[發明專利]一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統及方法

在審

• 申請號: 202210617032.0
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114862054A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 吳建德
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02;G06F30/20
• 代理公司: 北京智行陽光知識產權代理事務所(普通合伙) 11738
• 代理人: 潘紅艷

本發明公開了一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統及方法，涉及礦山管理領域，針對傳統的技術手段很難在設備的全生命周期中進行信息管理的問題。現提出如下方案，其其包括數字空間、物理空間、仿真數據、運行數據和實時數據，所述數字空間通過所述仿真數據、運行狀態和實時數據與所述物理空間進行信息交互連接，所述運行狀態和實時數據是通過所述物理空間獲得，所述仿真數據是通過所述數字空間仿真獲得。本發明能夠利用多源傳感器和數據融合對礦山設備的健康狀況進行評估，對礦山設備故障診斷及性能預測進行表征。能夠基于孿生數據驅動，實現礦山物理設備與虛擬設備的同步映射、實時交互及精準服務，形成礦山設備健康管理新模式。

技術領域

本發明涉及礦山管理領域，尤其涉及一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統及方法。

背景技術

礦山包括煤礦、金屬礦、非金屬礦、建材礦和化學礦等等。礦山規模(也稱生產能力)通常用年產量或日產量表示。年產量即礦山每年生產的礦石數量。按產量的大小，分為大型、中型、小型3種類型。礦山規模的大小，要與礦山經濟合理的服務年限相適應，只有這樣，才能節省基建費用，降低成本。在礦山生產過程中，采掘作業既是消耗人力、物力最多，占用資金最多，又是降低采礦成本潛力最大的生產環節。降低采掘成本的主要途徑是提高勞動生產率及產品質量，降低物資消耗。

數字孿生是實體設備設施、業務流程和系統的虛擬副本，通過物聯網數據可以處理和存儲所有的核心要素和動態信息，以真實與虛擬之間互動的方式反映設備全生命周期的變化和信息更新，因而可以容易地在設備全生命周期管理中發揮獨特的作用。

然而，由于礦山設備種類繁多，數量龐大，傳統的技術手段很難在設備的全生命周期中進行信息管理，為此，我們需要一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統及方法。

發明內容

(一)發明目的

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統及方法，以解決傳統的技術手段很難在設備的全生命周期中進行信息管理的問題。

(二)技術方案

為達到上述技術目的，一方面，本發明提供了一種基于數字孿生的礦山設備健康管理系統：

其包括數字空間、物理空間、仿真數據、運行數據和實時數據，所述數字空間通過所述仿真數據、運行狀態和實時數據與所述物理空間進行信息交互連接，所述運行狀態和實時數據是通過所述物理空間獲得，所述仿真數據是通過所述數字空間仿真獲得。

優選的，所述物理空間包括但不限于幾何參數、傳感器布置、運動關系和信息融合。

優選的，所述運行狀態包括但不限于設備位置、設備俯仰角和幾何參數。

優選的，所述實時數據包括但不限于電機溫度、液壓值、電機電流和輸送機鏈速。

優選的，所述仿真數據包括但不限于精準控制、故障診斷、控制優化和性能預測。

優選的，所述數字空間包括但不限于仿真模型、邏輯模型、數據模型和動畫渲染。

另一方面，我們提供一種基于數字孿生的礦山設備健康管理方法，包括基于數字孿生的礦山故障與健康預測，具體步驟如下：

步驟1，通過物理空間的幾何參數、傳感器布置、運動關系和信息融合獲取設備的運行狀態和實時數據；

步驟2，通過步驟1中的運行狀態和實時數據構建數字空間的仿真模型、邏輯模型、數據模型及動畫渲染；

步驟3，利用數字空間的仿真模型、邏輯模型、數據模型及動畫渲染來仿真得到精準監測、設備控制優化、故障診斷及性能預測數據；

步驟4，將精準監測、設備控制優化、故障診斷及性能預測數據反饋到物理空間并做出調整，完成礦山的故障診斷與健康預測。