[發明專利]一種基于數字孿生模型的液壓支架全壽命周期管理方法

有效

• 申請號: 202110873007.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113420465B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）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）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京一枝筆知識產權代理事務所(普通合伙) 11791
• 代理人: 劉曉飛

1.一種基于數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字孿生模型；

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

S3.根據多個所述傳感器的數據，經數據分析與計算，在所述數字孿生模型上實現煤層頂板和底板情況的可視化；當所述傳感器為位置傳感器，所述步驟S3具體包括：根據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，在所述數字孿生模型上可繪制煤層底板情況，經過數據分析與計算，可判斷煤層底板的傾斜角度；當所述傳感器為壓力傳感器，所述步驟S3具體包括：根據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情況，在所述數字孿生模型上使煤層頂板情況實現可視化，以判斷井下是否處于安全狀態；

S4.在所述數字孿生模型上放置用于監測油壓的探針，可獲得實時的油壓監測數據，判斷油壓的實時狀態；

S5.將測得的參數信息傳至云數據庫進行保存，并且通過與所述數字孿生模型融合，進行所述液壓支架的全壽命狀態分析；所述步驟S5包括：

S501.由所述傳感器感知環境狀況，并且發送給所述云數據庫，所述云數據庫融合各種所述傳感器的信號，并且根據功能和算法的定義進行支架全壽命狀態的分析，將分析結果存入壽命狀態庫；

S502.對所述數字孿生模型進行實時監測，獲得的模型監測數據可與所述傳感器搜集到的信息融合，傳至控制臺執行，對已經達到支架損壞臨界值的信息做出判斷和及時處理。

2.根據權利要求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.對所述液壓支架進行建模，并導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.將所述接口文件導入工作控制平臺進行互聯，形成所述數字孿生模型；

S106.連接所述數字孿生模型的輸入端口和輸出端口，以進行實時驅動、實現物理體和數字體的實時交互。

3.根據權利要求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建模語言導出形成符合FMI標準的FMU接口文件。

4.根據權利要求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：將已經定義好的所述接口文件導入實時仿真的軟硬件工作控制平臺進行互聯，接口文件需要按照所述軟硬件工作控制平臺的接口和協議進行發送，最終完成所述數字孿生模型。

5.根據權利要求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字孿生模型數據進行處理，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字孿生模型，并且對所述數字孿生模型進行一系列的調試，達到模型仿真與工作平臺的同步。

6.根據權利要求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分析，采用大數據、智能算法和神經網絡的技術對所述液壓支架的健康狀態進行評估，判斷部件發生故障的結構部位，并且做出診斷，根據專家庫和以往有工作經驗的人員，對所述液壓支架及時進行調整。