选煤厂数字孪生平台、建设处理方法及电子设备与流程

1.本发明涉及煤炭洗选工程技术领域，具体而言，涉及一种选煤厂数字孪生平台、建设处理方法及电子设备。


背景技术：

2.目前，选煤厂信息化建设落后，信息系统多且杂，没有一套完善的数字化孪生平台。选煤厂在学习借鉴石油化工、电力等行业构建数字孪生平台的过程中，存在工艺仿真平台、bim(建筑信息模型)平台不匹配的问题，导致平台中的模型与设计、建设以及生产运营偏差较大。


技术实现要素：

3.基于上述研究，本发明提供一种选煤厂数字孪生平台、建设处理方法及电子设备，实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
4.本发明的实施例可以通过以下方面实现：
5.第一方面，本发明实施例提供一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法，平台包括工艺模型、工程模型及生产模型；
6.建设处理方法包括：
7.响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元；
8.分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型；
9.获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。
10.在一种可选的实施方式中，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型，包括：
11.针对每个初始三维模型，识别该初始三维模型的格式；
12.若该初始三维模型的格式不是预设格式，则将该初始三维模型进行格式转换，得到对象三维模型；
13.若该初始三维模型的格式是预设格式，则将初始三维模型设置为对象三维模型。
14.在一种可选的实施方式中，建设处理方法还包括：
15.将工艺数据与目标工艺数据进行比较，若工艺数据与目标工艺数据不同，则根据工艺模型中的各对象单元对工程模型中各对象三维模型进行更新，并将工艺数据更新为目标工艺数据。
16.在一种可选的实施方式中，则根据工艺流程中的各对象单元对工程模型中各对象三维模型进行更新，包括：
17.针对每个对象单元，获取该对象单元的第一编码；
18.根据第一编码，在预设的编码对照表中进行查找，得到与第一编码匹配的第二编码；
19.将第二编码对应的目标三维模型设置为该对象单元对应的对象三维模型；
20.根据该对象单元，对该对象三维模型进行更新。
21.在一种可选的实施方式中，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整，包括：
22.将生产数据进行规则化处理，得到指标数据；
23.将指标数据与工艺模型的仿真数据进行比较，若比较结果不符合预设条件，则对工艺模型进行调整；
24.若比较结果符合预设条件，则重新获取选煤厂的生产数据。
25.在一种可选的实施方式中，将生产数据进行规则化处理，得到指标数据，包括：
26.对生产数据进行筛选，获取预设历史时间段内的生产数据；
27.根据预设历史时间段内的生产数据，得到指标数据；指标数据包括平均值、峰值以及紊乱次数。
28.第二方面，本发明实施例提供一种选煤厂数字孪生平台，平台包括：工艺模型、工程模型及生产模型；
29.工艺模型包括选煤厂的工艺流程以及多个对象单元；工程模型包括多个对象三维模型；各对象三维模型分别与工艺模型中的各对象单元对应；生产模型用于根据采集的选煤厂生产数据，对工艺模型进行调整。
30.在一种可选的实施方式中，工程模型还包括更新模块，更新模块用于将工艺数据与目标工艺数据进行比较，在工艺数据与目标工艺数据不同时，根据工艺模型中的各对象单元，对工程模型中各对象三维模型进行更新，并将工艺数据更新为目标工艺数据。
31.第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述的选煤厂数字孪生平台的建设处理方法。
32.第四方面，本发明实施例提供一种可读存储介质，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实现前述的选煤厂数字孪生平台的建设处理方法。
33.本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台、建设处理方法及电子设备，通过响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元；然后分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型；再获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
35.图1为本发明实施例所提供的一种电子设备的一种结构示意图。
36.图2为本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法的一种流程示意图。
37.图标：100-电子设备；10-建设处理装置；20-存储器；30-处理器；40-通信单元。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.选煤厂信息化建设落后，信息系统多且杂，没有一套完善的数字化孪生平台。选煤厂在学习借鉴石油化工、电力等行业构建数字孪生平台的过程中，存在工艺仿真平台、bim(建筑信息模型)平台不匹配的问题，导致平台中的模型与设计、建设以及生产运营偏差较大。
43.基于上述研究内容，本实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法，通过响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元；然后分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型；再获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
44.请参阅图1，图1为本实施例提供的一种电子设备100的结构框图。如图1所示，电子设备100可以包括建设处理装置10、存储器20、处理器30及通信单元40，存储器20存储有处理器30可执行的机器可读指令，当电子设备100运行时，处理器30及存储器20之间通过总线通信，处理器30执行机器可读指令，并执行选煤厂数字孪生平台的建设处理方法。
45.存储器20、处理器30以及通信单元40各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现信号的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。建设处理装置10包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器20中的软件功能模块。处理器30用于执行存储器20中存储的可执行模块(例如建设处理
装置10所包括的软件功能模块或计算机程序)。
46.其中，存储器20可以是，但不限于，随机读取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
47.在一些实施例中，处理器30用以执行本实施例中描述的一个或多个功能。在一些实施例中，处理器30可以包括一个或多个处理核(例如，单核处理器(s)或多核处理器(s))。仅作为举例，处理器30可以包括中央处理单元(central processing unit，cpu)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、专用指令集处理器(application specific instruction-setprocessor，asip)、图形处理单元(graphics processing unit，gpu)、物理处理单元(physics processing unit，ppu)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)、可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)、控制器、微控制器单元、简化指令集计算机(reducedinstruction set computing，risc)或微处理器等，或其任意组合。
48.为了便于说明，在电子设备100中仅描述了一个处理器。然而，应当注意，本实施例中的电子设备100还可以包括多个处理器，因此本实施例中描述的一个处理器执行的步骤也可以由多个处理器联合执行或单独执行。例如，若服务器的处理器执行步骤a和步骤b，则应该理解，步骤a和步骤b也可以由两个不同的处理器共同执行或者在一个处理器中单独执行。例如，处理器执行步骤a，第二处理器执行步骤b，或者处理器和第二处理器共同执行步骤a和b。
49.本实施例中，存储器20用于存储程序，处理器30用于在接收到执行指令后，执行程序。本实施例任一实施方式所揭示的流程定义的方法可以应用于处理器30中，或者由处理器30实现。
50.通信单元40用于通过网络建立电子设备100与其他设备之间的通信连接，并用于通过网络收发数据。
51.在一些实施方式中，网络可以是任何类型的有线或者无线网络，或者是他们的结合。仅作为示例，网络可以包括有线网络、无线网络、光纤网络、远程通信网络、内联网、因特网、局域网(local area network，lan)、广域网(wide area network，wan)、无线局域网(wireless local area networks，wlan)、城域网(metropolitan area network，man)、广域网(wide area network，wan)、公共电话交换网(public switched telephone network，pstn)、蓝牙网络、zigbee网络、或近场通信(near field communication，nfc)网络等，或其任意组合。
52.在本实施例中，电子设备100可以是但不限于笔记本电脑、计算机、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，pda)等电子设备，本实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。
53.可以理解地，图1所示的结构仅为示意。电子设备100还可以具有比图1所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
54.基于图1的实现架构，本实施例提供一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法，由图1所示的电子设备100执行，下面基于图1示出的电子设备100的结构图对本实施例提供的选煤厂数字孪生平台的建设处理方法的步骤进行详细阐述。请结合参阅图2，选煤厂数字孪生平台包括工艺模型、工程模型及生产模型。选煤厂数字孪生平台的建设处理方法包括步骤101至步骤103。
55.步骤101：响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元。
56.步骤102：分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型。
57.步骤103：获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。
58.详细的说，在本实施例中，选煤厂数字孪生平台至少包括项目方案及详细设计阶段的的工艺模型、项目施工图设计及工程建设阶段的工程模型以及生产阶段的生产模型。本实施例充分考虑了选煤厂业务的特点，在数字孪生平台构建与持续更新领域中，实现选煤厂从方案设计的工艺模型、施工建设的工程模型再到生产运维的生产模型的构建关联、引用、参照更新。
59.在选煤厂数字孪生平台的显示界面上，工作人员可以通过输入定义工艺数据以及工艺流程，从而确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元。不难理解，工艺流程亦可以是加工流程或生产流程，即通过一定的生产设备或管道，从原料投入到成品产出，按顺序进行加工的全过程。例如，物料a和物料b进入到设备1中进行混合，再进入到设备2中进行筛选，之后进入设备3中进行研磨，最终得到输出产品。
60.其中，对象单元可以是工艺流程中涉及的各个具体设备。例如，混合设备、搅拌设备或研磨设备。工艺数据可以包括设备类型、设备数量、设备参数等。初始三维模型可以是来自bim(建筑信息模型)设计软件或pdms(工程三维布置设计管理系统)等设计软件的模型。因此，各初始三维模型的格式可能不同，本实施例将各初始三维模型进行统一，即格式转换处理，从而确定得到工程模型中的各对象三维模型。
61.需要说明的是，工艺模型中的工艺流程以及对象单元相当于二维智能图纸，而工程模型中与各对象单元对应的各对象三维模型相当于三维智能模型。且各对象单元与各对象三维模型一一对应，即彼此存在联动，也就是说，在各对象单元发生变化时，相应的对象三维模型也会更新。
62.另一方面，工程模型也会影响工艺模型。例如，在根据工艺模型确定各设备及管网布置后，也可能因场地原因，来调整设备数量或管网布置。常见的，若场地面积比较大，可以增加设备数量。也就是说，工程模型亦会对工艺模型产生影响。
63.在生产阶段时，平台会采集获取选煤厂的实际生产数据，这些生产数据是过去历史时间内连续的与生产相关的数据。例如，设备转数、功率、电压等。生产模型会对这些数据进行处理分析，并根据处理分析的结果，决定是否需要对工艺模型进行调整。
64.本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法，通过响应于工艺数据的输入操作，确定得到工艺模型中的工艺流程以及工艺流程中的多个对象单元；然后分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得
到工程模型中的各对象三维模型；再获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
65.在一种可选的实施方式中，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型，可以包括以下步骤：
66.针对每个初始三维模型，识别该初始三维模型的格式。
67.若该初始三维模型的格式不是预设格式，则将该初始三维模型进行格式转换，得到对象三维模型。
68.若该初始三维模型的格式是预设格式，则将该初始三维模型设置为对象三维模型。
69.其中，在前述内容也提到，初始三维模型可能是由不同的设计软件得到的，基于此，需要对各初始三维模型进行格式转换处理，目的在于转成对象三维模型的格式。
70.详细的说，针对每个初始三维模型，在获取该初始三维模型后，需要先对该初始三维模型的格式进行识别，判断出初始三维模型的格式。然后判断初始三维模型的格式是否为预设格式。其中，预设格式是指对象三维模型的格式。若初始三维模型的格式不是预设格式，也就说初始三维模型的格式与对象三维模型的格式不同，则将初始三维模型进行格式转换，使得初始三维模型的格式与对象三维模型的格式相同，从而得到对象三维模型。若初始三维模型的格式是预设格式，也就说初始三维模型的格式与对象三维模型的格式相同，则将初始三维模型设置为对象三维模型即可。
71.在一种可选的实施方式中，则根据工艺流程中的各对象单元对工程模型中各对象三维模型进行更新，包括以下步骤：
72.针对每个对象单元，获取该对象单元的第一编码；
73.根据第一编码，在预设的编码对照表中进行查找，得到与第一编码匹配的第二编码；
74.将第二编码对应的目标三维模型设置为该对象单元对应的对象三维模型；
75.根据该对象单元，对该对象三维模型进行更新。
76.本实施例中，工艺模型种的各对象单元与工程模型中的各对象三维模型是联动的。可以通过编码的方式，将每个对象单元与其相应的对象三维模型关联起来。详细的说，会分别给每个对象单元分配第一编码，分别给每个对象三维模型分配第二编码，其中，每个对象单元的第一编码不同，每个对象三维模型的第二编码也不同，且每个第一编码均有对应的第二编码。各第一编码与各第二编码的对照关系预先存储在编码对照表中。在进行编码匹配时，针对某一对象单元，先获取该对象单元的第一编码。根据这个第一编码，在预设的编码对照表中进行查找，得到与第一编码匹配的第二编码。将第二编码对应的目标三维模型设置该对象单元对应的对象三维模型。根据该对象单元，对该对象三维模型进行更新，例如更新设备参数信息等。
77.举例来说，需要根据对象单元a对应的对象三维模型进行更新，则先获取对象单元a的第一编码a，在编码对照表中查找与a对应的第二编码1，则将第二编码1对应的目标三维模型1即为对象单元a对应的对象三维模型。根据该对象单元a，对对象三维模型1进行参数更新。
78.在一种可选的实施方式中，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整，包括以下步骤：
79.将生产数据进行规则化处理，得到指标数据。
80.将指标数据与工艺模型的仿真数据进行比较，若比较结果不符合预设条件，则对工艺模型进行调整。
81.若比较结果符合预设条件，则重新获取选煤厂的生产数据。
82.在本实施例中，将指标数据与工艺模型的仿真数据进行比较，是指对生产数据进行筛选，获取预设历史时间段内的生产数据。其中，预设历史时间段可以是过去一周或两周，也可以是过去的某一个月，本实施例对此不作限定。采集的生产数据一般是连续数据，本实施例需要对这些生产数据进行处理，将其转化为指标数据，以便处理比较。
83.详细的说，根据预设历史时间段内的生产数据，得到指标数据。常见的指标数据可以包括平均值、峰值以及紊乱次数等的一种或多种。
84.在获得指标数据后，生产模型会将指标数据与工艺数据进行比较，若比较结果不符合预设条件，则对工艺模型的仿真数据进行调整。若比较结果符合预设条件，则重新获取选煤厂的生产数据。
85.在一种可选的实施方式中，采集到生产数据为某设备的运行电压，计算出的指标数据为电压的平均值，将电压的平均值带入工艺模型中进行仿真计算，得到预测的输出结果，然后将采集的输出结果与预测输出结果进行比较，若误差超出预设范围，则根据生产数据，对工艺模型进行调整，包括对工艺模型中设备的操作参数与输出产品函数的调整，本实施例此不做限定。以使工艺模型的仿真数据更贴合实际生产。
86.前述内容中提到，工艺模型与工程模型为同步更新。详细的说，将当前的工艺数据与目标工艺数据进行比较，若工艺数据与目标工艺数据不同，则根据工艺模型中的各对象单元对工程模型中各对象三维模型进行更新，并将工艺数据更新为目标工艺数据。
87.其中，目标工艺数据在最初始时，可以是工作人员输入的工艺数据。在后续中，若工艺数据发生变化，则变化后的工艺数据(即当前工艺数据)与目标工艺数据进行比较，并且在三维模型进行更新的同时，目标工艺数据也会更新，即将变化后的工艺数据更新为目标工艺数据。
88.概括地说，本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台的建设处理方法，通过响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元；然后分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型；再获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
89.基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种选煤厂数字孪生平台，平台包括：工艺模型、工程模型及生产模型；
90.工艺模型至少包括选煤厂的工艺流程以及工艺流程中的多个对象单元；工程模型至少包括多个对象三维模型；各对象三维模型分别与工艺流程中的各对象单元对应；生产模型用于根据采集的选煤厂生产数据，对工艺模型进行调整。
91.在一种可选的实施方式中，工程模型还包括更新模块，更新模块用于将工艺数据
与目标工艺数据进行比较，在工艺数据与目标工艺数据不同时，根据工艺流程中的各对象单元，对工程模型中各对象三维模型进行更新，并将工艺数据更新为目标工艺数据。
92.在一种可选的实施方式中，工程模型还包括识别处理模块，识别处理模块用于识别初始三维模型的格式；若初始三维模型的格式不是预设格式，则将初始三维模型进行格式转换，得到对象三维模型；若初始三维模型的格式是预设格式，则将初始三维模型设置为对象三维模型。
93.本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台，实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
94.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于选煤厂数字孪生平台的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
95.在上述基础上，本实施例提供一种可读存储介质，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实现前述任一实施方式的选煤厂数字孪生平台的建设处理方法。
96.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，由于为描述的方便和简洁，上述描述的可读存储介质的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
97.综上，本发明实施例所提供的一种选煤厂数字孪生平台、建设处理方法及电子设备，通过响应于工艺数据及工艺流程的输入操作，确定得到工艺模型以及工艺模型中的多个对象单元；然后分别获取各对象单元对应的各初始三维模型，将各初始三维模型经过格式处理，确定得到工程模型中的各对象三维模型；再获取选煤厂的生产数据，生产模型根据选煤厂的生产数据，对工艺模型进行调整。实现了选煤厂从工艺、工程到生产运行三个方面的数字孪生定义，以及数字孪生体的全范围覆盖。
98.以上所述，仅为本发明的各种实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。