CN117422205A - 基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统和方法。包括：数据检测模块、数据采集模块、数字孪生建模模块、数据分析模块、评估模块和预警模块，按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据，将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台，根据环境数据、焊接数据和电磁数据，获得综合焊接系数，将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告，对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。能够根据焊接测试结果与综合焊接系数进行综合分析后进行评估，便于工作人员规划焊接环境和选择合适的焊接技术。
Description
技术领域
本发明涉及数据孪生建造管理技术领域，特别涉及一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统和方法。
背景技术
数字孪生建造管理系统是一种应用数字孪生技术的建筑和工程项目管理工具，而在变电站建造的过程汇总时常会用到装配式钢结构来搭建，通过数值孪生建造管理系统更便于对装配式钢结构在建造的过程中实时监控跟踪进度，而在钢结构进行装配的过程中，最常用到的连接手段就是焊接的方法，焊接是一种将两个或多个工件连接在一起的加工过程，通常通过将它们加热到熔化或部分熔化状态，然后冷却以形成一个坚固的连接；
现阶段在对变电站钢结构进行装配的过程中，通常会使用电环焊接技术，但是在焊接的前期通常是通过焊接工作人员的经验进行，选择焊接材料，并且不易于综合地考虑变电站的焊接环境，对焊接时产生的影响，进行试点测试，从而选择适宜的焊接材料和焊接方法，在焊接的过程中，焊接点附近可能存在易燃物，其在工作的过程中可能会产生电火花，故在附近如果存在易燃易爆的物质，可能会存在相应的安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统和方法。
第一方面，本发明实施例提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，包括：
数据检测模块，用于按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数据采集模块，用于采集检测到的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数字孪生建模模块，用于将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
数据分析模块，用于根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
评估模块，用于将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
预警模块，用于对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
第二方面，本发明实施例提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法，包括以下步骤：
按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并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前述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令执行时实现前述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
在基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理中，通过对变电站附近不同时间段和天气中的环境和变电器工作时产生的电磁场以及焊接后表面特征，进行数据采集，获得综合焊接系数进行初步的试点焊接测试，根据焊接测试结果与综合焊接系数进行综合分析后进行评估，供工作人员规划焊接环境和选择合适的焊接技术。通过评估模块，所设定阈值作对比，生成相应的评估结果，发送至的预警模块，通过数字孪生建造平台根据评估结果进行分析，通过大数据生成具体的焊接技术和改善方案，来进行采购适合当前焊接环境的焊接材料、焊接设备和钢结构，避免造成不必要的损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统结构图；
图2为本发明实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统和方法。
本发明实施例提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，其结构如图1所示，包括：
数据检测模块，用于按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数据采集模块，用于采集检测到的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数字孪生建模模块，用于将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
数据分析模块，用于根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
评估模块，用于将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
预警模块，用于对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
为焊接过程提供了全方位的管理和优化支持，通过这些检测模块的相结合，进行初步的焊接试点检测，分析焊接环境，选择合适的焊接技术来或是焊接材料来进行焊接，避免焊接后不符合工程强度，导致不必要的返工，结合综合焊接系数Zhhs，发送至评估模块，生成相应的评估结果，再由预警模块对其进行提示预警生成相应的改善措施和选择适宜的焊接技术方法，来进行采购适合当前焊接环境的焊接材料、焊接设备和钢结构，避免造成不必要的损失，其中热影响区氢脆度Hry指的是在高温下，金属结构中吸收了氢气后导致材料脆性增加的倾向，焊接残余应力Hcy对于焊接接头的稳定性和性能有很大影响，导致构件的变形、开裂，甚至影响构件在使用中的寿命，通过对焊接残余应力Hcy的检测可以分析当前焊接部位的可用性。
在一些具体的实施例中，数据检测模块，还用于按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的易燃物数据；数据采集模块，还用于采集检测到的易燃物数据；数字孪生建模模块，还用于将易燃物数据输入并更新数字孪生建造管理平台；数据分析模块，还用于根据易燃物数据，通过下式，获得易燃系数，
，Yrxs表示易燃系数，d1为汽油桶数量Qy的权重值，d2为废纸数量Fz的权重值，d3为泡沫体积Pm的权重值，Gys为高压设备距离；
评估模块，还用于将易燃系数与第一、第二阈值对比，生成相应的评估报告；
预警模块，还用于对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
在一些具体的实施例中，数据检测模块，包括：
第一检测单元，用于通过第一集成传感器组和第二集成传感器组，分别对装配式钢结构变电站的环境和电磁场进行检测，获取环境数据和电磁数据，所述第一集成传感器组包括温湿度传感器和风速仪，所述第二集成传感器组包括磁感应传感器、电荷耦合器、电磁波检测传感器和霍尔效应电流传感器；
第二检测单元，用于通过第三集成传感器组，对试点焊接的焊接部位进行焊接特征检测，获取焊接数据，所述第三集成传感器组包括视觉检测仪器、超声波检测装置和X射线衍射装置。
在一些具体的实施例中，数据检测模块，还包括：
第三检测单元，用于通过第四集成传感器组，对焊接位置预设距离内的易燃物进行检测，获取易燃物数据，所述第四集成传感器组包括智能图像信息识别仪和红外测距仪。
在一些具体的实施例中，环境数据包括温度、湿度、和风速；焊接数据包括平整度、气泡数量、裂缝面积、焊接熔穿面积、热影响区氢脆度和焊接残余应力；电磁数据包括磁场、电荷、电磁波和电流；易燃物数据包括汽油桶数量、废纸数量、泡沫数量和高压设备距离。
在一些具体的实施例中，数字孪生建模模块，通过数值仿真工具，建立三维可视化装配式钢结构变电站的数字孪生建造管理平台，将采集到的环境数据、焊接数据、电磁数据和易燃物数据，输入数字孪生建造管理平台，使数字孪生建造管理平台对焊接面的缺陷数据进行学习和迭代，结合气象数据、变电站电磁环境和易燃物位置信息，通过数字孪生建造管理平台，进行实时监控。
在一些具体的实施例中，数据分析模块，包括第一分析单元、第二分析单元、第三分析单元和第四相关分析单元；第一分析单元，包括环境分析单元和电磁分析单元，环境分析单元用于根据环境数据，获取环境系数，电磁分析单元根据电磁数据，获取电磁系数；第二分析单元，用于根据焊接数据，获取焊接系数；第三分析单元，用于根据易燃物数据，获取易燃系数；第四相关分析单元，用于根据环境系数和电磁系数，获取综合环境系数，根据综合环境系数和焊接系数，获取综合焊接系数。
在一些具体的实施例中，环境系数通过下式获取：
，Hjxs表示环境系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Dcxs表示电磁系数。
在一些具体的实施例中，电磁系数通过下式获取：
，Dcxs表示电磁系数，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波。
在一些具体的实施例中，焊接系数通过下式获取：
，Zhxs表示焊接系数，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力。
在一些具体的实施例中，综合环境系数通过下式获取：
，Zhhj表示综合环境系数，Hjxs表示环境系数，Dcxs表示电磁系数，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值。
在一些具体的实施例中，综合焊接系数通过下式获取：
，Zhsa表示综合焊接系数，Zhhj表示综合环境系数，Zhxs表示焊接系数，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据。
在一些具体的实施例中，当综合焊接系数大于或等于预设焊接阈值时，生成不适合进行焊接的评估报告；当综合焊接系数小于预设焊接阈值时，生成适合进行焊接的评估报告，不生成预警信息；当易燃系数等于第一阈值时，确定当前区域无易燃物，不生成预警信息；当易燃系数大于或等于第二阈值时，确定当前区域存在易燃物，启动红外测距，以焊点为中心进行测算，当易燃系数不大于10m时，生成危险评估报告，发送至预警模块，当易燃系数大于10m时，不生成评估报告。
该基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，通过红外传感器，对其以焊接点为中心，对其附近可能存在易燃易爆的物品进行信息采集，并汇总生成综合易燃系数Yrxs，与评估模块中所设定的第一阙值Q1与第二阙值Q2进行评估分析，当附近存在易燃易爆物品时，则开启红外测距功能，分析距离焊点的距离，并生成相应的预警信息发送至数字孪生平台，故解决电弧焊接的过程中，避免附近存在易燃易爆物质而产生的安全隐患。
本实施例中，在基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理中，通过对变电站附近不同时间段和天气中的环境和变电器工作时产生的电磁场以及焊接后表面特征，进行数据采集，获得综合焊接系数Zhhj进行初步的试点焊接测试，根据焊接测试结果与综合焊接系数Zhhj进行综合分析后进行评估，供工作人员规划焊接环境和选择合适的焊接技术。通过评估模块，所设定阈值作对比，生成相应的评估结果，发送至的预警模块，通过数字孪生建造平台根据评估结果进行分析，通过大数据生成具体的焊接技术和改善方案，来进行采购适合当前焊接环境的焊接材料、焊接设备和钢结构，避免造成不必要的损失。
具体的，数据检测模块用于在钢结构变电站附近布设若干个检测点，对钢结构变电站的环境数据、焊接数据、电磁数据和易燃物数据进行每隔6个小时进行一次检测，并将检测到的数据进行分类汇总，在由数据采集模块对检测到的环境数据、焊接数据和易燃物数据进行采集，在由数字孪生分析建模模块，建立可视化数字孪生模型。
数据分析模块包括第一分析单元、第二分析单元、第三分析单元和第四相关分析单元，第一分析单元用于依据环境数据中的环境数据集，分析计算获取到环境系数Hjxs，并从依据环境数据中的电磁数据集，分析计算获取到电磁系数Dcxs；并由第二分析单元从焊接数据中，提取当前焊接数据集，计算获得焊接系数Zhxs，由第三分析单元从易燃物数据中，提取易燃物数据集，进行分析计算获得易燃系数Yrxs，再由第四相关分析单元将环境系数Hjxs和电磁系数Dcxs进行汇总分析生成综合环境系数Zhhj，再将综合环境系数Zhhj与焊接系数Zhxs进行汇总计算，获得综合焊接系数Zhsa。
综合环境系数Zhhj和焊接系数Zhxs通过以下公式获取；
；
；
式中，Zhhj表示综合环境系数，Hjxs表示环境系数，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，且a1+a2≠1，且a1和a2都不小于0且不大于1，其具体值由用户调整设置；Zhxs表示焊接系数，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力。
评估模块包括第一评估单元和第二评估单元，第一评估单元对数据分析模块所获得的综合焊接系数Zhsa，与预设焊接阈值Q进行对比评估，生成相应的评估结果，第二评估单元用于设置第一阙值Q1和第二阙值Q2，对生产的易燃系数Yrxs通过红外测距智能评估周边易燃物质，生成相应的安全评估结果，发送至预警模块；
预警模块，采用数据孪生管理系统对于评估模块发送过来的最终数据，进行可视化相应等级提示。
数据检测单元包括第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元；
第一检测单元用于采用第一集成传感器组和第二集成传感器组，对钢结构变电站的环境和电磁场进行检测，获取环境数据和电磁数据；第一集成传感器组包括温湿度传感器、风速仪；第二集成传感器组包括磁感应传感器、电荷耦合器、电磁波检测传感器和霍尔效应电流传感器；
第二检测单元通过第三集成传感器组，对试点焊接的焊接部位进行焊接特征检测，获取焊接数据，第三集成传感器组包括视觉检测仪器、超声波检测和X射线衍射；
第三检测单元通过第四集成传感器组，对焊接位置的附近的易燃物进行检测，获取易燃物数据，第四集成传感器组包括智能图像信息识别仪和红外测距仪。
数据检测单元对环境数据、焊接数据、电磁数据和易燃物数据进行检测后，由数据采集模块对其进行汇总成环境数据集、焊接数据集、电磁数据集和易燃物数据集，进行采集；
环境数据集包括温度Wd、湿度Sd和风速Fs；
电磁数据集包括磁场Cc、电荷Dh、电磁波Dcb和电流Dl；
焊接数据集包括平整度Pzd、气泡数量Qp、裂缝面积Lf、焊接溶穿面积Hrm、热影响区氢脆度Hry和焊接残余应力Hcy。
易燃物数据集包括汽油桶数量Qy、废纸数量Fz、泡沫数量Pm和高压设备距离Gys；
数字孪生建模模块，使用数值仿真工具MATLAB、Simulink和ANSYS，来建立三维可视化钢结构变电站平台，在将采集的到的环境数据集、焊接数据集、电磁数据集和易燃物数据集，输入至数字孪生平台，使数字孪生平台通过对焊接面的缺陷数据不断的学习与迭代，并结合气象数据、变电站的电磁环境和易燃物的位置信息，通过可视化数字孪生平台进行实时监控。
第一分析单元包括环境分析单元和电磁分析单元；
环境分析单元，用于依据环境数据中的环境数据集，进行无量纲处理后，进行相关的汇总计算获得环境系数Hjxs；
环境系数Hjxs通过以下公式获取：
；
式中，Hjxs表示环境系数，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，Fs表示风速，ε为Fs的权重值，且β和ε都不小于0且不大于1，其具体值由用户调整设置，h为海拔高度，g为重力加速度，R为大气压值，Dcxs表示电磁系数。
电磁分析单元，用于依据环境数据中的电磁数据集，进行无量纲处理后，进行相关的汇总计算获得电磁系数Dcxs；
电磁系数Dcxs通过以下公式获取：
，Dcxs表示电磁系数，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波。
公式的意义在于，钢结构变电站，通常环境中的磁场Cc、电荷Dh、电磁波Dcb和电流Dl这些参数影响焊接设备的使用，通过分析电磁系数Dcxs，来进行选择焊接设备。
本实施例中，系统通过数据采集模块实现了全面的环境数据采集，包括温度Wd、湿度Sd、风速Fs等因素，同时引入了红外采集单元获取附近易燃物信息，使得数据更加全面和多维度，系统通过数字孪生分析模块，将环境数据和焊接数据进行综合计算，得到环境系数和焊接系数，并通过无量纲处理得到综合焊接系数Zhsa，提高了对环境和焊接过程的综合分析能力，引入了深度相关性分析，判断综合环境系数Zhhj与焊接系数Zhxs之间的相关性，为焊接过程提供了全方位的管理和优化支持，通过这些检测模块的相结合，进行初步的焊接试点检测，分析焊接环境，选择合适的焊接技术来或是焊接材料来进行焊接，避免焊接后不符合工程强度，导致不必要的返工，结合综合焊接系数Zhhs，发送至评估模块，生成相应的评估结果，再由预警模块对其进行提示预警生成相应的改善措施和选择适宜的焊接技术方法，来进行采购适合当前焊接环境的焊接材料、焊接设备和钢结构，避免造成不必要的损失，其中热影响区氢脆度Hry通过超声波检测，其是指在高温下，金属结构中吸收了氢气后导致材料脆性增加的倾向，焊接残余应力Hcy通过X射线衍射检测，对其对于焊接接头的稳定性和性能有很大影响，导致构件的变形、开裂，甚至影响构件在使用中的寿命，通过对焊接残余应力Hcy的检测可以分析当前焊接部位的可用性。
参照图1，本发明提供基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，第三分析单元体，用于依据易燃物数据中的易燃物数据集，进行无量纲处理后，在进行汇总分析计算获取综合易燃系数Yrxs；
易燃系数Yrxs通过以下公式获取：
，Yrxs表示易燃系数，d1为汽油桶数量Qy的权重值，d2为废纸数量Fz的权重值，d3为泡沫体积Pm的权重值，Gys为高压设备距离；d1+d2+d3≠1，d1＜d2＜d3，且d1、d2和d3都不小于0且不大于1，其具体值由用户调整设置。
本实施例中，通过红外传感器，对其以焊接点为中心，对其附近可能存在易燃易爆的物品进行信息特征采集，并汇总生成综合易燃系数Yrxs，与评估模块中所设定的第一阙值Q1与第二阙值Q2进行评估分析，若附近不存在易燃易爆物品则不产生预警信息，当附近存在易燃易爆物品时，则开启红外测距功能，分析距离焊点的5m内、5m外和10m外的数据，并生成相应的检测评估报告和危险评估报告，发送至预警模块，进行相应预警等级分析，生成红色和橙色预警，提示危险和检测信息，故解决电弧焊接的过程中，避免附近存在易燃易爆物质而产生的安全隐患。
参照图1，本发明提供基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，第四相关分析单元用于依据第一分析单元和第二分析单元，所获综合环境系数Zhhj与焊接系数Zhxs进行无量纲处理后汇总计算，获得综合焊接系数Zhsa；
综合焊接系数Zhsa通过以下公式获取；
，Zhsa表示综合焊接系数，Zhhj表示综合环境系数，Zhxs表示焊接系数，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据。
评估模块包括环境评估单元和红外评估单元。
环境评估单元，综合环境系数Zhhj和焊接系数Zhxs相关联计算，获得综合焊接系数Zhsa，将综合焊接系数Zhsa与环境评估单元，预设阈值F1进行对比评估，评估分析后所获得的管理方案：
当综合焊接系数Zhsa≥F1时，表示当前区域可能电磁场系数较高和环境不适合进行焊接可能导致焊接处存在气泡、裂缝和不平整的问题，此时生成第一评估结果；
当综合焊接系数Zhsa＜F1时，表示当前区域电磁场和环境均正常，无需生成预警信息；
评估模块包括红外评估单元，红外评估单元对数字孪生分析模块所获得的综合易燃系数Yrxs与红外评估单元所设置的第一阙值Q1和第二阙值Q2进行评估分析，获得相应的管理方案：
当易燃系数Yrxs＝第一阙值Q1时，表示当前区域无易燃物，无需生成预警信息；
当易燃系数Yrxs≥第二阙值Q2时，表示当前区域存在易燃物，此时将启动红外测距功能，对其以焊点为中心，进行测算；
当易燃系数Yrxs≤5m时，此时生成危险评估报告发送至预警模块；
当5m＜易燃系数Yrxs≤10m时，此时生成危险评估报告，发送至预警模块；
当易燃系数Yrxs＞10m时，此时无需生成评估报告，并且无需发送至预警模块。
预警模块将评估模块发送过来的评估结果，进行相应预警等级分析，并通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告的提示。
当预警模块生成第一评估结果，此时通过数字孪生建造管理平台生成可视化预警报告，其中预警报告，包括焊接环境改善建议和焊接技术改善建议。
焊接环境改善建议包括合理安排工作时间，在极端温度、湿度和风速符合焊接条件下进行焊接，同时对焊接区域的变电设备进行调控，对变电设备进行降能50%处理，减小当前焊接区域的电磁环境。
焊接技术改善建议包括选取激光焊接的方法，作为焊接主要技术方式，同时选择不锈钢材料作为当前钢结构的主体，选择具有强大抗电磁干扰能力的焊接设备，以确保焊接过程中设备的稳定性，将焊接区域远离电磁场强烈的设备或电磁源，对于距离变电站较为近距离的焊接，可进行焊接后组装；
当预警模块接收到危险评估结果时，此时需要立即停止焊接行为，清除焊接点，周边的易燃物质，对当前变电站进行通风处理，将高压设备进行撤离，对于难以撤离的高压设备，进行分别焊接后，进行组装处理。
本实施例中，通过数字孪生建造管理平台的评估模块，能够综合考虑环境系数和焊接系数，获得综合焊接系数，为焊接环境提供全面的评估，通过数字孪生建造管理平台的预警模块，实时监测焊接环境的综合评估结果，对可能存在的问题进行预警，帮助管理人员及时采取措施，降低潜在风险，系统生成可视化的预警报告，包括焊接环境改善建议和焊接技术改善建议。这些建议基于实际的综合评估，为管理人员提供智能决策支持，优化焊接过程，平台提供合理的环境改善建议，如安排工作时间、降低电磁环境强度等，以确保焊接过程在适宜的条件下进行，减少气泡、裂缝和不平整等问题的发生，平台推荐选取激光焊接方法，选择具有抗电磁干扰能力的设备，以及使用不锈钢材料，提高焊接质量和设备稳定性。同时，对于距离电磁场较近的焊接，建议进行后组装，数字孪生建造管理平台可以进行全面的风险分析，帮助管理人员了解焊接环境中可能存在的问题，从而制定更有效的管理方案。
本领域技术人员能够对上述顺序进行变换而并不离开本公开的保护范围。
本发明另一实施例提供一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法，包括以下步骤：
按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
本实施例中，在基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理中，通过对变电站附近不同时间段和天气中的环境和变电器工作时产生的电磁场以及焊接后表面特征，进行数据采集，获得综合焊接系数Zhhj进行初步的试点焊接测试，根据焊接测试结果与综合焊接系数Zhhj进行综合分析后进行评估，供工作人员规划焊接环境和选择合适的焊接技术。通过评估模块，所设定阈值作对比，生成相应的评估结果，发送至的预警模块，通过数字孪生建造平台根据评估结果进行分析，通过大数据生成具体的焊接技术和改善方案，来进行采购适合当前焊接环境的焊接材料、焊接设备和钢结构，避免造成不必要的损失。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种电子设备，其结构如图2所示，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并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前述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令执行时实现前述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
凡在本发明的原则范围内做的任何修改、补充和等同替换等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (16)
1.一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，包括：
数据检测模块，用于按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数据采集模块，用于采集检测到的环境数据、焊接数据、电磁数据；
数字孪生建模模块，用于将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
数据分析模块，用于根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
评估模块，用于将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
预警模块，用于对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
2.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，
数据检测模块，还用于按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的易燃物数据；
数据采集模块，还用于采集检测到的易燃物数据；
数字孪生建模模块，还用于将易燃物数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
数据分析模块，还用于根据易燃物数据，通过下式，获得易燃系数，
，Yrxs表示易燃系数，d1为汽油桶数量Qy的权重值，d2为废纸数量Fz的权重值，d3为泡沫体积Pm的权重值，Gys为高压设备距离；
评估模块，还用于将易燃系数与第一、第二阈值对比，生成相应的评估报告；
预警模块，还用于对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
3.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，所述数据检测模块，包括：
第一检测单元，用于通过第一集成传感器组和第二集成传感器组，分别对装配式钢结构变电站的环境和电磁场进行检测，获取环境数据和电磁数据，所述第一集成传感器组包括温湿度传感器和风速仪，所述第二集成传感器组包括磁感应传感器、电荷耦合器、电磁波检测传感器和霍尔效应电流传感器；
第二检测单元，用于通过第三集成传感器组，对试点焊接的焊接部位进行焊接特征检测，获取焊接数据，所述第三集成传感器组包括视觉检测仪器、超声波检测装置和X射线衍射装置。
4.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，所述数据检测模块，还包括：
第三检测单元，用于通过第四集成传感器组，对焊接位置预设距离内的易燃物进行检测，获取易燃物数据，所述第四集成传感器组包括智能图像信息识别仪和红外测距仪。
5.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，
环境数据包括温度、湿度、和风速；
焊接数据包括平整度、气泡数量、裂缝面积、焊接熔穿面积、热影响区氢脆度和焊接残余应力；
电磁数据包括磁场、电荷、电磁波和电流；
易燃物数据包括汽油桶数量、废纸数量、泡沫数量和高压设备距离。
6.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，
数字孪生建模模块，通过数值仿真工具，建立三维可视化装配式钢结构变电站的数字孪生建造管理平台，将采集到的环境数据、焊接数据、电磁数据和易燃物数据，输入数字孪生建造管理平台，使数字孪生建造管理平台对焊接面的缺陷数据进行学习和迭代，
结合气象数据、变电站电磁环境和易燃物位置信息，通过数字孪生建造管理平台，进行实时监控。
7.如权利要求1所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，
数据分析模块，包括第一分析单元、第二分析单元、第三分析单元和第四相关分析单元；
第一分析单元，包括环境分析单元和电磁分析单元，环境分析单元用于根据环境数据，获取环境系数，电磁分析单元根据电磁数据，获取电磁系数；
第二分析单元，用于根据焊接数据，获取焊接系数；
第三分析单元，用于根据易燃物数据，获取易燃系数；
第四相关分析单元，用于根据环境系数和电磁系数，获取综合环境系数，根据综合环境系数和焊接系数，获取综合焊接系数。
8.如权利要求7所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，环境系数通过下式获取：
，Hjxs表示环境系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Dcxs表示电磁系数。
9.如权利要求7所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，电磁系数通过下式获取：
，Dcxs表示电磁系数，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波。
10.如权利要求7所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，焊接系数通过下式获取：
，Zhxs表示焊接系数，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力。
11.如权利要求7所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，综合环境系数通过下式获取：
，Zhhj表示综合环境系数，Hjxs表示环境系数，Dcxs表示电磁系数，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值。
12.如权利要求7所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，综合焊接系数通过下式获取：
，Zhsa表示综合焊接系数，Zhhj表示综合环境系数，Zhxs表示焊接系数，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据。
13.如权利要求2所述的装配式钢结构变电站建造管理系统，其特征在于，
当综合焊接系数大于或等于预设焊接阈值时，生成不适合进行焊接的评估报告；
当综合焊接系数小于预设焊接阈值时，生成适合进行焊接的评估报告，不生成预警信息；
当易燃系数等于第一阈值时，确定当前区域无易燃物，不生成预警信息；
当易燃系数大于或等于第二阈值时，确定当前区域存在易燃物，启动红外测距，以焊点为中心进行测算，当易燃系数不大于10m时，生成危险评估报告，发送至预警模块，当易燃系数大于10m时，不生成评估报告。
14.一种基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
按周期检测装配式钢结构变电站预设范围内的环境数据、焊接数据、电磁数据；
将环境数据、焊接数据、电磁数据输入并更新数字孪生建造管理平台；
根据环境数据、焊接数据和电磁数据，通过下式，获得综合焊接系数，
，Zhsa表示综合焊接系数，Wd表示温度，Sd表示湿度，Fs表示风速，β为温度Wd和湿度Sd之和的权重值，ε为Fs的权重值，h表示海拔高度，g表示重力加速度，R表示大气压值，Cc表示磁场，Dl表示电流，Dh表示电荷，Dcb表示电磁波，a1是环境系数Hjxs的权重值，a2是电磁系数Dcxs的权重值，Lf表示裂缝面积，Hrm表示焊接熔穿面积，Pzd表示平整度，Hry表示热影响区氢脆度，Hcy表示焊接残余应力，dx表示变量x的微分，x为环境数据、焊接数据和电磁数据中的任一种数据；
将综合焊接系数与预设焊接阈值对比，生成相应的评估报告；
对评估报告进行预警等级分析，通过数字孪生建造管理平台生成相应预警报告。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并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权利要求14所述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
16.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令执行时实现权利要求14所述的基于数字孪生的装配式钢结构变电站建造管理方法。
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