CN118172454A - 流体输送系统可视化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域,尤其涉及一种流体输送系统可视化方法及系统,该方法包括步骤:检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;检测各个局部管路的压力值;根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;根据流体输送系统的模型及流体的流动方向,生成动画并进行可视化显示。本发明在确定流体的流动方向时,不仅考虑了管路之间接口的通断状态,而且还考虑了管路的压力值,当流体输送系统运行于非常规状态时也能正确显示出流体的真实状态,提高流体输送系统可视化显示的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域,尤其涉及一种流体输送系统可视化方法及系统。
背景技术
近年来,随着技术的不断发展,流体输送系统设备朝着综合化、复杂化、智能化不断发展,管路设备越来越多,且布局错综复杂,液体在管路中流动状态复杂多变,如何生动直观地对流体输送系统中液体输送状态进行实时动态可视化显示,是近年来重点关注的问题。
当前流体输送控制系统通常配备有系统状态集中监控数据可视化系统,用于显示流体输送系统的设备布局、运行参数及系统中管路内的液体流动状态。然而现行的可视化系统是按照特定的液体流动状态,提前绘制或设置管路内液体流动动画,可视化系统在运行过程中,根据流体输送系统运行的环节和状态,播放对应的管路流动动画,从而实现管路液体流动的可视化显示。该方法中管路液体流动动画均为提前预制,动画效果并不是根据系统状态和实际数据生成,在系统运行逻辑固定时,可以反应系统的状态,但是一旦流体输送系统运行于非常规状态时(例如出现异常情况或者人工手动干预),预制流动动画将无法反应流体输送系统的真实状态,导致显示出错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流体输送系统可视化方法及系统,以提高流体输送系统可视化显示的准确性。
为了实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种流体输送系统可视化方法,所述流体输送系统由若干局部管路及连接各局部管路的接口组成,包括以下步骤:
检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
检测各个局部管路的压力值;
根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
根据流体输送系统的模型及流体的流动方向,生成动画并进行可视化显示。
上述方案中,在确定流体的流动方向时,不仅考虑了管路之间接口的通断状态,而且还考虑了管路的压力值,当流体输送系统运行于非常规状态时也能正确显示出流体的真实状态,提高流体输送系统可视化显示的准确性。
作为可实施方式的举例,所述检测各个局部管路的压力值的步骤中,通过设置于局部管路的压力传感器检测局部管路的压力值,或者以贮罐压力作为与贮罐连接的局部管路的压力值。
流体输送系统中,一般会在部分或全部局部管路中设置压力传感器以采集压力值,继而确保流体输送的安全,本方案中,直接利用既有的压力传感器采集压力值,简单可靠,且不额外增加硬件成本。
进一步优化的方案中,所述检测各个局部管路的压力值的步骤中,针对于不与贮罐连接且无压力传感器的局部管路,压力值为其联通接口的所有压力值的均值,若连续多段局部管路不能直接确定压力值,则根据邻接的局部管路接口的压力值的平均值及接口的通断状态,推算该局部管路的压力值。
上述方案中,针对于没有安装压力传感器的局部管路,通过其联通接口的所有输入压力的均值作为其实时压力值,或者通过邻接的其他局部管路的压力值来迭代推算,实现方式可靠且准确,保障了本可视化方法的可行性。
作为可实施方式的举例,所述根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向的步骤中,若第一局部管路与第二局部管路之间的接口的通断状态为联通,则根据以下公式确定流体的流动方向:
PTEMPPG1-PG2
其中,G1表示第一局部管路,G2表示第二局部管路,PG1表示第一局部管路的压力值,PG2表示第二局部管路的压力值,Pt表示设定的压力门限值。
真实情况是,接口联通并不表示流体一定是按照预设方向流动,当压力差较小时也可能出现流体不流动的情况,当由于异常情况导致压力差反向时也会造成流体流动方向反向。上述方案中,结合接口的通断状态与局部管路之间的压力差共同确定流体的流动方向,准确可靠,有效解决了当流体输送系统运行于非常规状态时导致的显示错误的问题。
所述第一局部管路和/或第二局部管路为单一管路,或者为由多个单一管路及多个接口组成的复合管路。
流体输送系统一般管路复杂,存在直管路、三通管路、四通管路等情况,上述方案中,通过模块化的方式,将每一个复杂管路细化为最终的单一管路,通过确定单一管路的流动状态来逐渐确定复杂管路的流动状态,可以保障最终流体输送系统中各个局部管路中流动状态的真实性及可靠性。
第二方面,本发明实施例提供了一种流体输送系统可视化系统,所述流体输送系统由若干局部管路及连接各局部管路的接口组成,包括:
接口状态检测模块,用于检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
局部管路压力检测模块,用于检测各个局部管路的压力值;
流动方向确定模块,用于根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
可视化显示模块,用于根据流体输送系统的模型及流体的流动方向生成动画,并进行可视化显示。
第三方面,本发明提供了一种计算机程序产品,包括计算机可读指令,其特征在于,所述计算机可读指令在被处理器执行时实现本发明流体输送系统可视化方法中的步骤。
第四方面,本发明提供了一种包括计算机可读指令的计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读指令在被处理器执行时实现本发明流体输送系统可视化方法中的步骤。
第五方面,本发明提供了一种电子设备,包括:存储器,存储程序指令;处理器,与所述存储器相连接,执行存储器中的程序指令,实现本发明流体输送系统可视化方法中的步骤。
与现有技术相比,本发明以阀门间的局部管路为动画显示单位,以阀门作为管路间的接插件,配合管路中压力传感器获取的压力数据或管路间迭代推算的压力数据作为局部管路实时压力值,通过比对各接口实时压力的大小,判断局部管路各接口液体流入或流出状态,从而生成局部管路的实际流动动画,进而生成全液体输送系统的管路流动动画,显示结果真实可靠。
本发明还具有的其他优势请见实施例部分的相关描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的流体输送系统可视化方法的流程图。
图2为举例的液体输送系统中局部管路之间的连接情况示意图。
图3为举例的液体输送系统结构示意图。
图4为本发明实施例中提供的流体输送系统可视化系统的组成框图。
图5为电子设备的组成框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
请参阅图1,本实施例提供的流体输送系统可视化方法包括以下步骤:
S1,检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
S2,检测各个局部管路的压力值;
S3,根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
S4,根据流体输送系统的模型及流体的流动方向,生成动画并进行可视化显示。
需要说明的是,虽然对各个步骤进行了按序编号,但是这只是为了方便理解,而不是用于限定各个步骤的执行顺序,在没有特殊限定下,各个步骤的执行顺序可以任意调节。
可参阅图3,流体输送系统中设置有若干阀门,通过控制阀门的开或关来控制流体的流动状态。阀门的状态信号一般为0或1,当状态信号为0时表示阀门关闭,当状态信号为1时表示开启。阀门可能设置于局部管路中也可能设置于两个局部管路的连接处,但是阀门的开或关决定了对应局部管路的联通与否,也即决定了对应接口的联通与否,阀门开启则接口的通断状态为联通,阀门关闭则接口的通断状态为未联通,即断开。
可参阅图2,流体输送系统的管路可视化显示通常为二维布局图,管路系统通常映射为二维管路。流体输送系统中的管路一般有直管段、转弯段、三通段、四通段,在判断管路的状态时,先根据接口逻辑判断管路是否联通,若不联通,则管路为静止状态;若联通,则进一步根据联通的所有管路的压力值确定管路中流体的流动状态。
以图2所示的局部管路结构为例,A\B\C\D\E五个接口的压力值分别为PA\PB\PC\PD\PE,通断状态分别为SA\SB\SC\SD\SE,通断状态取值为0表示未联通,取值为1表示联通,设定的压力门限值为Pt。接口的压力值就是与各接口邻接的局部管路的压力值,如图2所示的接口A的压力值就是与接口A连接的上一段管路的压力值,以图2所示的结构,管路12和管路11通过阀门1连接,则管路12通过阀门1的那个接口的压力值就是管路11的压力值。
针对于直管段1,先根据以下公式判断其是否联通:
(SA=0)∪(SB∪SC∪SD∪SE=0)=0管路未联通
(SA=1)∩(SB∪SC∪SD∪SE=1)=1管路联通
若直管段1为联通状态,则进一步根据直管段1关联的各接口的压力值判断流体的流动状态,生成动画。
直管段1关联的所有接口的压力平均值的差值为:
PTEMP=SA*PA-(SB*PB+SC*PC+SD*PD+SE*PE)/(SB+SC+SD+SE)
流动状态判断公式为:
直管段2位于局部管路内部,同理根据接口逻辑判断其联通状态和流动状态,判断公式如下:
若其为联通状态,则再判断其流动状态,生成动画。计算直管段2所有接口的压力平均值的差值公式为:
PTEMP=(SA*PA+SB*PB)/(SA+SB)-(SC*PC+SD*PD+SE*PE)/(SC+SD+SE)
流动状态判断公式为:
转弯段通常与直管段相连,因此通常将其前后直管段与转弯段合并,统筹作为一个直管段考虑,判断方法按照直管段计算即可。
三通段因其接口增多,判断条件增多,联通判断公式如下:
若三通段为联通状态,则再判断其流动状态,生成动画。计算三通段每两个端口连接的所有接口的压力平均值的差值公式为:
PTEMP1=SA*PA-SB*PB
PTEMP2=SA*PA-(SC*PC+SD*PD+SE*PE)/(SC+SD+SE)
PTEMP3=SB*PB-(SC*PC+SD*PD+SE*PE)/(SC+SD+SE)
流动状态判断公式为:
四通段与三通段相比,再次增加一个接口,排列组合情况增多,按照三通段的方式,增加判断情况即可实现动画驱动。
虽然流体输送系统中的管路连接复杂,但是可以进行模块化细分,最终细分为直管段管路。例如图2所示举例中,针对于四段管,可以先将接口B\C\D\E对应的管路组成的复合管路视作为一个直管段的管路,与接口A对应的直管段管路进行计算;针对于接口B\C\D\E对应的管路组成的复合管路,可以将接口B对应的管路视作为一个直管段管路,而将接口C\D\E对应的管路组成的复合管路视作为另一个直管段的管路进行计算,如此不断细分,最终都会化解成若干个直管段局部管路之间的计算。细分过程中的直管段可以理解为是单一管路,每次参与计算的两个管路可理解为局部管路。此时,可以简单总结为:
当根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向时,若第一局部管路与第二局部管路之间的接口的通断状态为联通,则根据以下公式确定流体的流动方向:
PTEMP=PG1-PG2
其中,G1表示第一局部管路,G2表示第二局部管路,PG1表示第一局部管路的压力值,PG2表示第二局部管路的压力值,Pt表示设定的压力门限值。
当管路之间未联通时流体无法流动,因此此时只会显示静态的流体输送系统模型的动画,而无流体流动画面。
作为举例,局部管路压力值可以通过以下两种方式确定:
1)针对于与贮罐连接的管路或者该段管路自身安装有压力传感器的局部管路,其压力值可直接设置为贮罐压力或压力传感器采集的压力。
2)针对于不与贮罐连接且无压力传感器的局部管路,压力值为其联通接口的所有压力值的均值,若连续多段局部管路不能直接确定压力值,即不能通过贮罐压力或压力传感器而直接获得,则根据邻接的局部管路接口的压力值的平均值及接口的通断状态,推算该局部管路的压力值。
以图3示例的简化液体输送系统管路布局图为例,其由四个贮罐、10个阀门、9条管路及6个压力测点组成,一个压力测点安装有一个压力传感器。应用局部管路压力计算方法计算管路压力如下:
管路11/14/15/18/19直接与贮罐相连,因此可直接确定其管路压力值,即11的压力值为P1,14的压力值为P4,15的压力值为P5,18和19的压力值为P6。
管路12/13安装有压力传感器,因此管路12的压力值为P2,管路13的压力值为P3。
管路16和17无压力传感器,因此需迭代计算其压力值,设阀2/阀3/阀6/阀7/阀9/阀10的联通状态为S2/S3/S6/S7/S9/S10,阀门开值为1,关值为0,16的压力计算公式为:
l6管路压力=(S2*P5+S3*P2+S6*(S7*P3+S9*P6+S10*P6)/(S7+S9+S10))/(S2+S3+S6)
l7管路压力=(S7*P3+S9*P6+S10*P6+S6*(S2*P5+S3*P2)/(S2+S3))/(S6+S7+S9+S10)
上述方法可应用于流体输送控制系统中可视化软件管路流动动画的研发,同步可推广应用于其他包含管路流动状态检测的工业控制系统软件的研发,特别是管路布局流动状态复杂的项目。还可应用于带有管路内液体流动的相关可视化软件及游戏的研发,特别针对管路布局调整变动频繁,流动状态变化大的情况,具有较强的灵活性和可扩展性。
需要说明的是,本发明的重点改进在于流体在管路内真实流动状态的确定上,而对于流体输送系统模型的生成以及流体动画的渲染、可视化显示等都是采用现有技术,因此本实施例中不做过多描述。
请参阅图4,基于相同的发明构思,本实施例同时提供了流体输送系统可视化系统,所述流体输送系统由若干局部管路及连接各局部管路的接口组成,包括:
接口状态检测模块,用于检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
局部管路压力检测模块,用于检测各个局部管路的压力值;
流动方向确定模块,用于根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
可视化显示模块,用于根据流体输送系统的模型及流体的流动方向生成动画,并进行可视化显示。
各个模块的具体处理可以参见前述方法中对应步骤的相关描述,此处不再赘述。例如,流动方向确定模块中,若第一局部管路与第二局部管路之间的接口的通断状态为联通,则根据以下公式确定流体的流动方向:
PTEMP=PG1-PG2
其中,G1表示第一局部管路,G2表示第二局部管路,PG1表示第一局部管路的压力值,PG2表示第二局部管路的压力值,Pt表示设定的压力门限值。
如图5所示,本实施例同时提供了一种电子设备,该电子设备可以包括处理器41和存储器42,其中存储器42耦合至处理器41。值得注意的是,该图是示例性的,还可以使用其他类型的结构来补充或替代该结构,实现数据提取、报告生成、通信或其他功能。
如图5所示,该电子设备还可以包括:输入单元43、显示单元44和电源45。值得注意的是,该电子设备也并不是必须要包括图5中显示的所有部件。此外,电子设备还可以包括图5中没有示出的部件,可以参考现有技术。
处理器41有时也称控制器或操作控件,可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置,该处理器41接收输入并控制电子设备的各个部件的操作。
其中,存储器42例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其他合适装置中的一种或多种,可存储上述处理器41的配置信息、处理器41执行的指令等信息。处理器41可以执行存储器42存储的程序,以实现信息存储或处理等。在一个实施例中,存储器42中还包括缓冲存储器,即缓冲器,以存储中间信息。
输入单元43例如用于向处理器41输入MRI图像。显示单元44用于显示处理过程中的各种结果,该显示单元例如可以为LCD显示器,但本发明并不限于此。电源45用于为电子设备提供电力。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品,包括计算机可读指令,当在电子设备中执行所述计算机可读指令时,所述程序产品使得电子设备执行本发明方法所包含的操作步骤。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质,所述计算机可读指令使得电子设备执行本发明方法所包含的操作步骤。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成模块及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。
以上所述实施例,仅为本发明具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等,这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种流体输送系统可视化方法,所述流体输送系统由若干局部管路及连接各局部管路的接口组成,其特征在于,包括以下步骤:
检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
检测各个局部管路的压力值;
根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
根据流体输送系统的模型及流体的流动方向,生成动画并进行可视化显示。
2.根据权利要求1所述的流体输送系统可视化方法,其特征在于,所述检测各个局部管路的压力值的步骤中,通过设置于局部管路的压力传感器检测局部管路的压力值,或者以贮罐压力作为与贮罐连接的局部管路的压力值。
3.根据权利要求2所述的流体输送系统可视化方法,其特征在于,所述检测各个局部管路的压力值的步骤中,针对于不与贮罐连接且无压力传感器的局部管路,压力值为其联通接口的所有压力值的均值,若连续多段局部管路不能直接确定压力值,则根据邻接的局部管路接口的压力值的平均值及接口的通断状态,推算该局部管路的压力值。
4.根据权利要求1所述的流体输送系统可视化方法,其特征在于,所述根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向的步骤中,若第一局部管路与第二局部管路之间的接口的通断状态为联通,则根据以下公式确定流体的流动方向:
PTEMP=PG1-PG2
其中,G1表示第一局部管路,G2表示第二局部管路,PG1表示第一局部管路的压力值,PG2表示第二局部管路的压力值,Pt表示设定的压力门限值。
5.根据权利要求4所述的流体输送系统可视化方法,其特征在于,所述第一局部管路和/或第二局部管路为单一管路,或者为由多个单一管路及多个接口组成的复合管路。
6.一种流体输送系统可视化系统,所述流体输送系统由若干局部管路及连接各局部管路的接口组成,其特征在于,包括:
接口状态检测模块,用于检测各局部管路中各个阀门的状态信号,根据各个阀门的状态信号确定各接口的通断状态;
局部管路压力检测模块,用于检测各个局部管路的压力值;
流动方向确定模块,用于根据接口的通断状态和局部管路的压力值确定流体的流动方向;
可视化显示模块,用于根据流体输送系统的模型及流体的流动方向生成动画,并进行可视化显示。
7.根据权利要求6所述的流体输送系统可视化系统,其特征在于,所述流动方向确定模块中,若第一局部管路与第二局部管路之间的接口的通断状态为联通,则根据以下公式确定流体的流动方向:
PTEMP=PG1-PG2
其中,G1表示第一局部管路,G2表示第二局部管路,PG1表示第一局部管路的压力值,PG2表示第二局部管路的压力值,Pt表示设定的压力门限值。
8.一种计算机程序产品,包括计算机可读指令,其特征在于,所述计算机可读指令在被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的流体输送系统可视化方法中的步骤。
9.一种包括计算机可读指令的计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读指令在被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的流体输送系统可视化方法中的步骤。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器,存储程序指令;处理器,与所述存储器相连接,执行存储器中的程序指令,实现权利要求1-5任一项所述的流体输送系统可视化方法中的步骤。
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- 2024-03-26 CN CN202410350209.4A patent/CN118172454A/zh active Pending
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