一种炉膛仿真管理系统、方法及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及工业仿真技术领域，特别是涉及一种炉膛仿真管理系统、方法及计算机可读存储介质。

背景技术：

火电厂三大系统中第一个就是燃烧系统，燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成。

炉膛作为工业现场常用的工艺装置，建设完成后难以查看内部结构，运行后难以查看具体内部工艺情况。现有的对炉膛工艺展示的方式主要包括三种：一种是通过炉膛实体模型演示炉膛工艺流程，实体模型存在无法移动，容易损坏，不能灵活查看构造，体现具体工艺细节的缺点。另一种是通过二维动画或二维工艺流程图方式对炉膛工艺进行展示或模拟，但二维动画都是预先定义的效果，不能动态反馈。二维工艺流程图虽然可以根据参数进行变化，但是二维工艺流程图以参数化、平面化方式进行展示，存在着不直观、抽象的缺点。另一种是简单的三维炉膛的工艺演示，通过预定义几个简单的交互变量，根据这些变量进行简单的效果变化，效果单一，如火焰效果只存在有且旋转和无的效果，管路中水汽定向流动的效果，不能根据真实参数互动变化。因此以上三种方式在炉膛工艺培训过程中难以对炉膛工艺流程进行形象展示，培训效果不佳。

综上所述，如何有效地解决现有的对炉膛工艺展示的方式，导致在炉膛工艺培训过程中难以对炉膛工艺流程进行形象展示，培训效果不佳等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种炉膛仿真管理系统，该系统能够对炉膛工艺流程进行形象展示，便于对培训人员的培训学习，提升了培训效果；本发明的另一目的是提供一种炉膛仿真管理方法及计算机可读存储介质。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种炉膛仿真管理系统，包括：

工艺仿真子系统，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；将所述仿真参数发送给上位机子系统；根据控制参数生成反馈值，并将所述反馈值发送给所述上位机子系统；

所述上位机子系统，用于利用预置的工艺仿真算法根据所述仿真参数生成所述控制参数；将所述控制参数返回给所述工艺仿真子系统；

炉膛三维模型子系统，用于从所述上位机子系统中读取所述仿真参数和所述反馈值；根据所述仿真参数和所述反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

在本发明的一种具体实施方式中，所述上位机子系统，还用于对所述仿真参数进行整合简化。

在本发明的一种具体实施方式中，所述炉膛三维模型子系统，具体用于根据所述仿真参数和所述反馈值进行炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果展示。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

人机交互子系统，用于生成炉膛结构查看请求，并向所述上位机子系统发送所述炉膛结构查看请求；

所述上位机子系统，还用于对所述炉膛结构查看请求进行解析，得到待查看的目标炉膛结构；生成与所述目标炉膛结构对应的炉膛结构查看指令，并将所述炉膛结构查看指令发送给所述炉膛三维模型子系统；

所述炉膛三维模型子系统，还用于根据所述炉膛结构查看指令，对所述目标炉膛结构进行三维展示操作。

在本发明的一种具体实施方式中，所述人机交互子系统，还用于对所述炉膛三维模型子系统进行管理操作。

一种炉膛仿真管理方法，应用于上位机子系统，包括：

接收工艺仿真子系统发送的对真实炉膛装置进行工艺仿真得到的仿真参数；

利用预置的工艺仿真算法根据所述仿真参数生成控制参数，并将所述控制参数返回给所述工艺仿真子系统；

接收所述工艺仿真子系统返回的根据所述控制参数生成的反馈值；

根据接收到的读取请求，将所述仿真参数和所述反馈值返回给炉膛三维模型子系统，以使所述炉膛三维模型子系统根据所述仿真参数和所述反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

在本发明的一种具体实施方式中，在接收工艺仿真子系统发送的对真实炉膛装置进行工艺仿真得到的仿真参数之后，利用预置的工艺仿真算法根据所述仿真参数生成控制参数之前，还包括：

对所述仿真参数进行整合简化。

在本发明的一种具体实施方式中，所述炉膛三维模型子系统根据所述仿真参数和所述反馈值进行炉膛工艺三维效果展示，包括：

所述炉膛三维模型子系统根据所述仿真参数和所述反馈值进行炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果展示。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

对接收到的炉膛结构查看请求进行解析，得到待查看的目标炉膛结构；

生成与所述目标炉膛结构对应的炉膛结构查看指令，并将所述炉膛结构查看指令发送给所述炉膛三维模型子系统，以使所述炉膛三维模型子系统根据所述炉膛结构查看指令，对所述目标炉膛结构进行三维展示操作。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述炉膛仿真管理方法的步骤。

本发明所提供的炉膛仿真管理系统，包括：工艺仿真子系统，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；将仿真参数发送给上位机子系统；根据控制参数生成反馈值，并将反馈值发送给上位机子系统；上位机子系统，用于利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数；将控制参数返回给工艺仿真子系统；炉膛三维模型子系统，用于从上位机子系统中读取仿真参数和反馈值；根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

通过上述技术方案可知，通过预先按照真实炉膛结构构建炉膛三维模型子系统，预先构建工艺仿真子系统，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；上位机子系统根据仿真参数生成控制参数，炉膛三维模型子系统根据仿真参数和控制参数的变化进行炉膛工艺三维效果动态展示。能够对炉膛工艺流程进行形象展示，便于对培训人员的培训学习，提升了培训效果。

相应的，本发明还提供了与上述炉膛仿真管理系统相对应的炉膛仿真管理方法和计算机可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种炉膛仿真管理系统的结构框图；

图2为本发明实施例中另一种炉膛仿真管理系统的结构框图；

图3为本发明实施例中炉膛仿真管理方法的实施流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1为本发明实施例中一种炉膛仿真管理系统的结构框图，该系统可以包括：

工艺仿真子系统1，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；将仿真参数发送给上位机子系统2；根据控制参数生成反馈值，并将反馈值发送给上位机子系统2；

上位机子系统2，用于利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数；将控制参数返回给工艺仿真子系统1；

炉膛三维模型子系统3，用于从上位机子系统2中读取仿真参数和反馈值；根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

本发明实施例提供的炉膛仿真管理系统包括工艺仿真子系统1、上位机子系统2、以及炉膛三维模型子系统3。预先构建工艺仿真子系统1，用于模拟真实炉膛装置本身的工艺仿真，通过对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数。上位机子系统2可以为真实分散控制系统(dcs)上位机软件，预先在上位机子系统2中设置根据仿真参数生成控制参数的工艺仿真算法。上位机子系统2在接收到仿真参数之后，利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数，通过控制参数对工艺仿真子系统1的工艺生产流程进行监视和控制。工艺仿真子系统1根据接收到的控制参数仿真出真实炉膛的工艺反馈，得到反馈值，并将反馈值发送给上位机子系统2。

炉膛三维模型子系统3根据预先选取的火电厂炉膛结构图纸进行1:1高精度建模，得到与真实炉膛结构完全一致的炉膛三维模型。炉膛三维模型子系统从上位机子系统2中读取实时的仿真参数和反馈值，根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。通过工艺仿真子系统1、上位机子系统2、以及炉膛三维模型子系统3三者之间的数据联动交互，实现了对真实炉膛根据工艺控制流程产生的变化的有效展示。

本发明所提供的炉膛仿真管理系统，通过预先按照真实炉膛结构构建炉膛三维模型子系统，预先构建工艺仿真子系统，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；上位机子系统根据仿真参数生成控制参数，炉膛三维模型子系统根据仿真参数和控制参数的变化进行炉膛工艺三维效果动态展示。能够对炉膛工艺流程进行形象展示，便于对培训人员的培训学习，提升了培训效果。

在本发明的一种具体实施方式中，上位机子系统2，还用于对仿真参数进行整合简化。

工业现场真实炉膛中有大量的仪器、仪表(如流量、温度监控计)和控制装置(如各类阀门)对炉膛进行实时监视，同时通过监视数据按照工艺要求进行控制管理，通过仪表和控制装置来对炉膛产生影响，实现工艺控制。在这个过程中需要监视和控制成百上千的参数，其中有些参数对炉膛三维模型子系统3的展示效果并不是很重要，出于参数复杂性的考虑，设置上位机子系统2在接收到工艺仿真子系统1发送的仿真参数之后，对仿真参数进行整合简化。

参见表1，表1为整合简化后的仿真参数表。

表1

表1的第三列表示炉膛当前的仿真状态信息。

在本发明的一种具体实施方式中，炉膛三维模型子系统3，具体用于根据仿真参数和反馈值进行炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果展示。

真实炉膛装置还存着炉膛故障，炉膛三维模型子系统3具体用于根据仿真参数和反馈值进行炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果展示。通过对炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果两类不同工艺场景进行展示，提升了培训内容的全面性，使得展示内容与真实炉膛装置的运行场景更加贴近，进一步提升了培训效果。

在本发明的一种具体实施方式中，该系统还可以包括：

人机交互子系统4，用于生成炉膛结构查看请求，并向上位机子系统2发送炉膛结构查看请求；

上位机子系统2，还用于对炉膛结构查看请求进行解析，得到待查看的目标炉膛结构；生成与目标炉膛结构对应的炉膛结构查看指令，并将炉膛结构查看指令发送给炉膛三维模型子系统3；

炉膛三维模型子系统3，还用于根据炉膛结构查看指令，对目标炉膛结构进行三维展示操作。

参见图2，图2为本发明实施例中另一种炉膛仿真管理系统的结构框图。该炉膛仿真管理系统还可以包括人机交互子系统4，人机交互子系统4用于根据接收到的用户输入的构查看交互信息，生成炉膛结构查看请求，并向上位机子系统2发送炉膛结构查看请求，并向上位机子系统2发送炉膛结构查看请求。上位机子系统2对炉膛结构查看请求进行解析，得到待查看的目标炉膛结构，并生成与目标炉膛结构对应的炉膛结构查看指令，并将炉膛结构查看指令发送给炉膛三维模型子系统3。炉膛三维模型子系统3根据炉膛结构查看指令，对目标炉膛结构进行三维展示操作，从而实现根据当前培训进度，对炉膛相应局部结构的查看。

在构建得到炉膛三维模型之后，可以按照炉膛的真实结构，将炉膛进行结构拆分。拆分得到的各结构可以包括脱销装置、二次风箱、空预器、大气式扩容器、低温再热器进汽管道、省煤器进水管道、螺旋水冷壁、水冷壁下集箱、喷燃器、垂直水冷壁、汽水分离器、水冷壁出口集箱、低温过热器、低温再热器、省煤器、高温再热器、高温过热器、后屏式过热器、前屏过热器、高过出口集箱、高再出口集箱、低过出口集箱、低再出口集箱等。

在炉膛场景中可以对炉膛结构进行分解查看，通过勾选可以只显示某一个构成部分。也可以操作在三维场景中穿透模型，从而从各个角度学习和查看炉膛的每一个构成部分。并且支持信息介绍，可以通过预定义的文本中录入对应结构的说明信息，定义后在模型中查看说明。支持将炉膛图纸文件放入指定文件夹，在炉膛三维模型中可以查看对应结构的设计图纸。炉膛结构和真实典型炉膛一致，并且可以按照不同结构查看。从不同角度不同结构详细学习炉膛。通过动态交互可以形象地让受众从结构、工艺、效果等多个维度有效实现对炉膛工艺的学习和掌握。

在本发明的一种具体实施方式中，人机交互子系统4，还用于对炉膛三维模型子系统3进行管理操作。

人机交互子系统4还用于对炉膛三维模型子系统3进行管理操作，如对炉膛三维模型子系统3中构建得到的炉膛三维模型进行模型调整、销毁等。

相应于上面的系统实施例，本发明还提供了一种炉膛仿真管理方法，下文描述的炉膛仿真管理方法与上文描述的炉膛仿真管理系统可相互对应参照。

参见图3，图3为本发明实施例中炉膛仿真管理方法的实施流程图，应用于上位机子系统，该方法可以包括以下步骤：

s301：接收工艺仿真子系统发送的对真实炉膛装置进行工艺仿真得到的仿真参数。

s302：利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数，并将控制参数返回给工艺仿真子系统。

s303：接收工艺仿真子系统返回的根据控制参数生成的反馈值。

s304：根据接收到的读取请求，将仿真参数和反馈值返回给炉膛三维模型子系统，以使炉膛三维模型子系统根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

通过上述技术方案可知，通过预先按照真实炉膛结构构建炉膛三维模型子系统，预先构建工艺仿真子系统，用于对真实炉膛装置进行工艺仿真，得到仿真参数；上位机子系统根据仿真参数生成控制参数，炉膛三维模型子系统根据仿真参数和控制参数的变化进行炉膛工艺三维效果动态展示。能够对炉膛工艺流程进行形象展示，便于对培训人员的培训学习，提升了培训效果。

在本发明的一种具体实施方式中，在接收工艺仿真子系统发送的对真实炉膛装置进行工艺仿真得到的仿真参数之后，利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数之前，该方法还可以包括以下步骤：

对仿真参数进行整合简化。

在本发明的一种具体实施方式中，炉膛三维模型子系统根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示，包括：

炉膛三维模型子系统根据仿真参数和反馈值进行炉膛正常运行三维效果及炉膛故障三维效果展示。

在本发明的一种具体实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：

步骤一：对接收到的炉膛结构查看请求进行解析，得到待查看的目标炉膛结构；

步骤二：生成与目标炉膛结构对应的炉膛结构查看指令，并将炉膛结构查看指令发送给炉膛三维模型子系统，以使炉膛三维模型子系统根据炉膛结构查看指令，对目标炉膛结构进行三维展示操作。

相应于上面的方法实施例，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下步骤：

接收工艺仿真子系统发送的对真实炉膛装置进行工艺仿真得到的仿真参数；利用预置的工艺仿真算法根据仿真参数生成控制参数，并将控制参数返回给工艺仿真子系统；接收工艺仿真子系统返回的根据控制参数生成的反馈值；根据接收到的读取请求，将仿真参数和反馈值返回给炉膛三维模型子系统，以使炉膛三维模型子系统根据仿真参数和反馈值进行炉膛工艺三维效果展示。

该计算机可读存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。