[發明專利]一種數字化雙胞胎實時監控系統及方法

在審

• 申請號: 202010113091.5
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN113296478A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 馮思豪;劉放;金強;何炯;李瀟涵
• 申請（專利權）人: 漫谷信息科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 李倩倩

本發明提供一種數字化雙胞胎實時監控系統及方法，涉及數字化工廠技術領域，包括物理空間層、基礎設施層以及虛擬空間層；所述物理空間層包括物理生產線、設置于物理生產線上的感知分析設備，與感知分析設備連接的數據鏈路；所述基礎設施層包括與數據鏈路連接的交換機，與交換機連接的主機和云服務器，與云服務器連接的數據；所述虛擬空間層是適配終端設備的網絡鏈接，由3D可視化引擎在數據庫中實時獲取設備工作參數后渲染與物理空間層的物理生產線相對應的虛擬生產空間。本發明能夠在3D實景圖上多維展示物理生產線的設備以及設備之間的連接關系，并且通過工作狀態指示、參數指標、加工路線以及歷史曲線等對設備數據分析進行實時直觀展示。

技術領域

本發明涉及數字化工廠技術領域，特別是涉及一種數字化雙胞胎實時監控系統及方法。

背景技術

隨著經濟全球化和科技技術的全面發展，中國制造企業正面臨著艱巨挑戰。因此，怎樣實現工廠設備實時監控及維護是有效減少制造企業開支的主要途徑之一。數字雙胞胎技術是利用數值技術對物理實體對象的特征、行為、形成過程和特性進行描述和建模，在虛擬空間中存在一個與物理空間中的物理實體對象完全一樣的數字鏡像，使得制造企業的數字空間和物理空間模型處于實時交互中，使得二者能夠及時地掌握彼此的動態變化并及時做出響應。

但是現有的數字空間不具有3D監控企業工廠的功能，不具備在3D實景圖上多維展示工廠設備的運行情況及位置分布情況；并且數據分析僅通過圖表進行展示，不能實時直觀展示。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種數字化雙胞胎實時監控系統及方法，能夠在3D實景圖上多維展示物理生產線的設備以及設備之間的連接關系，并且通過工作狀態指示、參數指標、加工路線以及歷史曲線等對設備數據分析進行實時直觀展示。

本發明提供一種數字化雙胞胎實時監控系統，所述系統包括物理空間層，基礎設施層以及虛擬空間層；所述物理空間層包括物理生產線、設置于物理生產線上的感知分析設備，與感知分析設備連接的數據鏈路；所述基礎設施層包括與數據鏈路連接的交換機，與交換機連接的主機和云服務器，與云服務器連接的數據庫；所述虛擬空間層是適配終端設備的網絡鏈接，由3D可視化引擎在數據庫中實時獲取設備工作參數后渲染與物理空間層的物理生產線相對應的虛擬生產空間，具有自動生成相關的工作狀態指示、參數指標、加工路線以及歷史曲線，并且多角度可視化展示的功能。

于本發明的一實施例中，所述物理空間層還包括PLC控制器，所述PLC控制器分別與物理生產線的設備和數據鏈路通信連接。

于本發明的一實施例中，所述感知分析設備包括電壓采集器、電流采集器、轉速檢測器、溫度傳感器、濕度傳感器以及壓力傳感器；所述電壓采集器和電流采集器分別串聯設置于生產設備電源電路中，所述轉速檢測器設置于生產設備的發動機轉盤上，所述溫度傳感器和濕度傳感器分別設置于生產設備上，所述壓力傳感器設置于氣壓設備上。

于本發明的一實施例中，所述數據鏈路支持4G、Zigbee、Bluetooth、WI-FI以及NB-IoT多種傳輸協議。

于本發明的一實施例中，所述交換機通過千兆網絡與主機通信連接。

一種數字化雙胞胎實時監控方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：將物理生產線的生產設備以及生產設備之間的連接關系虛擬化后生成設備ID，并且設置生產設備的工作狀態指示、參數指標、加工路線以及歷史曲線的表現形式通過地圖編輯工具繪制地圖后設置3D效果，并且形成網絡鏈接；

步驟二：通過感知分析設備采集物理生產線的設備工作參數，并且通過數據鏈路和交換機將設備工作參數上傳云服務器后保存于數據庫中；

步驟三：通過網絡鏈接中插入的SQL語句查詢數據庫中的設備工作參數，并且通過配置地圖中的設備ID，完成設備工作參數的設置；