CN117131697A - 一种面向变电站建设阶段的线上工作流程的数字孪生系统 - Google Patents

Abstract

一种面向变电站建设阶段的线上数字孪生系统，包括数字孪生模型模块、线上工作流程模块、任务分配模块、协同模块、监控模块和数据分析模块；数字孪生模型模块用于实现对变电站的数字建模。通过采集传感器数据等手段，将实际的物理系统信息输入到数字孪生模型中，通过模拟和计算来获取变电站的运行状态和变化趋势；线上工作流程模块：设计变电站建设阶段的线上工作流程，包括设计、施工、监控，将其整合到数字孪生系统中。任务分配模块：该模块用于实现对变电站建设阶段任务的分配和管理。协同模块：实现施工人员之间的协同工作，监控模块：用于实现对变电站建设状态的实时监测。通过集成传感器等设备，监测变电站的温度、电压、电流、水压参数。

Description

一种面向变电站建设阶段的线上工作流程的数字孪生系统

技术领域

本发明涉及一种数字孪生技术的应用，尤其是面向变电站建设阶段的线上工作流程的数字孪生系统。

背景技术

数字孪生技术是指通过数字模型对实体进行虚拟化，实现实体的数字化、可视化和智能化管理。在本专利中，数字孪生技术被应用于变电站的建设和运营管理，包括建立数字孪生模型、进行数字孪生仿真、提供智能决策支持等方面。

电力工程技术：电力工程技术是指应用物理、数学、计算机等科学技术，设计、建设和运营电力系统的技术。电力工程技术被应用于变电站的建设和运营管理，包括建立数字孪生模型、进行数字孪生仿真、实现数字孪生系统与现场设备的互联互通等方面。

CN202110589918.4提供一种数字孪生网络的流量模拟方法及数字孪生网络，所述数字孪生网络包括：物理网络和孪生网络，所述物理网络的各个物理网元在所述孪生网络均设置有对应的孪生网元；所述孪生网络还包括孪生数据管理单元，该方法包括：孪生数据管理单元采集物理网元的数据集，所述数据集包括：第一流量信息，物理网元标识和流量采样率；其中，所述孪生数据管理单元与所述物理网元之间采用时延确定性网络；所述孪生数据管理单元根据基准传输时间，将所述数据集发送至所述物理网元标识对应的孪生网元；所述孪生网元根据所述数据集生成孪生流量，能够实现物理网元的实际流量和孪生网元的孪生流量的精确模拟。但应用上仍然未能结合变电站建设；在程序和功能上如何应用变电站建设仍值得研究。

随着电力行业的发展，变电站建设的规模和复杂度不断提高，建设周期和成本也越来越高。在变电站建设阶段，需要进行大量的设计、施工和监控工作，这些工作之间存在着复杂的关联和依赖关系，需要进行协同和管理。传统的变电站建设管理方式主要依靠人工和纸质文档，存在着信息不对称、协同效率低下、质量难以保证等问题。因此，如何利用先进的数字技术提高变电站建设的管理水平和效率，成为了当前电力行业亟需解决的问题。

因此急需提供一种能够实现变电站建设线上工作流程数字化管理的技术解决方案。

发明内容

本发明目的是，提出一种面向变电站建设阶段的线上工作流程的数字孪生系统，旨在提供一种能够实现变电站建设线上工作流程数字化管理的技术解决方案。

本发明的技术方案是，一种面向变电站建设阶段的线上数字孪生系统，包括数字孪生模型模块、线上工作流程模块、任务分配模块、协同模块、监控模块和数据分析模块；

数字孪生模型模块：该模块是数字孪生系统最核心的模块之一，用于实现对变电站的数字建模。通过采集传感器数据等手段，将实际的物理系统信息输入到数字孪生模型中，通过模拟和计算来获取变电站的运行状态和变化趋势；数字孪生模型模块需要包括变电站的结构、设备、工艺等多方面信息，以实现对变电站的全方位监测与模拟，立变电站的数字孪生模型，包括变电站的三维建模、属性信息的关联等。

线上工作流程模块：设计变电站建设阶段的线上工作流程，包括设计、施工、监控等工作内容，将其整合到数字孪生系统中。

任务分配模块：该模块用于实现对变电站建设阶段任务的分配和管理。通过该模块，管理员可以将各项任务分配给不同的用户，并实时监控任务进度和任务完成情况。同时，任务分配模块还可以根据不同任务的性质、优先级等因素，自动指派任务给特定的用户，从而提高任务分配的效率和精度。

协同模块：实现施工人员之间的协同工作，包括信息共享、问题解决、进度协调等。

监控模块：该模块用于实现对变电站建设状态的实时监测。通过集成传感器等设备，监测变电站的温度、电压、电流、水压等多种参数，实时获取变电站的运行状态。如果监测到异常情况，则该模块会发出告警，引发相应的任务和行动计划。

数据分析模块：该模块用于实现对变电站建设阶段数据的分析和处理。通过采用数据分析算法，例如机器学习，深度学习等信息处理技术，对施工过程中产生的数据进行分析和挖掘，综合分析变电站的数据并生成特定建议，用于对变电站建设阶段进行优化和改进，为后续工作提供参考和支持。

建立数字孪生模型步骤：先进行实地勘测和设备监测，对变电站的结构、设备、工艺等方面进行详细了解，并将相应的数据收集到数据库中；建立数字孪生模型，需要采用Revit、AutoCAD等市面上常用的工具，根据实测数据，利用CAD、3DMax等建模工具进行模型建立，以实现变电站的全方位建模；数字孪生模型包括变电站和输电站输入与输出端的结构、设备、工艺信息，以实现对变电站的全方位监测与模拟，立变电站的数字孪生模型，包括变电站的三维建模、属性信息的关联；完成建模后，通过构建，还需进行模型的验证、调整和优化，以确保数字孪生模型的准确性和有效性；

“数-模分离”模式下的建设阶段数字孪生系统运转模型中，设计线上工作流程：包括变电站各个部位的设计、施工顺序、施工工艺、施工工序内容，并将其整合到数字孪生系统中。

系统架构中任务流程监控模块、任务催办管理模块、任务日志管理模块、采集任务查询模块四个监控模块对本系统进行任务流的把控，通过有效的任务控制和监督机制，确保系统任务流的高效运行和准确执行。

系统包括任务分配程序：根据工程进度、施工工艺等因素，将施工任务分配给相应的施工人员或工程队伍；变电站现场管理人员通过数字孪生系统将任务分配到现场施工人员，现场工作完结可以通过系统上传现场施工照将该任务提交审核，从而形成工作流闭环；具体步骤：建立任务库，明确各任务的性质、要求、优先级等信息，并将其导入任务管理软件中，以便进行分配和管理；建立任务库：设计任务分配模块会建立一个任务库，用于存储各种设计任务的相关信息；该任务库包括任务的名称、描述、性质、要求、优先级等信息；任务库的建立可以通过手动输入或导入已有的任务数据来完成；明确任务的性质和要求：设计任务分配模块会对每个任务进行详细的描述，包括任务的性质和要求；任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型，以便更好地进行任务分类和分配；任务的要求可以包括设计标准、技术要求、交付时间等，以确保任务能够按照预期的要求完成；确定任务的优先级：设计任务分配模块会根据任务的紧急程度和重要程度，为每个任务确定相应的优先级；任务的优先级可以根据项目管理人员的设定或根据系统自动分析和推荐来确定；优先级的设定可以帮助项目管理人员更好地进行任务分配和调度，确保重要任务能够得到及时处理；任务分配和管理：设计任务分配模块会根据任务的性质、要求和优先级，将任务分配给相应的设计人员或团队；任务分配可以根据设计人员的技能、经验和工作负荷等因素进行合理的匹配；一旦任务分配完成，设计任务分配模块会对任务进行实时的管理和监控，以确保任务按时完成，并提供相应的进度和质量报告；

通过设计任务分配模块，变电站建设管理系统能够实现对设计任务的统一管理和分配，提高任务的分配效率和质量；同时，该模块还可以提供任务的可视化展示和实时监控，帮助项目管理人员和设计人员及时了解任务的分配情况和进展，提高协同工作效率；

确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配任务给合适的用户，并进行任务调度；

任务性质因素：任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型；根据任务的性质，设计任务分配算法可以将任务分配给具备相应技能和经验的用户或团队；

任务优先级因素：任务的优先级可以根据任务的紧急程度和重要程度来确定；根据任务的优先级，设计任务分配算法可以优先分配高优先级的任务，确保重要任务能够得到及时处理。例如，紧急任务可以优先分配给有空闲时间和高效率的用户，重要任务可以优先分配给具有相关经验和能力的用户；

任务调度：设计任务分配算法还会进行任务调度，确保任务能够按时完成；任务调度可以考虑用户的工作负荷、任务的紧急程度和优先级等因素；算法可以根据这些因素进行任务排序和调度，以确保任务的合理分配和顺利完成；

通过确定任务分配算法，设计任务分配模块能够自动将任务分配给合适的用户，并进行任务调度，提高任务的分配效率和质量；算法的设定可以根据项目管理人员的需求和实际情况进行调整和优化，以满足不同项目的要求；

设计协同模块：实现施工人员之间的协同工作，包括信息共享、问题解决、进度协调等；

建立设计库，将变电站的各种设计文件、图纸等资料导入到设计管理软件中，以便进行协同设计和管理；

建立设计团队，将设计人员的信息、技能、权限等信息输入到设计管理软件中，以便进行任务的分派和调度；

确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配设计任务给合适的设计人员，并进行任务调度；

设计协同软件需要支持实时协同设计，使得设计人员能够同时编辑同一份设计文件，并能够及时查看其他人员的修改内容；

设计协同软件需要支持版本控制和审批流程，确保设计文件的版本控制和审批过程能够被严格管理；

设计协同软件需要支持在线交流和讨论，使得设计人员能够在线上进行问题讨论和解决；

设计协同软件需要支持在线共享和存储，使得设计文件能够被安全地存储和共享，同时具备高效的数据备份和恢复能力。

设计监控模块：实时监控施工进度、质量、安全等情况，并及时预警和处理异常情况；

设计监控模块通过与数据采集模块和数据处理模块的协同工作，实时获取变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等；通过对这些数据的处理和分析，设计监控模块能够生成相应的建设指标和预测模型，用于评估和监控变电站建设的进度、质量和安全状况；

数据采集：数据采集模块负责实时采集变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等；这些数据可以通过传感器、监测设备或人工录入等方式获取，并发送给设计监控模块进行处理；

数据处理与分析：数据处理模块接收到采集的数据后，会对其进行处理和分析；例如，对施工进度数据进行计算和比对，对质量检测数据进行统计和评估，对安全监测数据进行异常检测等；处理后的数据会被传输给设计监控模块；

设计监控：设计监控模块接收到经过处理的数据后，会根据预设的监控指标和模型进行监控；例如，根据施工进度数据和预定计划进行比较，判断是否存在延迟情况；根据质量检测数据和标准进行比对，判断是否合格；根据安全监测数据和设定的阈值进行异常检测；设计监控模块会根据监控结果生成相应的报警信息和处理建议；

异常预警与处理：当设计监控模块检测到施工进度延迟、质量不合格或安全异常等情况时，会发出相应的预警信息；预警信息会及时通知相关责任人，以便他们能够及时采取相应的措施进行处理；设计监控模块还可以提供处理建议和解决方案，以帮助相关责任人处理异常情况并调整工作计划；

通过以上协同工作，设计监控模块能够实时监测变电站建设过程中的施工进度、质量和安全情况，并及时预警和处理异常情况；这样可以帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程进展情况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和质量；

设计监控模块还能够对变电站建设过程中的异常情况进行实时监测和预警；例如，当施工进度延迟超过预定时间、质量检测数据超出规定标准、安全监测数据出现异常等情况时，设计监控模块会自动发出警报，并将异常情况及时通知相关责任人；同时，设计监控模块还能够提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理异常情况，保证变电站建设的顺利进行；

施工进度异常监测：设计监控模块会实时监测变电站的施工进度，并与预定计划进行比对；如果发现施工进度延迟或超出了预定的时间范围，设计监控模块会发出预警信息，提醒相关责任人及时采取措施来调整进度，以避免影响整个项目的进展；

质量异常监测：设计监控模块会对变电站建设过程中的质量进行实时监测；通过与质量检测数据进行比对，设计监控模块可以判断出是否存在质量不合格的情况；一旦发现质量异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理质量问题，确保变电站的安全和可靠运行；

安全异常监测：设计监控模块会实时监测变电站建设过程中的安全情况；通过与安全监测数据进行比对，设计监控模块可以检测出是否存在安全风险和异常情况；一旦发现安全异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时采取措施来保障工人和设备的安全；

设计监控模块通过实时监测和预警变电站建设过程中的异常情况，能够帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程的进展和质量状况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和安全性；

设计可视化监控界面，在监控界面中实现对各种设备、指标的实时监测，使用户能够清晰了解变电站的运行状态和问题发生地点等信息。

设计数据分析模块：对施工过程中产生的数据进行分析和挖掘，为后续工作提供参考和支持，这个数据分析模块专门设计用于现场变电站的工作流程；它具有实时数据采集能力，能够接收和采集变电站建设和运营过程中产生的各种数据；同时，它还能对这些数据进行清洗和处理，确保数据的准确性和完整性；通过统计分析、数据挖掘和模式识别，它能够发现数据中的规律和趋势，帮助工作人员及时发现问题和隐患，并提供决策支持和优化方案；最后，通过图表、统计图和热力图等形式，它能够直观地展示数据分析结果，帮助工作人员清晰地了解变电站的运行状态和趋势；综上所述，这个数据分析模块在现场变电站的工作流程中发挥着重要作用，为变电站的建设和运营提供准确的数据支持和智能决策支持；

使用专业工具对各类数据进行处理和分析，如机器学习、深度学习、文本挖掘、模糊逻辑分析等等，并利用这些工具从数据中提取出有价值的信息；

将处理分析后的数据反馈至用户界面，以便用户进行进一步的分析和处理，例如寻找问题发生的根源、设计出更好的工艺流程等；

设计自动优化功能，在不断积累分析数据的基础上，为自动实现变电站的运行状态的最优化，进一步提高变电站的稳定性和安全性。

数字孪生技术是一种将物理实体和数字模型相结合的技术，可以实现对物理实体的全生命周期管理和优化。在变电站建设阶段，数字孪生技术可以实现对变电站建设全过程的数字化管理和协同。通过建立数字孪生系统，可以将变电站的设计、施工、监控等工作进行数字化，实现信息的共享和协同，提高工作效率和质量。通过实时监测、数据集成、故障诊断、资源管理和风险评估等功能，提供全面的支持和优化，以提高建设效率和质量。

有益效果：随着电力行业的发展，变电站建设的规模和复杂度不断提高，建设周期和成本也越来越高。在变电站建设阶段，需要进行大量的设计、施工和监控工作，这些工作之间存在着复杂的关联和依赖关系，需要进行协同和管理。数字孪生技术是一种将物理实体和数字模型相结合的技术，可以实现对物理实体的全生命周期管理和优化。在变电站建设阶段，数字孪生技术可以实现对变电站建设全过程的数字化管理和协同。通过建立数字孪生系统，可以将变电站的设计、施工、监控等工作进行数字化，实现信息的共享和协同，提高工作效率和质量。建立智能协同决策。作为一个极其依赖后期信息协同的行业，电力行业应当逐步舍弃传统低效率的运维方式，并积极联合物联网即射频识别、红外传感器等一系列信息传感设备，并设计配套协议进行适配。形成协同的智能信息网络。并融合先进流程算法，对后期设备进行自主决策。融合电力系统的数字化城市。数字化城市，即利用空间中设施构筑的信息所搭建的虚拟平台，包括自然资源、人文、经济等一系列信息。大多数字化城市仅含有相关基础设施的外观及其地理位置的信息，这样难以与政府部门进行城市规划与管理。

附图说明

图1建模工具CAD(三维建模软件3DMax均可)使用的示意图；

图2“数-模分离”模式下的建设阶段数字孪生系统运转模型；

图3组织结构图；

图4线上自定义流程；

图5系统监控模块；

图6多方协同闭环流程；

图7多方协同技术路线图；

图8现场管理模块。

具体实施方式

如图所示，图1建模工具的图例示意图。建立数字孪生模型：

需要先进行实地勘测和设备监测，对变电站的结构、设备、工艺等方面进行详细了解，并将相应的数据收集到数据库中。

建立数字孪生模型，需要采用专业的建模软件和工具，根据实测数据，利用CAD、3DMax等建模工具进行模型建立，以实现变电站的全方位建模。

完成建模后，还需进行模型的验证、调整和优化，以确保数字孪生模型的准确性和有效性。

图2“数-模分离”模式下的建设阶段数字孪生系统运转模型中，设计线上工作流程：包括变电站各个部位的设计、施工顺序、施工工艺、施工工序等内容，并将其整合到数字孪生系统中。

1)首先需要明确各个环节的任务、责任人、审核人等信息，以确保在线上工作流程中的任务分配和工作进度能够被清晰地把握。见图3组织结构图。

2)其次，需要采用可靠的在线工作流程管理软件，将各个环节的信息整合起来，实现在线提交、审批、签字等操作，并可以通过云端数据实现实时更新和共享信息。图4线上自定义流程。

最后，需要对线上工作流程进行严密的监控和控制，以确保任务的及时性和协同性，通过系统架构中任务流程监控模块、任务催办管理模块、任务日志管理模块、采集任务查询模块四个监控模块对本系统进行任务流的把控。参见图5系统监控模块。

设计任务分配模块：根据工程进度、施工工艺等因素，将施工任务分配给相应的施工人员或工程队伍。

1)建立任务库，明确各任务的性质、要求、优先级等信息，并将其导入任务管理软件中，以便进行分配和管理。

e)建立任务库：设计任务分配模块会建立一个任务库，用于存储各种设计任务的相关信息。该任务库包括任务的名称、描述、性质、要求、优先级等信息。任务库的建立可以通过手动输入或导入已有的任务数据来完成。

f)明确任务的性质和要求：设计任务分配模块会对每个任务进行详细的描述，包括任务的性质和要求。任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型，以便更好地进行任务分类和分配。任务的要求可以包括设计标准、技术要求、交付时间等，以确保任务能够按照预期的要求完成。

g)确定任务的优先级：设计任务分配模块会根据任务的紧急程度和重要程度，为每个任务确定相应的优先级。任务的优先级可以根据项目管理人员的设定或根据系统自动分析和推荐来确定。优先级的设定可以帮助项目管理人员更好地进行任务分配和调度，确保重要任务能够得到及时处理。

h)任务分配和管理：设计任务分配模块会根据任务的性质、要求和优先级，将任务分配给相应的设计人员或团队。任务分配可以根据设计人员的技能、经验和工作负荷等因素进行合理的匹配。一旦任务分配完成，设计任务分配模块会对任务进行实时的管理和监控，以确保任务按时完成，并提供相应的进度和质量报告。

通过设计任务分配模块，变电站建设管理系统能够实现对设计任务的统一管理和分配，提高任务的分配效率和质量。同时，该模块还可以提供任务的可视化展示和实时监控，帮助项目管理人员和设计人员及时了解任务的分配情况和进展，提高协同工作效率

2)确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配任务给合适的用户，并进行任务调度。

d)任务性质因素：任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型。根据任务的性质，设计任务分配算法可以将任务分配给具备相应技能和经验的用户或团队。例如，设计任务可以分配给具有设计经验和专业知识的设计人员，审核任务可以分配给具有审核能力和经验的人员。

e)任务优先级因素：任务的优先级可以根据任务的紧急程度和重要程度来确定。根据任务的优先级，设计任务分配算法可以优先分配高优先级的任务，确保重要任务能够得到及时处理。例如，紧急任务可以优先分配给有空闲时间和高效率的用户，重要任务可以优先分配给具有相关经验和能力的用户。

f)任务调度：设计任务分配算法还会进行任务调度，确保任务能够按时完成。任务调度可以考虑用户的工作负荷、任务的紧急程度和优先级等因素。算法可以根据这些因素进行任务排序和调度，以确保任务的合理分配和顺利完成。

通过确定任务分配算法，设计任务分配模块能够自动将任务分配给合适的用户，并进行任务调度，提高任务的分配效率和质量。算法的设定可以根据项目管理人员的需求和实际情况进行调整和优化，以满足不同项目的要求。

设计协同模块：实现施工人员之间的协同工作，包括信息共享、问题解决、进度协调等。

1)建立设计库，将变电站的各种设计文件、图纸等资料导入到设计管理软件中，以便进行协同设计和管理。

2)建立设计团队，将设计人员的信息、技能、权限等信息输入到设计管理软件中，以便进行任务的分派和调度。

3)确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配设计任务给合适的设计人员，并进行任务调度。

4)设计协同软件需要支持实时协同设计，使得设计人员能够同时编辑同一份设计文件，并能够及时查看其他人员的修改内容。

5)设计协同软件需要支持版本控制和审批流程，确保设计文件的版本控制和审批过程能够被严格管理。

6)设计协同软件需要支持在线交流和讨论，使得设计人员能够在线上进行问题讨论和解决。

7)设计协同软件需要支持在线共享和存储，使得设计文件能够被安全地存储和共享，同时具备高效的数据备份和恢复能力。参见图6多方协同闭环流程与图7多方协同技术路线图。

设计监控模块：实时监控施工进度、质量、安全等情况，并及时预警和处理异常情况。

1)设计监控模块通过与数据采集模块和数据处理模块的协同工作，实时获取变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等。通过对这些数据的处理和分析，设计监控模块能够生成相应的建设指标和预测模型，用于评估和监控变电站建设的进度、质量和安全状况。

e)数据采集：数据采集模块负责实时采集变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等。这些数据可以通过传感器、监测设备或人工录入等方式获取，并发送给设计监控模块进行处理。

f)数据处理与分析：数据处理模块接收到采集的数据后，会对其进行处理和分析。例如，对施工进度数据进行计算和比对，对质量检测数据进行统计和评估，对安全监测数据进行异常检测等。处理后的数据会被传输给设计监控模块。

g)设计监控：设计监控模块接收到经过处理的数据后，会根据预设的监控指标和模型进行监控。例如，根据施工进度数据和预定计划进行比较，判断是否存在延迟情况；根据质量检测数据和标准进行比对，判断是否合格；根据安全监测数据和设定的阈值进行异常检测。设计监控模块会根据监控结果生成相应的报警信息和处理建议。

h)异常预警与处理：当设计监控模块检测到施工进度延迟、质量不合格或安全异常等情况时，会发出相应的预警信息。预警信息会及时通知相关责任人，以便他们能够及时采取相应的措施进行处理。设计监控模块还可以提供处理建议和解决方案，以帮助相关责任人处理异常情况并调整工作计划。

通过以上协同工作，设计监控模块能够实时监测变电站建设过程中的施工进度、质量和安全情况，并及时预警和处理异常情况。这样可以帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程进展情况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和质量。

2)设计监控模块还能够对变电站建设过程中的异常情况进行实时监测和预警。例如，当施工进度延迟超过预定时间、质量检测数据超出规定标准、安全监测数据出现异常等情况时，设计监控模块会自动发出警报，并将异常情况及时通知相关责任人。同时，设计监控模块还能够提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理异常情况，保证变电站建设的顺利进行。

d)施工进度异常监测：设计监控模块会实时监测变电站的施工进度，并与预定计划进行比对。如果发现施工进度延迟或超出了预定的时间范围，设计监控模块会发出预警信息，提醒相关责任人及时采取措施来调整进度，以避免影响整个项目的进展。

e)质量异常监测：设计监控模块会对变电站建设过程中的质量进行实时监测。通过与质量检测数据进行比对，设计监控模块可以判断出是否存在质量不合格的情况。一旦发现质量异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理质量问题，确保变电站的安全和可靠运行。

f)安全异常监测：设计监控模块会实时监测变电站建设过程中的安全情况。通过与安全监测数据进行比对，设计监控模块可以检测出是否存在安全风险和异常情况。一旦发现安全异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时采取措施来保障工人和设备的安全。

设计监控模块通过实时监测和预警变电站建设过程中的异常情况，能够帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程的进展和质量状况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和安全性。

3)设计可视化监控界面，在监控界面中实现对各种设备、指标的实时监测，使用户能够清晰了解变电站的运行状态和问题发生地点等信息。如图8现场管理模块。

设计数据分析模块：对施工过程中产生的数据进行分析和挖掘，为后续工作提供参考和支持。

1)使用专业工具对各类数据进行处理和分析，如机器学习、深度学习、文本挖掘、模糊逻辑分析等等，并利用这些工具从数据中提取出有价值的信息。

2)将处理分析后的数据反馈至用户界面，以便用户进行进一步的分析和处理，例如寻找问题发生的根源、设计出更好的工艺流程等。

3)设计自动优化功能，在不断积累分析数据的基础上，为自动实现变电站的运行状态的最优化，进一步提高变电站的稳定性和安全性。

综上，本发明数字孪生技术在变电站建设中的应用。数字孪生技术通过数字模型对变电站进行全面检测，可以发现问题并进行调整，确保变电站的质量和安全性。数字孪生技术可以对变电站的建筑、设备、管线等方面进行全面检测，可以提高变电站建设过程的监管效率和质量，确保变电站建设符合设计要求和安全标准。数字孪生技术在变电站建设中的应用，不仅可以提高建设过程的效率和质量，还可以为变电站的运营和维护提供有力的支持。

Claims (5)

1.一种面向变电站建设阶段的线上数字孪生系统，其特征是，包括数字孪生模型模块、线上工作流程模块、任务分配模块、协同模块、监控模块和数据分析模块；

数字孪生模型模块：该模块是数字孪生系统最核心的模块之一，用于实现对变电站的数字建模；通过采集传感器数据等手段，将实际的物理系统信息输入到数字孪生模型中，通过模拟和计算来获取变电站的运行状态和变化趋势；数字孪生模型模块需要包括变电站的结构、设备、工艺信息，以实现对变电站的全方位监测与模拟，立变电站的数字孪生模型，包括变电站的三维建模、属性信息的关联；

线上工作流程模块：设计变电站建设阶段的线上工作流程，包括设计、施工、监控等工作内容，将其整合到数字孪生系统中；

任务分配模块：该模块用于实现对变电站建设阶段任务的分配和管理；通过该模块，管理员可以将各项任务分配给不同的用户，并实时监控任务进度和任务完成情况；同时，任务分配模块还可以根据不同任务的性质、优先级等因素，自动指派任务给特定的用户，从而提高任务分配的效率和精度；

协同模块：实现施工人员之间的协同工作，包括信息共享、问题解决、进度协调；

监控模块：该模块用于实现对变电站建设状态的实时监测；通过集成传感器等设备，监测变电站的温度、电压、电流、水压参数，实时获取变电站的运行状态；如果监测到异常情况，则该模块会发出告警，引发相应的任务和行动计划；

数据分析模块：该模块用于实现对变电站建设阶段数据的分析和处理；通过采用数据分析算法，以机器学习，深度学习等信息处理技术，对施工过程中产生的数据进行分析和挖掘，综合分析变电站的数据并生成特定建议，用于对变电站建设阶段进行优化和改进，为后续工作提供参考和支持；

建立数字孪生模型步骤：先进行实地勘测和设备监测，对变电站的结构、设备、工艺等方面进行详细了解，并将相应的数据收集到数据库中；

1)建立数字孪生模型，需要采用Revit或AutoCAD工具，根据实测数据，利用CAD、3DMax建模工具进行模型建立，实现变电站的全方位建模；数字孪生模型包括变电站和输电站输入与输出端的结构、设备、工艺信息，以实现对变电站的全方位监测与模拟，立变电站的数字孪生模型，包括变电站的三维建模、属性信息的关联；

2)完成建模后，通过构建，还需进行模型的验证、调整和优化，以确保数字孪生模型的准确性和有效性；

“数-模分离”模式下的建设阶段数字孪生系统运转模型中，设计线上工作流程：包括变电站各个部位的设计、施工顺序、施工工艺、施工工序内容，并将其整合到数字孪生系统中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，系统架构中任务流程监控模块、任务催办管理模块、任务日志管理模块、采集任务查询模块四个监控模块对本系统进行任务流的把控，通过有效的任务控制和监督机制，确保系统任务流的高效运行和准确执行。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，系统包括任务分配程序：根据工程进度、施工工艺等因素，将施工任务分配给相应的施工人员或工程队伍；变电站现场管理人员通过数字孪生系统将任务分配到现场施工人员，现场工作完结可以通过系统上传现场施工照将该任务提交审核，从而形成工作流闭环；具体步骤：

建立任务库，明确各任务的性质、要求、优先级等信息，并将其导入任务管理软件中，以便进行分配和管理；

a)建立任务库：设计任务分配模块会建立一个任务库，用于存储各种设计任务的相关信息；该任务库包括任务的名称、描述、性质、要求、优先级等信息；任务库的建立可以通过手动输入或导入已有的任务数据来完成；

b)明确任务的性质和要求：设计任务分配模块会对每个任务进行详细的描述，包括任务的性质和要求；任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型，以便更好地进行任务分类和分配；任务的要求可以包括设计标准、技术要求、交付时间等，以确保任务能够按照预期的要求完成；

c)确定任务的优先级：设计任务分配模块会根据任务的紧急程度和重要程度，为每个任务确定相应的优先级；任务的优先级可以根据项目管理人员的设定或根据系统自动分析和推荐来确定；优先级的设定可以帮助项目管理人员更好地进行任务分配和调度，确保重要任务能够得到及时处理；

d)任务分配和管理：设计任务分配模块会根据任务的性质、要求和优先级，将任务分配给相应的设计人员或团队；任务分配可以根据设计人员的技能、经验和工作负荷等因素进行合理的匹配；一旦任务分配完成，设计任务分配模块会对任务进行实时的管理和监控，以确保任务按时完成，并提供相应的进度和质量报告；

通过设计任务分配模块，变电站建设管理系统能够实现对设计任务的统一管理和分配，提高任务的分配效率和质量；同时，该模块还可以提供任务的可视化展示和实时监控，帮助项目管理人员和设计人员及时了解任务的分配情况和进展，提高协同工作效率；

确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配任务给合适的用户，并进行任务调度；

a)任务性质因素：任务的性质可以包括设计、绘图、审核、修改等不同类型；根据任务的性质，设计任务分配算法可以将任务分配给具备相应技能和经验的用户或团队；

b)任务优先级因素：任务的优先级可以根据任务的紧急程度和重要程度来确定；根据任务的优先级，设计任务分配算法可以优先分配高优先级的任务，确保重要任务能够得到及时处理。例如，紧急任务可以优先分配给有空闲时间和高效率的用户，重要任务可以优先分配给具有相关经验和能力的用户；

c)任务调度：设计任务分配算法还会进行任务调度，确保任务能够按时完成；任务调度可以考虑用户的工作负荷、任务的紧急程度和优先级等因素；算法可以根据这些因素进行任务排序和调度，以确保任务的合理分配和顺利完成；

通过确定任务分配算法，设计任务分配模块能够自动将任务分配给合适的用户，并进行任务调度，提高任务的分配效率和质量；算法的设定可以根据项目管理人员的需求和实际情况进行调整和优化，以满足不同项目的要求；

设计协同模块：实现施工人员之间的协同工作，包括信息共享、问题解决、进度协调等；

a)建立设计库，将变电站的各种设计文件、图纸等资料导入到设计管理软件中，以便进行协同设计和管理；

b)建立设计团队，将设计人员的信息、技能、权限等信息输入到设计管理软件中，以便进行任务的分派和调度；

c)确定任务分配算法，根据任务性质、优先级等因素，自动分配设计任务给合适的设计人员，并进行任务调度；

d)设计协同软件需要支持实时协同设计，使得设计人员能够同时编辑同一份设计文件，并能够及时查看其他人员的修改内容；

e)设计协同软件需要支持版本控制和审批流程，确保设计文件的版本控制和审批过程能够被严格管理；

f)设计协同软件需要支持在线交流和讨论，使得设计人员能够在线上进行问题讨论和解决；

g)设计协同软件需要支持在线共享和存储，使得设计文件能够被安全地存储和共享，同时具备高效的数据备份和恢复能力。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，设计监控模块：实时监控施工进度、质量、安全等情况，并及时预警和处理异常情况；

设计监控模块通过与数据采集模块和数据处理模块的协同工作，实时获取变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等；通过对这些数据的处理和分析，设计监控模块能够生成相应的建设指标和预测模型，用于评估和监控变电站建设的进度、质量和安全状况；

a)数据采集：数据采集模块负责实时采集变电站建设过程中的各种数据，如施工进度、质量检测数据、安全监测数据等；这些数据可以通过传感器、监测设备或人工录入等方式获取，并发送给设计监控模块进行处理；

b)数据处理与分析：数据处理模块接收到采集的数据后，会对其进行处理和分析；例如，对施工进度数据进行计算和比对，对质量检测数据进行统计和评估，对安全监测数据进行异常检测等；处理后的数据会被传输给设计监控模块；

c)设计监控：设计监控模块接收到经过处理的数据后，会根据预设的监控指标和模型进行监控；例如，根据施工进度数据和预定计划进行比较，判断是否存在延迟情况；根据质量检测数据和标准进行比对，判断是否合格；根据安全监测数据和设定的阈值进行异常检测；设计监控模块会根据监控结果生成相应的报警信息和处理建议；

d)异常预警与处理：当设计监控模块检测到施工进度延迟、质量不合格或安全异常等情况时，会发出相应的预警信息；预警信息会及时通知相关责任人，以便他们能够及时采取相应的措施进行处理；设计监控模块还可以提供处理建议和解决方案，以帮助相关责任人处理异常情况并调整工作计划；

通过以上协同工作，设计监控模块能够实时监测变电站建设过程中的施工进度、质量和安全情况，并及时预警和处理异常情况；这样可以帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程进展情况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和质量；

设计监控模块还能够对变电站建设过程中的异常情况进行实时监测和预警；例如，当施工进度延迟超过预定时间、质量检测数据超出规定标准、安全监测数据出现异常等情况时，设计监控模块会自动发出警报，并将异常情况及时通知相关责任人；同时，设计监控模块还能够提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理异常情况，保证变电站建设的顺利进行；

a)施工进度异常监测：设计监控模块会实时监测变电站的施工进度，并与预定计划进行比对；如果发现施工进度延迟或超出了预定的时间范围，设计监控模块会发出预警信息，提醒相关责任人及时采取措施来调整进度，以避免影响整个项目的进展；

b)质量异常监测：设计监控模块会对变电站建设过程中的质量进行实时监测；通过与质量检测数据进行比对，设计监控模块可以判断出是否存在质量不合格的情况；一旦发现质量异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时处理质量问题，确保变电站的安全和可靠运行；

c)安全异常监测：设计监控模块会实时监测变电站建设过程中的安全情况；通过与安全监测数据进行比对，设计监控模块可以检测出是否存在安全风险和异常情况；一旦发现安全异常，设计监控模块会发出预警信息，并提供相应的处理建议和解决方案，以便及时采取措施来保障工人和设备的安全；

设计监控模块通过实时监测和预警变电站建设过程中的异常情况，能够帮助项目管理人员和相关责任人及时了解工程的进展和质量状况，减少风险和损失，并提高变电站建设的效率和安全性；

设计可视化监控界面，在监控界面中实现对各种设备、指标的实时监测，使用户能够清晰了解变电站的运行状态和问题发生地点等信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征是，设计数据分析模块：对施工过程中产生的数据进行分析和挖掘，为后续工作提供参考和支持，这个数据分析模块专门设计用于现场变电站的工作流程；它具有实时数据采集能力，能够接收和采集变电站建设和运营过程中产生的各种数据；同时，能对这些数据进行清洗和处理，确保数据的准确性和完整性；通过统计分析、数据挖掘和模式识别，它能够发现数据中的规律和趋势，帮助工作人员及时发现问题和隐患，并提供决策支持和优化方案；最后，通过图表、统计图和热力图等形式，它能够直观地展示数据分析结果，帮助工作人员清晰地了解变电站的运行状态和趋势；

1)使用专业工具对各类数据进行处理和分析，机器学习、深度学习、文本挖掘、模糊逻辑分析，并利用这些工具从数据中提取出有价值的信息；

2)将处理分析后的数据反馈至用户界面，以便用户进行进一步的分析和处理，例如寻找问题发生的根源、设计出更好的工艺流程；

3)设计自动优化功能，在不断积累分析数据的基础上，为自动实现变电站的运行状态的最优化，进一步提高变电站的稳定性和安全性。