[发明专利]基于数字孪生体的管理系统和方法及基于数字孪生体的燃料电池管理系统和方法

说明书

本说明书公开一种基于数字孪生体的管理系统和方法。该管理系统包括调试数字孪生体、调试控制器、操作数字孪生体和操作控制器。调试数字孪生体与物理系统相对应，并且在物理系统的调试期间基于调试输入数据和调试输出数据进行更新。调试控制器基于调试数字孪生体进行初始化，并且配置成在调试期间管理和控制物理系统。操作数字孪生体基于调试数字孪生体生成，并且在物理系统的操作期间基于操作输入和输出数据进行适配。操作控制器由调试控制器进行初始化，并且基于操作数字孪生体适配，并且配置成在操作期间管理和控制物理系统。本说明书还公开一种基于数字孪生体的燃料电池管理系统和方法。

技术领域

本公开大体上涉及系统的管理和控制，并且更确切地说，涉及基于数字孪生体(digital twin)的管理系统和方法，以及基于数字孪生体的燃料电池管理系统和方法。

背景技术

物理系统通常需要在正常操作之前执行调试过程。物理系统的调试是确保物理系统中某个组成单元的所有子系统、单元和部件的设计、安装、测试和操作符合其设计意图、功能意图和操作要求的一种预测试过程。调试的目的是实现物理系统从惰行为态过渡到启动和操作状态的平稳安全过渡。

例如，燃料电池系统的调试将占总工程费用的2％和5％。调试过程可以生成大量有用数据集。但是在常规燃料电池系统中，有用调试数据集没有被很好地使用。因此，需要充分利用调试数据集，以便提供对于燃料电池系统检查、操作或维护的更多指导。

此外，所述调试通常需要由经过良好培训的人员完成。例如，燃料电池系统的调试将涉及多学科知识，包括化学、机械、电化学、电气、电子、仪器仪表和自动化工程，并且需要具有工厂工程经验的专家。燃料电池系统的常规调试通常使用手动操作，这种操作缺乏稳健性并且易于出错。需要以最少人为错误使调试过程自动化，从而将系统质量和寿命最大化。

发明内容

在本公开实施例的一个方面中，提供一种基于数字孪生体的管理系统。所述管理系统包括调试数字孪生体、调试控制器、操作数字孪生体和操作控制器。所述调试数字孪生体与物理系统相对应，并且在所述物理系统的调试期间基于所述物理系统的调试输入数据和调试输出数据进行更新。所述调试控制器基于所述调试数字孪生体进行初始化，并且配置成在所述调试期间管理和控制所述物理系统。所述操作数字孪生体基于所述调试数字孪生体生成，并且在所述物理系统的操作期间基于所述物理系统的操作输入数据和操作输出数据进行适配。所述操作输入数据覆盖与所述调试输入数据不同的数据范围。所述操作控制器由所述调试控制器进行初始化，并且基于所述操作数字孪生体适配，并且配置成在所述操作期间管理和控制所述物理系统。

在本公开实施例的另一个方面中，提供一种基于数字孪生体的管理方法。所述管理方法包括：生成与物理系统相对应的调试数字孪生体；基于所述调试数字孪生体对调试控制器进行初始化；测试所述物理系统，并且通过所述调试控制器管理和控制所述物理系统；接收所述物理系统的调试输入数据和调试输出数据；基于所述调试输入数据和所述调试输出数据更新所述调试数字孪生体；基于更新后的调试数字孪生体生成操作数字孪生体；通过所述调试控制器对操作控制器进行初始化；操作所述物理系统，并且通过所述操作控制器管理和控制所述物理系统；接收所述物理系统的操作输入数据和操作输出数据，其中所述操作输入数据覆盖与所述调试输入数据不同的数据范围；基于所述物理系统的所述操作输入数据和所述操作输出数据来适配所述操作数字孪生体；基于适配后的操作数字孪生体来适配所述操作控制器；以及通过适配后的操作控制器来管理和控制所述物理系统。