[发明专利]一种数字化双胞胎实时监控系统及方法

说明书

本发明提供一种数字化双胞胎实时监控系统及方法，涉及数字化工厂技术领域，包括物理空间层、基础设施层以及虚拟空间层；所述物理空间层包括物理生产线、设置于物理生产线上的感知分析设备，与感知分析设备连接的数据链路；所述基础设施层包括与数据链路连接的交换机，与交换机连接的主机和云服务器，与云服务器连接的数据；所述虚拟空间层是适配终端设备的网络链接，由3D可视化引擎在数据库中实时获取设备工作参数后渲染与物理空间层的物理生产线相对应的虚拟生产空间。本发明能够在3D实景图上多维展示物理生产线的设备以及设备之间的连接关系，并且通过工作状态指示、参数指标、加工路线以及历史曲线等对设备数据分析进行实时直观展示。

技术领域

本发明涉及数字化工厂技术领域，特别是涉及一种数字化双胞胎实时监控系统及方法。

背景技术

随着经济全球化和科技技术的全面发展，中国制造企业正面临着艰巨挑战。因此，怎样实现工厂设备实时监控及维护是有效减少制造企业开支的主要途径之一。数字双胞胎技术是利用数值技术对物理实体对象的特征、行为、形成过程和特性进行描述和建模，在虚拟空间中存在一个与物理空间中的物理实体对象完全一样的数字镜像，使得制造企业的数字空间和物理空间模型处于实时交互中，使得二者能够及时地掌握彼此的动态变化并及时做出响应。

但是现有的数字空间不具有3D监控企业工厂的功能，不具备在3D实景图上多维展示工厂设备的运行情况及位置分布情况；并且数据分析仅通过图表进行展示，不能实时直观展示。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数字化双胞胎实时监控系统及方法，能够在3D实景图上多维展示物理生产线的设备以及设备之间的连接关系，并且通过工作状态指示、参数指标、加工路线以及历史曲线等对设备数据分析进行实时直观展示。

本发明提供一种数字化双胞胎实时监控系统，所述系统包括物理空间层，基础设施层以及虚拟空间层；所述物理空间层包括物理生产线、设置于物理生产线上的感知分析设备，与感知分析设备连接的数据链路；所述基础设施层包括与数据链路连接的交换机，与交换机连接的主机和云服务器，与云服务器连接的数据库；所述虚拟空间层是适配终端设备的网络链接，由3D可视化引擎在数据库中实时获取设备工作参数后渲染与物理空间层的物理生产线相对应的虚拟生产空间，具有自动生成相关的工作状态指示、参数指标、加工路线以及历史曲线，并且多角度可视化展示的功能。

于本发明的一实施例中，所述物理空间层还包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与物理生产线的设备和数据链路通信连接。

于本发明的一实施例中，所述感知分析设备包括电压采集器、电流采集器、转速检测器、温度传感器、湿度传感器以及压力传感器；所述电压采集器和电流采集器分别串联设置于生产设备电源电路中，所述转速检测器设置于生产设备的发动机转盘上，所述温度传感器和湿度传感器分别设置于生产设备上，所述压力传感器设置于气压设备上。

于本发明的一实施例中，所述数据链路支持4G、Zigbee、Bluetooth、WI-FI以及NB-IoT多种传输协议。

于本发明的一实施例中，所述交换机通过千兆网络与主机通信连接。

一种数字化双胞胎实时监控方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将物理生产线的生产设备以及生产设备之间的连接关系虚拟化后生成设备ID，并且设置生产设备的工作状态指示、参数指标、加工路线以及历史曲线的表现形式通过地图编辑工具绘制地图后设置3D效果，并且形成网络链接；

步骤二：通过感知分析设备采集物理生产线的设备工作参数，并且通过数据链路和交换机将设备工作参数上传云服务器后保存于数据库中；

步骤三：通过网络链接中插入的SQL语句查询数据库中的设备工作参数，并且通过配置地图中的设备ID，完成设备工作参数的设置；