CN117519038A - 一种化学工业生产场景模拟测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供化学工业生产场景模拟测试系统，包括：数据中台，用于接入待模拟工业生产场景的工控层，实时获取工控层运行数据以及工业生产场景的工程数据并进行统一的处理和管理；流程模拟模块，用于基于机理模型，根据数据中台分发的运行数据，建立工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型；三维仿真模块，用于根据工程数据，建立工业生产场景的三维模型；数据交互模块，用于实现流程模拟模块与三维仿真模块之间的数据交互；智能终端，用于展示三维模型，以及用于接收指令，指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示。模拟精度高，可在线对流程模型进行校正，并提供了沉浸式全知视角。
Description
技术领域
本发明涉及工业场景模拟技术领域，尤其涉及一种化学工业生产场景模拟测试系统。
背景技术
在现有的基于流程模拟的生产操作培训方案中，基于OTS的工业培训系统已经非常成熟，OTS主要应用动态模拟，它侧重于对化工生产过程、开停车及事故处理等现象的仿真，更关注对实际生产过程的动态还原度，比如升温曲线、充压曲线等，其中包含大量的简化模型(组分简化、单元模型简化、反应简化等)、非机理模型等，以便对操作人员进行岗位培训，但模型计算精度很难真实反映装置的实际过程，导致培训过程失真。并且OTS在培训形式上大多停留在电脑端的二维界面操作，不利于操作人员清楚工业场景并进行操作培训。
现有的基于流程模拟的生产操作培训方案存在以下缺陷：1、流程模型由离线人员建模完成，与待模拟工业场景相比模型匹配度不高，从实验室得到的动力学因子并不能很好的拟合工厂实际生产过程。2、通过二维平面形式进行展示应用，交互方式单一，操作者对空间无感知，无沉浸感，难以将培训流程与实际生产场景一一对应，培训效果大打折扣。3、仅基于动态流程模拟技术为员工提供操作培训，未结合稳态流程模拟，只追求对仿真对象的过程仿真，难以预测当前工况下的预期结果。4、仿真培训重点关注具体操作对后续流程逐步产生作用的过程与控制响应在装置中的真实反馈，但无法支持工厂透明化，员工仅掌握操作流程，却对设备内部的反应原理与反应过程知之甚少，不利于复合型人才的培养。
为此，亟需一种改进的化学工业生产场景模拟测试系统。
发明内容
(一)技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种化学工业生产场景模拟测试系统，模拟精度高，可在线对流程模型进行校正，并提供了沉浸式全知视角。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种化学工业生产场景模拟测试系统，包括：
数据中台，用于接入待模拟工业生产场景所属的工控层，实时获取工控层的运行数据并进行统一的处理和管理，以及用于获取待模拟工业生产场景的工程数据并进行统一的处理和管理，工程数据包括理论工艺参数和理论设备参数；
流程模拟模块，用于基于机理模型，根据数据中台分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型；机理模型为根据单元设备模型添加反应机理、物料流股和能量流股后获得的用于模拟工业生产场景的数学模型；
三维仿真模块，用于根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型；
数据交互模块，用于通过数据接口实现流程模拟模块与三维仿真模块之间的数据交互；
智能终端，用于展示三维模型，以及用于接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示。
可选地，基于机理模型，根据数据中台分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型，包括：基于机理模型，根据数据中台分发的运行数据进行工艺参数设定并对模型进行收敛，然后根据数据中台分发的运行数据和输入的实验室分析数据对模型进行校正，获得稳态流程模型；根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值；基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，之后依据数据中台分发的运行数据对模型进行校正，获得动态流程模型。
可选地，基于机理模型，根据数据中台分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的动态流程模型，包括：根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值；基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，接着向模型添加控制器，依据数据中台分发的运行数据整定控制器参数，然后对添加控制器的模型进行收敛，之后依据数据中台分发的运行数据对添加控制器的模型进行校正，获得动态流程模型。
可选地，根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型，包括：根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据、数据中台分发的工程数据、待模拟工业生产场景的视频数据和图像数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型。
可选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收用户输入指令，将用户输入指令转化为控制信息输入动态流程模型并运算，将动态流程模型的运算结果对应于三维模型中进行展示以及将数据中台分发的实时运行数据对应于三维模型中进行展示。
可选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为结果预测指令，根据结果预测指令将数据中台分发的实时工艺参数输入稳态流程模型，将稳态流程模型的运算结果在三维模型中进行展示。
可选地，化学工业生产场景模拟测试系统还包括：二维仿真模块，用于根据数据中台分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的二维模型；用户在二维模型中的操作与在三维模型中的操作保持联动。
可选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为技能培训指令，根据技能培训指令，基于稳态流程模型、动态流程模型和三维模型提供相应的技能培训场景，技能培训场景允许用户进行流程操作，并基于稳态流程模型和动态流程模型对用户输入的流程操作进行运算，将运算结果展示至三维场景和/或二维界面中。
可选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为模型校正指令，根据模型校正指令，依据数据中台分发的运行数据和输入的实验室分析数据对稳态流程模型进行校正，和/或，依据数据中台分发的运行数据对动态流程模型进行校正。
可选地，智能终端包括显示设备和输入设备，显示设备为VR头盔、AR头盔、MR头盔或智能大屏，输入设备为键鼠、无线手柄或姿势捕捉器。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统，以流程模拟技术作为底层支撑，结合虚拟现实技术建立一种新型沉浸式生产操作训练模式。具有以下优势：1、将预先构建的机理模型安装至能获取实时数据的局域网中，第一方面可根据实时采集的数据建立流程模型，能够更好的拟合工厂实际生产过程，第二方面可实时采集数据传入流程模型，并实时更新流程模型的输入变量，基于流程模型进行全局计算以更新动态结果，上传至智能终端，让操作者可以实时获取反应状况以及操作反馈，第三方面可根据工况在线对流程模型进行校正，提高流程模型与待模拟工业场景的匹配度。2、在动态流程模拟的基础上，通过稳态流程模拟的助力，能够在流程培训过程中提供不同方案的预知效益，软测量设备与管道内部等不可见不可测的数据(比如对部分关键管线进行实时组分预测)，结合可视化图像为员工提供更生动直观的试错依据，提高整个培训体系过程的精细度与可知性。3、通过数据交互模块和3D建模，对化学工业生产场景进行全要素孪生并展示，将设备、阀门、仪表、管道、焊口、线缆、码头设施、建筑物等工程参数属性及运行实时数据与三维模型一一对应，为员工提供一个沉浸式的全知视角，使员工清楚现场所有阀门和控制点的位置，为化工领域内外操一岗多能培训提供了一套基于流程模拟的生产操作训练技术方案，助力深化工艺知识体系，培养复合型人才，提升内外操协同工作效率，快速发现并定义问题，减少损耗，确保工厂操作的安全性和生产管控的智能化。
附图说明
图1为根据本发明具体实施方式的化学工业生产场景模拟测试系统的结构示意图。
【附图标记说明】
1：数据中台；
2：流程模拟模块；
3：三维仿真模块；
4：智能终端。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
图1为本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统的结构示意图。如图1所示，化学工业生产场景模拟测试系统包括：数据中台1，用于接入待模拟工业生产场景所属的工控层，实时获取工控层的运行数据并进行统一的处理和管理，以及用于获取待模拟工业生产场景的工程数据并进行统一的处理和管理，工程数据包括理论工艺参数和理论设备参数；流程模拟模块2，用于基于机理模型，根据数据中台1分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型；其中，机理模型为根据单元设备模型添加反应机理、物料流股和能量流股后获得的用于模拟工业生产场景的数学模型；三维仿真模块3，用于根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台1分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型；数据交互模块，用于通过数据接口实现流程模拟模块2与三维仿真模块3之间的数据交互；智能终端4，用于展示三维模型，以及用于接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示。
其中，工程数据从待模拟化学工业生产场景的各类设计文件中获取，设计文件中包含了理论工艺参数及设备参数。工控层中的各类数据(如DCS分布式控制系统数据、APC先进过程控制系统数据等)因存在各自的系统维护，不与外网交互，须在中控层打通数据流，将工控层各类实时数据汇集形成运行数据，再将运行数据接入数据中台1进行统一的处理及管理。
本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统，以流程模拟技术作为底层支撑，结合虚拟现实技术建立一种新型沉浸式生产操作训练模式。具有以下优势：1、将预先构建的机理模型安装至能获取实时数据的局域网中，第一方面可根据实时采集的数据建立流程模型，能够更好的拟合工厂实际生产过程，第二方面可实时采集数据传入流程模型，并实时更新流程模型的输入变量，基于流程模型进行全局计算以更新动态结果，上传至智能终端4，让操作者可以实时获取反应状况以及操作反馈，第三方面可根据工况在线对流程模型进行校正，提高流程模型与待模拟工业场景的匹配度。2、在动态流程模拟的基础上，通过稳态流程模拟的助力，能够在流程培训过程中提供不同方案的预知效益，软测量设备与管道内部等不可见不可测的数据(比如对部分关键管线进行实时组分预测)，结合可视化图像为员工提供更生动直观的试错依据，提高整个培训体系过程的精细度与可知性。3、通过数据交互模块和3D建模，对化学工业生产场景进行全要素孪生并展示，将设备、阀门、仪表、管道、焊口、线缆、码头设施、建筑物等工程参数属性及实时运行数据与三维模型一一对应，为员工提供一个沉浸式的全知视角，使员工清楚现场所有阀门和控制点的位置，为化工领域内外操一岗多能培训提供了一套基于流程模拟的生产操作训练技术方案，助力深化工艺知识体系，培养复合型人才，提升内外操协同工作效率，快速发现并定义问题，减少损耗，确保工厂操作的安全性和生产管控的智能化。
具体地，数据中台1，还用于向中控层回传基于稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型的处理结果。由于工控层中的各类系统不直接与其它系统交互，因此通过数据中台1进行回传。
具体地，机理模型的构建过程包括：基于流程模拟软件，向流程仿真界面添加用于模拟工业生产场景的单元设备模型、物料流股和能量流股，采用物料流股和能量流股对各个单元设备模型进行连接，并添加反应机理，获得用于模拟工业生产场景的机理模型。
进一步地，机理模型的构建过程包括：基于流程模拟软件，向流程仿真界面添加用于模拟工业生产场景的单元设备模型、物料流股、能量流股和循环流股，采用物料流股、能量流股和循环流股对各个单元设备模型进行连接，并添加反应机理，获得用于模拟工业生产场景的机理模型。
作为一个示例，向流程仿真界面添加用于模拟工业生产场景的单元设备模型包括换热器、精馏塔、缓冲罐、反应器、压缩机、循环泵等设备模型。
优选地，基于机理模型，根据数据中台1分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型，包括：基于机理模型，根据数据中台1分发的运行数据进行工艺参数设定并对模型进行收敛，然后根据数据中台1分发的运行数据和输入的实验室分析数据对模型进行校正，获得稳态流程模型；根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值，基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，之后依据数据中台1分发的运行数据对模型进行校正，获得动态流程模型。其中，实验室分析数据为待模拟工业场景生产的中间体或产品的实验室分析数据(比如产品纯度等)。
如此，将动态模拟与稳态模拟相结合，由稳态模拟为动态模拟提供高质量的初值条件，得到使设备稳定运行的操作数据，并寻找可能影响设备稳定运行的影响因素，弥补动态模拟在设计、优化与预测方面的短板，为员工提供全方位、高精度的培训过程。
具体地，建立稳态流程模型的过程中，根据数据中台1分发的运行数据进行工艺参数设定，包括：根据数据中台1分发的运行数据对物流、设备和反应进行参数设定，例如：进料流量、组成、温度与压力参数；精馏塔板数、进料位置、回流比与热负荷参数；反应温度、动力学等参数。
具体地，建立稳态流程模型的过程中，对模型进行收敛包括：对机理模型进行初值预估，完成运行后将初次运行的结果作为下一次运行的初值；运行时可通过初值预估调整，组分分区、撕裂流股设定等操作，提高模型收敛速度。此外，可通过设置变量容差、添加约束条件与设计规定等手段提高收敛精度。
具体地，建立稳态流程模型的过程中，根据数据中台1分发的运行数据和输入的实验室分析数据对模型进行校正，包括：分析实际生产中流程正常运行的历史数据，求取输入变量的平均值后代入机理模型中计算出口物流的组分、浓度、温度等信息，与工厂实际运行数据、实验室检测分析数据进行比对，不断缩小模型与真实之间的差距，进而不断校正模型。
为了解决稳态流程模型准确度较低的问题，利用工厂实际运行数据和实验室检测分析数据对初始的机理模型进行校正，得到准确度较高的机理模型，进一步提高和验证机理模型的准确度。
具体地，化学工业生产场景模拟测试系统还包括数据后台，数据后台用于接收并存储稳态流程模型输出的流程数据，以供三维仿真模块3调用以进行可视化展示。流程数据包括温度、压力、液位、流量、相态、密度、分子量、相平衡等数据。
进一步地，数据后台还用于接收智能终端4的输入数据并转入流程模型，以及接收流程模型的输出数据并转入智能终端4。带给员工更真实的培训环境与更即时的培训反馈。
具体地，流程模拟模块2还用于基于热力学方法，物性计算，结合闪蒸算法(P-T，P-H，P-S)对模型进行求解。如此，支持气液、气液液、气液固等不同体系的平衡计算，选择不同的热力学方法可支持对烃类、醇类、酸类、酮类等体系的相平衡、焓、熵、密度、体积等属性计算。
进一步优选地，基于机理模型，根据数据中台1分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的动态流程模型，包括：根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值；基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，接着向模型添加控制器，依据数据中台1分发的运行数据整定控制器参数，然后对添加控制器的模型进行收敛，之后依据数据中台1分发的运行数据对添加控制器的模型进行校正，获得动态流程模型。
本发明依托流程模拟技术和虚拟现实技术将内操和外操紧密结合，在虚拟控制器中还原装置真实环境运行的复杂控制功能，保证每一步操作均可传递至流程模拟软件进行实时计算，并遵循“三传一反”的原理来计算反馈数据，为开停车、应急处理、预操作推演以及其他操作培训提供有效支撑的同时，也为新老员工提供一个沉浸式的全知视角，助力深化工艺知识体系，培养复合型人才，提升内外操协同工作效率，快速发现并定义问题，减少损耗，确保工厂操作的安全性和生产管控的智能化。
优选地，根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台1分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型，包括：根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据、数据中台1分发的工程数据、待模拟工业生产场景的视频数据和图像数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型。具体地，采用三维扫描技术对生产场景外形、结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，将设备的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，从而获得三维扫描数据。
具体地，三维仿真模块3，用于根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台1分发的工程数据，基于激光投影显示技术建立待模拟工业生产场景的三维模型。
具体地，三维仿真模块3，还用于基于粒子特效，将每个工段生产过程的实时温度、压力、流量、液位、组分等参数以动态可视化的方式呈现在三维模型中。使员工清楚物料在现场的走向并清楚管线中温度、压力和关键组成信息。
优选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收用户输入指令，将用户输入指令转化为控制信息输入动态流程模型并运算，将动态流程模型的运算结果对应于三维模型中进行展示以及将数据中台1分发的实时运行数据和工程数据对应于三维模型中进行展示。如此，实现操作流程演练。
优选地，接收的指令为装置透视指令，根据装置透视指令透明化设备或管道外壳，显示设备或管道内部动画。
优选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，还包括：接收的指令为视角转换指令，根据视角转换指令调整三维模型的展示视角；和/或，接收的指令为放大指令，根据放大指令放大三维模型进行展示；和/或，接收的指令为缩小指令，根据缩小指令缩小三维模型进行展示。
优选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为结果预测指令，根据结果预测指令将数据中台1分发的实时工艺参数输入稳态流程模型，将稳态流程模型的运算结果在三维模型中进行展示。如：对某反应釜“温度”或“进料比例”数据进行调整设置，得到的预测数据将实时展示在数据面板中与实时数据对比分析。
优选地，根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为操作反馈指令，根据操作反馈指令对稳态流程模型和动态流程模型中的设备参数进行调节并进行流程模拟，将流程模拟的运算结果在三维模型中进行展示。具体地，可对虚拟设备阀门进行操作，包括各种控制阀，电磁阀，手阀，截止阀等。当操作者的操作引发阀门状态变化时，系统将基于动量守恒定律、质量守恒定律及流体力学特性，对流量、压降等进行动态模拟，并将结果实时可视化展现在对应的虚拟设备或数据面板上。如：打开蒸汽手阀后，可看到蒸汽管道中的气体流动走向及设备中加热反应的剧烈程度等。
优选地，化学工业生产场景模拟测试系统，还包括：二维仿真模块，用于根据数据中台1分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的二维模型；用户在二维模型中的操作与在三维模型中的操作保持联动。具体地，可实现：1、二维向三维联动，操作人员在二维OTS界面中的操作可实时与三维场景对应环节联动，帮助员工清楚现场所有阀门和控制点的位置与真实DCS环境的关联关系。2、三维向二维联动，操作人员在三维场景中的操作也可实时与二维OTS操作联动，如：当操作人员点击三维阀门触发开/关键或输入开/关度参数时，则可在二维仿真培训系统控制系统界面中同步观察到相应位号流量、温度、压力等相关数据的变化。通过三维建模为员工创建一个与现实生产环境近乎一致的培训场景，场景内的控制点与真实DCS控制点一一对应，能够帮助员工了解与掌握现场情况。
优选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为技能培训指令，根据技能培训指令，基于稳态流程模型、动态流程模型和三维模型提供相应的技能培训场景，技能培训场景允许用户进行流程操作，并基于稳态流程模型和动态流程模型对用户输入的流程操作进行运算，将运算结果展示至三维场景和/或二维界面中。
具体地，基于本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统，可提供两个不同维度的技能培训场景以供选择：标准单元操作培训场景与能力成长培训场景。支持选择不同操作场景，分段式学习各流程的操作细节。
(1)标准单元操作培训场景包括但不限于：原料储罐物料循环输送操作训练、原料换热操作训练、精馏操作训练、反应参数调节训练、压缩机开停操作训练、吸收系统(尾气+废水)操作训练、运维(设备拆解、维修)训练等培训内容。
(2)能力成长培训场景包括但不限于：
通用技能培训：提供紧急集合点及装置位置认知，PPE佩戴、报警识别、紧急联络、应急救援设备使用等安全方面的技能培训；
新人培训：提供取样点、界区认知，动设备的开停流程，各子工段生产过程，高空、密闭、动火、吊装等特殊操作流程与注意事项等技能培训；
中级培训：提供各工段开停车操作，升降负荷调节，联锁报警处理，DCS正常微调操作等技能培训；
高级培训：提供工段底层逻辑认知、装置瓶颈判定、装置控制点判定、整体决策、工作票发放等技能培训。
优选地，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：接收的指令为模型校正指令，根据模型校正指令，依据数据中台1分发的运行数据和输入的实验室分析数据对稳态流程模型进行校正，和/或，依据数据中台1分发的运行数据对动态流程模型进行校正。
本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统，还提供包括视角转换、智能提示、实时地图、时间设置、天气设置、模式选择、个人中心、知识中心、任务中心等通用性功能，辅助员工完成培训流程。
优选地，智能终端4包括显示设备和输入设备，显示设备为VR头盔、AR头盔、MR头盔或智能大屏，输入设备为键鼠、无线手柄或姿势捕捉器。同时借助VR手柄操作代替鼠标操作，使员工通过更加趋近于真实的交互方式在三维装置中完成开停车等操作培训，进一步提高培训效果。
综上，本发明提供的化学工业生产场景模拟测试系统，具有以下好处：1、基于流程模拟的数据支撑，通过软硬件的互联互通及身临其境的虚拟现实仿真体验技术，大幅提高生产操作培训质量与人员自身安全度。2、提供三维机理孪生模型，可以帮助员工在超强沉浸感的三维环境中明确现场操作点位并预演各个不同场景的处置流程，提高理论水平和业务水平，降低遇到紧急情况不能及时妥善处理导致事故升级的几率。3、提供岗位互换视角，支持操作上的不断试错行为，借助流程模拟给予真实的操作反馈，助力员工综合实力、职级提高，推动工厂实现“内外操合一”。4、根据机理模型的计算结果，对生产操作训练中的实际问题提供理论指导，利用稳态模拟提供设计、优化与预测支撑，利用动态模拟提供开停车及外部干扰作用下的动态性能分析及动态响应，全方位加深员工对反应过程的理解。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，包括：
数据中台(1)，用于接入待模拟工业生产场景所属的工控层，实时获取工控层的运行数据并进行统一的处理和管理，以及用于获取待模拟工业生产场景的工程数据并进行统一的处理和管理，工程数据包括理论工艺参数和理论设备参数；
流程模拟模块(2)，用于基于机理模型，根据数据中台(1)分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型；机理模型为根据单元设备模型添加反应机理、物料流股和能量流股后获得的用于模拟工业生产场景的数学模型；
三维仿真模块(3)，用于根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台(1)分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型；
数据交互模块，用于通过数据接口实现流程模拟模块(2)与三维仿真模块(3)之间的数据交互；
智能终端(4)，用于展示三维模型，以及用于接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示。
2.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，基于机理模型，根据数据中台(1)分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的稳态流程模型和动态流程模型，包括：
基于机理模型，根据数据中台(1)分发的运行数据进行工艺参数设定并对模型进行收敛，然后根据数据中台(1)分发的运行数据和输入的实验室分析数据对模型进行校正，获得稳态流程模型；
根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值；基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，之后依据数据中台(1)分发的运行数据对模型进行校正，获得动态流程模型。
3.根据权利要求2所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，基于机理模型，根据数据中台(1)分发的运行数据，建立待模拟工业生产场景的动态流程模型，包括：
根据稳态流程模型，获得稳态数据，根据稳态数据配置动态流程模型工艺初值；基于实际生产工况，配置生产流程的动态参数，然后对模型进行收敛，接着向模型添加控制器，依据数据中台(1)分发的运行数据整定控制器参数，然后对添加控制器的模型进行收敛，之后依据数据中台(1)分发的运行数据对添加控制器的模型进行校正，获得动态流程模型。
4.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据和数据中台(1)分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型，包括：
根据待模拟工业生产场景的三维扫描数据、数据中台(1)分发的工程数据、待模拟工业生产场景的视频数据和图像数据，建立待模拟工业生产场景的三维模型。
5.根据权利要求3所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：
接收用户输入指令，将用户输入指令转化为控制信息输入动态流程模型并运算，将动态流程模型的运算结果对应于三维模型中进行展示以及将数据中台(1)分发的实时运行数据对应于三维模型中进行展示。
6.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：
接收的指令为结果预测指令，根据结果预测指令将数据中台(1)分发的实时工艺参数输入稳态流程模型，将稳态流程模型的运算结果在三维模型中进行展示。
7.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，还包括：
二维仿真模块，用于根据数据中台(1)分发的工程数据，建立待模拟工业生产场景的二维模型；
用户在二维模型中的操作与在三维模型中的操作保持联动。
8.根据权利要求7所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：
接收的指令为技能培训指令，根据技能培训指令，基于稳态流程模型、动态流程模型和三维模型提供相应的技能培训场景，技能培训场景允许用户进行流程操作，并基于稳态流程模型和动态流程模型对用户输入的流程操作进行运算，将运算结果展示至三维场景和/或二维界面中。
9.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，接收指令，将指令转化为控制信息传输至稳态流程模型和/或动态流程模型和/或三维模型进行处理，将处理结果进行展示，包括：
接收的指令为模型校正指令，根据模型校正指令，依据数据中台(1)分发的运行数据和输入的实验室分析数据对稳态流程模型进行校正，和/或，依据数据中台(1)分发的运行数据对动态流程模型进行校正。
10.根据权利要求1所述的化学工业生产场景模拟测试系统，其特征在于，智能终端(4)包括显示设备和输入设备，显示设备为VR头盔、AR头盔、MR头盔或智能大屏，输入设备为键鼠、无线手柄或姿势捕捉器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311596906.XA CN117519038A (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 一种化学工业生产场景模拟测试系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311596906.XA CN117519038A (zh) | 2023-11-28 | 2023-11-28 | 一种化学工业生产场景模拟测试系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118097913A (zh) * | 2024-04-23 | 2024-05-28 | 中天引控科技股份有限公司 | 预警探测装置的灵敏度检测方法及装置 |
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2023
- 2023-11-28 CN CN202311596906.XA patent/CN117519038A/zh active Pending
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