[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生模型的液壓支架全壽命周期管理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110873007.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113420465B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏偉;武亞丹;付翔;陳龍;王浩然;閆志蕊;耿毅德
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京一枝筆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11791
• 代理人: 劉曉飛

1.一種基于數(shù)字孿生模型的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.建立物理模型，并獲得實時同步的數(shù)字孿生模型；

S2.在液壓支架設(shè)置多個傳感器；所述傳感器包括位置傳感器，和/或，壓力傳感器；

S3.根據(jù)多個所述傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析與計算，在所述數(shù)字孿生模型上實現(xiàn)煤層頂板和底板情況的可視化；當(dāng)所述傳感器為位置傳感器，所述步驟S3具體包括：根據(jù)所述液壓支架的位置傳感器，以及所述液壓支架的傾斜角度，在所述數(shù)字孿生模型上可繪制煤層底板情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析與計算，可判斷煤層底板的傾斜角度；當(dāng)所述傳感器為壓力傳感器，所述步驟S3具體包括：根據(jù)所述液壓支架的壓力傳感器，可測得所述液壓支架的頂板的各狀態(tài)情況，在所述數(shù)字孿生模型上使煤層頂板情況實現(xiàn)可視化，以判斷井下是否處于安全狀態(tài)；

S4.在所述數(shù)字孿生模型上放置用于監(jiān)測油壓的探針，可獲得實時的油壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷油壓的實時狀態(tài)；

S5.將測得的參數(shù)信息傳至云數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保存，并且通過與所述數(shù)字孿生模型融合，進(jìn)行所述液壓支架的全壽命狀態(tài)分析；所述步驟S5包括：

S501.由所述傳感器感知環(huán)境狀況，并且發(fā)送給所述云數(shù)據(jù)庫，所述云數(shù)據(jù)庫融合各種所述傳感器的信號，并且根據(jù)功能和算法的定義進(jìn)行支架全壽命狀態(tài)的分析，將分析結(jié)果存入壽命狀態(tài)庫；

S502.對所述數(shù)字孿生模型進(jìn)行實時監(jiān)測，獲得的模型監(jiān)測數(shù)據(jù)可與所述傳感器搜集到的信息融合，傳至控制臺執(zhí)行，對已經(jīng)達(dá)到支架損壞臨界值的信息做出判斷和及時處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

S101.對所述液壓支架進(jìn)行建模，并導(dǎo)入軟件中生成物理模型；

S102.分析所述物理模型的各組件的運動關(guān)系，連接運動副；

S103.驗證所述物理模型能否跟實際狀況相符以及仿真精度是否一致，若上述驗證條件均滿足，則繼續(xù)下一步驟，若上述驗證條件至少有一項不滿足，則跳至步驟S102；

S104.將所述物理模型定義成所需的接口文件；

S105.將所述接口文件導(dǎo)入工作控制平臺進(jìn)行互聯(lián)，形成所述數(shù)字孿生模型；

S106.連接所述數(shù)字孿生模型的輸入端口和輸出端口，以進(jìn)行實時驅(qū)動、實現(xiàn)物理體和數(shù)字體的實時交互。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，所述步驟S104具體包括：將所述物理模型通過Modelica建模語言導(dǎo)出形成符合FMI標(biāo)準(zhǔn)的FMU接口文件。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，所述步驟S105具體包括：將已經(jīng)定義好的所述接口文件導(dǎo)入實時仿真的軟硬件工作控制平臺進(jìn)行互聯(lián)，接口文件需要按照所述軟硬件工作控制平臺的接口和協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，最終完成所述數(shù)字孿生模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，所述步驟S106具體包括，所述工作控制平臺對所述數(shù)字孿生模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以及計算，在所述工作控制平臺上形成有輸入端口和輸出端口的所述數(shù)字孿生模型，并且對所述數(shù)字孿生模型進(jìn)行一系列的調(diào)試，達(dá)到模型仿真與工作平臺的同步。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓支架全壽命周期管理方法，其特征在于，所述步驟S5中的液壓支架全壽命狀態(tài)分析，采用大數(shù)據(jù)、智能算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)對所述液壓支架的健康狀態(tài)進(jìn)行評估，判斷部件發(fā)生故障的結(jié)構(gòu)部位，并且做出診斷，根據(jù)專家?guī)旌鸵酝泄ぷ鹘?jīng)驗的人員，對所述液壓支架及時進(jìn)行調(diào)整。