稳系数计算子单元根据生成的初始参数矩阵，计算同一时间段中智慧园区实际运行参数所生成的初始参数矩阵的秩R(A1)；计算同一时间段中智能运维单元对应的运行参数所生成的初始参数矩阵的秩R(A2)；R(A2)与R(A1)的差值绝对值与R(A1)的比值K为单项稳定系数：
总稳定系数计算子单元获取同一时间内每个单项稳系数计算子单元的计算结果，包括主要运行参数、次要运行参数和一般运行参数的单项稳定系数K1、K2和K3，根据以下公式计算总稳定系数：
进一步的，所述操作员数据管理用于对实时紧急情况进行处理。操作员数据管理与工程师模块之间可以存在相互交叉的领域。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，包括：
所述数字孪生控制系统包括智能运维单元、赋能单元、基础平台单元、核心控制单元以及平台控制单元；
智能运维单元：包括智能预警模块、智能感知模块、智能处置模块、智能考评模块、智能改进模块；
赋能单元：包括数字孪生赋能；
基础平台单元：包括通信融合、视频监控、物联感知、数据分析业务系统集成；
核心控制单元：包括控制模块、操作员数据管理模块和工程师模块；控制模块采用MES智能控制系统；操作员数据管理模块用于对数据处理后的紧急命令进行判断操作；工程师模块进行系统维护整理；
平台控制单元包括孪生系统控制模块、操作员数据管理和信息管理模块；孪生系统控制模块用于控制整个系统的工作状态和运行数据；操作员数据管理用于对操作员模块进行管理；信息管理模块用于对相关信息在显示器上进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，所述数字孪生赋能包括全要素场景对象集成、多源数据融合、地图数据融合、全尺度三维孪生渲染以及全要素对象交互控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，所述多源数据融合是指原生支持各类数据库、数据平台、云服务平台、物联网平台等多源数据接入，支持高性能海量数据实时接入、萃取、转换，满足实时数据监测需求。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，所述平台控制单元中孪生系统控制模块的控制内容包括：启动停止整个系统、初始工况的选择、运行的冻结与解冻、工况的存储和调用、设置故障、参数修改、远程操作功能和在线帮助。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，所述孪生系统控制模块还包括检验系统准确性的校验模块，校验模块包括现场参数采集单元、仿真参数采集单元和稳定系数计算单元，现场参数采集单元采集电厂实际的运行参数，仿真参数采集单元采集数字孪生控制系统对应的运行参数，稳定系数计算单元用于计算各组运行参数的总稳定系数。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧园区控制系统，其特征在于，所述操作员数据管理用于对实时紧急情况进行处理。
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