一种基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统及方法与流程

1.本发明涉及盲板智能管理技术领域，尤其涉及一种基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统及方法。


背景技术：

2.盲板的正规名称叫法兰盖(flange cover)，也叫做盲法兰或者管堵。它是中间不带孔的法兰，用于封堵管道口。
3.在石油化工的系统设备中，工艺管道与设备、仪表、阀门连接关系错综复杂，阀门作为工艺物料截断装置并不能完全隔绝物料，所以在设备、管道检修时，设置盲板才是最有效的物料隔绝手段。通过加装盲板，可在动火、进入受限空间作业等过程中，杜绝危险物料窜入施工空间的情况，避免火灾、爆炸、中毒、窒息等事故的发生。在装置检修、开停工、改扩建、应急处理等状态下，很多作业部位必须要隔绝物料，设置盲板是唯一有效且必须落实的安全措施。
4.在现有的生产作业中，在施工前需要进行盲板规划，从而在最合适的位置设置盲板，以实现盲板的有效设置，避免盲板的无效设置。盲板规划是以作业点为起点，向外发散，穷举与其有连接关系的设备和管道，如遇分支，继续穷举，直至找到可以安装盲板的法兰(阀)为止。在实际工作中，盲板规划的步骤包括：首先，在工艺流程图上找到盲板安装位置，结合现场情况、安装便利性、生产现状、物料现状进行调整，最终形成包含盲板安装位置、物料倒空方案、盲板规格型号、盲板拆装闭环管理的一整套盲板方案。但是，现有的盲板规划方案的形成过程，进行人工规划需要的时间较长，并且通过盲板平面方案进行规划容易出现规划错误，从而不具有理想的隔绝效果。当前，需要技术的研发集中与盲板的具体结构的研发，还没有出现能够自动地进行盲板配置分析的系统，因此无法通过系统计算和分析快速地提出盲板规划方案，也无法有效提高盲板规划的工作效率。
5.例如，中国专利文献cn102518905b公开了一种带传感单元及智能电子标签的盲板的管理系统，具体是在盲板上设置传感单元和智能电子标签，传感单元探测被封闭管道内介质的属性，由接收阅读单元向智能电子标签发送相应的指令，要求智能电子标签按指令对传感单元进行检测、数据读写和数据传输，并通过无线或有线传输的方式，将智能电子标签内存放的有关盲板的信息传送给接收阅读单元，实现智能控制和监控。但是，该发明用于解决盲板监测和采集管道数据的问题，是建立在盲板规划的基础上的，即该发明并没有对盲板规划的步骤进行改进，因此也没有提高盲板规划的效率。
6.因此，如何通过智能化的分析来确定设置盲板的最佳位置，从而得到最佳的盲板规划方案并进行实施，是当前技术领域一直存在的难题。
7.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

8.针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于三维模型分析的智能化盲板配置分析方法，所述方法至少包括：
9.基于作业信息和三维模型中的管路拓扑关系确定至少一个盲板配置位置；
10.基于三维模型中的至少包括工艺、设备、物料和/或空间的生产信息选定至少一个盲板配置位置；
11.将选定的所述盲板配置位置与所述三维模型融合并以可见的位置标识符显示。
12.本发明克服了传统中依靠人工分析来形成盲板配置方案并导致方案生成时间长，管理不合理的缺陷。本发明通过三维模型来快速获取与盲板配置相关的设备、物料、空间等信息，从而能够按照的策略自动选择盲板配置位置并生成合理的盲板配置方案，节省了人工进行盲板规划的时间。本发明的盲板配置方案包含盲板安装位置、物料倒空方案、盲板规格型号、盲板拆装闭环管理的关联信息。
13.优选地，所述方法还包括：
14.响应于三维模型中的盲板配置位置信息，将选定的所述盲板配置位置与二维模型融合的方式更新与三维模型对应的二维模型。通过将三维模型与二维模型进行并列的展示，用户能够更方便地查看盲板配置方案。
15.优选地，所述方法还包括：基于选定的所述盲板配置位置的设备属性确定盲板的规格信息；
16.基于物料信息和/或作业信息确定所述盲板配置位置的安装时间信息；和/或基于物料信息的变化更新所述盲板配置位置的安装时间信息。
17.本发明通过自动配置盲板信息，节省了不需要智能参与的配置环节所需要的时间，从而实现秒级生成盲板方案，大幅提高工作效率。
18.优选地，所述方法还包括：将与作业点和/或盲板配置的位置信息关联的管路拓扑关系以与三维模型显示部分能够区分的方式显示。当用户查看三维模型时，通过区分的特征能够快速地确定作业点、盲板配置位置、管路拓扑关系，从而有目标地查看盲板配置信息，而不是进行无效显示信息的查看，提高了用户查看三维模型的效率。
19.优选地，所述方法还包括：
20.将盲板配置位置以能够与三维模型区分的至少一种位置标识符进行显示；其中，
21.位置标识符至少能够在色彩、亮度和/或对比度方面与三维模型显示部分进行区分。
22.优选地，所述方法还包括：
23.在位置标识符被选定的情况下，与位置标识符所指示的位置相关的物料调整信息以与三维模型局部重合的方式显示。
24.优选地，所述方法还包括：
25.在虚拟显示装置作为终端进行显示的情况下，位置标识符能够以悬浮的方式指示盲板配置位置。
26.优选地，所述方法还包括：
27.基于盲板配置方案的复用信息和调整信息进行盲板配置方案的迭代和优化。
28.本发明还提供一种基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统，其特征在于，
至少包括分析单元和至少一个终端，
29.所述分析单元被配置为：基于作业信息和三维模型中的管路拓扑关系确定至少一个盲板配置位置；基于三维模型中的至少包括工艺、设备、物料和/或空间的生产信息选定至少一个盲板配置位置；
30.所述终端被配置为：显示以可见的位置标识符显示盲板配置位置的三维模型及其相关信息。
31.优选地，所述系统还包括机器学习单元，响应于三维模型中的盲板配置位置信息，所述机器学习单元将选定的所述盲板配置位置与二维模型融合的方式更新与三维模型对应的二维模型。
32.本发明的基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统，能够主动生成包含盲板安装位置、物料倒空方案、盲板规格型号、盲板拆装闭环管理的一整套盲板配置方案，实现自动秒级配置，大幅提高工作效率。本发明还能够实现三维模型和智能p&id联动，将盲板二维模型与三维模型管理相结合，满足不同工种的业务需求。本发明还通过机器学习实现盲板方案复用中的逐步迭代和优化，实现盲板管理的安全、高效、经济的目的。
附图说明
33.图1是本发明提供的一种优选实施方式的二维模型的盲板配置分析的显示界面示意图；
34.图2是本发明提供的一种优选实施方式的三维模型的盲板配置分析的显示界面示意图。
35.附图标记列表
36.1：第一位置标识符；2：第二位置标识符。
具体实施方式
37.下面结合附图进行详细说明。
38.本发明提供一种基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统及方法。本发明还提供一种盲板配置分析显示终端和服务器。本发明还提供一种用于存储基于三维模型分析的智能化盲板配置分析方法的存储介质。
39.现有工艺中，需要人工通过设备图纸来进行盲板配置规划并形成盲板配置方案。在人工规划的过程中，盲板配置的基本原理为：以作业点为起点，向外发散，穷举与其有连接关系的设备和管道，如遇分支，继续穷举，直至找到可以安装盲板的法兰(阀)为止。但是，由于人工计算能力有限，对于系统庞大且管道分布复杂的设备，对盲板配置的人工分析的计算效率慢，并且容易出现计算失误，使得盲板设置后对物料的隔绝效果不理想。不仅如此，对于系统庞大的设备，各个生产工序以及物料的传输是互相影响的。在进行盲板安装时，需要对与盲板安装相关联的管道、物料传输、倒空等工作进行安排和调整，才能实现盲板的有序配置和安装。在现实中，由于工人以及管理者的人工安排不合理，使得盲板配置以及盲板更换的时间比较长，并且各个环节之间相隔的时间也较多，这无疑耽误了工厂的生产效率以及运输效率。因此，如何快速地得到一个安排合理地的盲板配置方案，使得系统设备能够在较短的时间内完成盲板的配置，减少由于盲板配置对整体生产的影响，同时使得
盲板配置的效果更好是难以解决的技术问题。
40.本发明希望根据系统设备的三维模型来进行盲板配置分析，借助计算机的超级运算能力快速得到盲板配置方案，从而有序地安排盲板配置的各个步骤，提高盲板更换的效率，减少对大型设备的生产的影响。同时，本发明希望根据盲板配置方案，能够得到效果最好的盲板配置位置，从而提高盲板配置的效果。
41.本发明的基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统，包括至少一个处理器。处理器至少包括：
42.读取单元，用于读取三维模型的管路拓扑关系和/或生产物料信息；
43.分析单元，用于基于作业信息和三维模型中的管路拓扑关系确定至少一个盲板配置位置；基于三维模型中的至少包括工艺、设备、物料和/或空间的生产信息选定至少一个盲板配置位置；
44.至少一个终端，将选定的所述盲板配置位置以可见的位置标识符显示。
45.优选地，基于三维模型分析的智能化盲板配置分析系统还包括存储单元，用于存储生产设备的三维模型、管路拓扑关系和/或生产物料信息。存储单元分别与读取单元和分析单元以有线和/或无线的方式建立信息传输关系。
46.读取单元与分析单元以有线和/或无线的方式建立信息传输关系。
47.读取单元为具有管路拓扑关系和/或生产物料信息采集和选择功能的数据处理器。该数据处理器例如是专用集成芯片、处理器、微处理器、逻辑处理器中的一种或几种。
48.分析单元为具有数据计算和按照预设的计算逻辑进行信息分析的数据处理器。该数据处理器例如是专用集成芯片、处理器、微处理器、逻辑处理器中的一种或几种。
49.读取单元和分析单元能够集成为一个处理器，也能够以连接的方式构成大的处理器。
50.至少一个终端与处理器以有线和/或无线的方式建立信息传输关系。终端为具有显示功能的电子设备，可以是不可移动的终端，也可以是便携式终端。不可移动的终端例如是计算机、服务中心系统终端等等。便携式终端例如是智能手机、便携式计算机、平板式计算机、智能手环、智能手表、vr(虚拟现实)终端等等。
51.分析单元分析并生成盲板配置方案的具体方法如下所示。
52.图1为部分区域的管路的拓扑关系的二维模型。本发明中的管路的拓扑关系，是指驱动设备、管道、阀门间的拓扑连接关系。在终端的二维模型显示界面中，显示了多个能够进行盲板配置的第一位置标识符1。
53.图2为部分区域的管路的拓扑关系的三维模型。三维模型和智能p&id中不仅包含工艺、设备、物料、空间等信息，还包括驱动设备、管道、阀门间的拓扑连接关系。在终端的三维模型显示界面中，显示了多个能够进行盲板配置的第二位置标识符2。
54.分析单元基于终端发送的作业点的位置信息，根据读取单元发送的三维模型的管路拓扑关系和/或生产物料信息以穷举的方式确定至少一个盲板配置的位置信息，并且将位置信息以与三维模型融合的方式发送至终端，如图2所示。分析单元按照连接关系依次寻找所有可添加盲板位置，直至所有盲板全部加完。
55.分析单元的具体分析步骤如下所示。
56.分析单元基于作业点确定与作业点连接的管路的第一级位置。第一级位置为与作
业点直接连接的进出口的法兰位置。在第一级位置设置盲板能够使得作业点与系统隔离。
57.在作业点存在与物料流通关联的情况下，分析单元基于与作业点相关的物料信息确定向作业点输送物料的送料管道，并且以与物料输送方向逆向的方式穷举与第一级位置最接近的所有第二级位置。在第二级位置设置盲板，能够阻止物料被输送至第一级位置。
58.在第二级位置的法兰存在泄漏的情况下，以与物料输送方向逆向的方式穷举与第二级位置最接近的所有第三级位置。在第三级位置处设置盲板。
59.在第三级位置的法兰存在泄漏的情况下，以与物料输送方向逆向的方式穷举与第三级位置最接近的所有第四级位置。在第四级位置处设置盲板。
60.如此逆向穷举，直至将作业点以及与作业点关联的物料从整个系统隔离。
61.优选地，若从第n级位置逆向穷举的过程中存在多向连通阀，将多向连通阀的多个不直接输送物料的法兰标记为第n+1级位置。在第n+1级位置设置盲板。
62.例如，图1中泵有问题需要与系统隔离。则泵的位置为作业点。泵的进出口法兰为第一级位置。首先在泵的进出口法兰处即第一级位置加入盲板。因为第一级位置需要直接接触物料，加盲板时需要拆卸法兰，导致物料泄露，因此从第一级位置开始沿泵的物料输送方向逆向至最接近的法兰处，即第二级位置。在第二级位置添加盲板。
63.若第二级位置的法兰有泄漏，则在向泵输送物料的反方向寻找最接近的法兰处即第三级位置拆卸法兰并添加盲板。如此逆向穷举，直至将泵整体及其中物料从整个系统隔离出去。
64.如若在逆向穷举的过程中出现三通管道，则需将三通管道的其余两个法兰都增加盲板，使得三通管道隔离出系统。
65.优选地，分析单元选择在物料来源的阀门后部法兰处作为增加盲板的位置处。在增加盲板时，盲板两侧均应有垫片，并且用螺栓把紧，以保持其严密性。
66.优选地，处理器还包括图形处理单元，用于将选定的所述盲板配置位置与所述三维模型融合并以可见的位置标识符显示。
67.优选地，图形处理单元还用于将三维模型中的与盲板配置相关的内容进行可区分地显示，以避免显示内容与三维模型自身的内容混合，导致用户不能够快速查看有效地信息。
68.优选地，图形处理单元被配置为：与作业点和/或盲板配置的位置信息关联的管路拓扑关系以能够与三维模型区分的方式显示。
69.优选地，图形处理单元被配置为：盲板配置的位置信息以能够与三维模型区分的至少一种位置标识符进行显示。其中，位置标识符至少能够在色彩、亮度和/或对比度方面与三维模型进行区分。
70.优选地，图形处理单元被配置为：在虚拟显示装置显示的情况下，所述位置标识符能够以悬浮的方式指示盲板配置位置。
71.优选地，图形处理单元被配置为：在三维模型中，在第二位置标识符被选定的情况下，与第二位置标识符所指示的位置相关的物料调整信息以与三维模型局部重合的方式显示。
72.优选地，响应于终端发送的显示维度切换指令信息，图形处理单元将三维模型转换为二维模型，并且将盲板配置位置信息与二维模型融合并发送至终端以进行显示。
73.优选地，处理器还包括机器学习单元，用于对盲板配置方案进行学习，并且对盲板配置方案进行更新和优化。
74.具体地，在三维模型变更的情况下，分析单元基于读取单元发送的模型中的管路拓扑关系和/或生产物料信息以穷举的方式确定至少一个盲板配置的位置信息，并且将位置信息以与三维模型融合的方式发送至终端。
75.优选地，在操作人员通过佩带vr显示装置查看盲板的配置方案的情况下，三维模型在虚拟的三维空间进行显示。其中，作业点以第一颜色或者第一标识符进行显示。第一级位置以第二颜色或第一标识符显示。第二级位置以第三颜色或第三标识符显示，使得操作人员在虚拟的三维空间能够快速知晓盲板隔断位置以及对应隔断装置。
76.例如，第一颜色为显著的红色。第二颜色比第一颜色的醒目程度低。第三颜色比第二颜色的醒目程度低。优选地，第二颜色以闪烁的方式显示。第三颜色以闪烁的方式显示。如此设置，每一级位置以不同的标识符显示，方便操作人员快速识别设置盲板的位置以及更换顺序。
77.优选地，在虚拟现实环境中，响应于需要配置的盲板的位置的标识符的点击操作，与盲板配置位置的盲板更换建议表显示出来。盲板更换建议表能够以悬浮的方式设置在虚拟显示环境中的任何位置。优选地，盲板更换建议表中的信息至少包括盲板规格、盲板更换时间、盲板更换操作人员等信息。优选地，盲板更换建议表不限于以表格的形式显示，还能够以待安装的盲板的三维立体模型图案的方式显示在盲板配置位置附近。如此设置，避免操作人员快速了解待安装盲板的尺寸、规格、型号等信息，减少盲板安装的出错方式。
78.优选地，盲板的三维立体模型图案的旁边设置有建议安装的时间，以避免操作人员选择安装的时间不恰当而造成生产系统出现损失的情况，保证生产系统的有序进行，从而将生产系统由于维修形成的损失降至最低。
79.优选地，响应于安装盲板的安装人员的位置信息，分析单元基于物料信息的输送情况在盲板配置位置处显示顺序信息，以便于安装人员能够有序施工，避免安装人员的无序操作。
80.优选地，分析单元向生产系统的控制模块请求与盲板配置方案中的管线相关的物料输入规律信息，所述分析单元基于物料输入规律信息、物料到达需要从第末级位置输送至第一级位置需要的第一时间和工人安装所有盲板所需要的第二时间来确定物料暂停输入的时间。
81.具体地，分析单元基于物料输入规律信息，选择至少一个盲板配置方案的安装时间段信息并发送至与其连接的终端。在终端向分析单元反馈被选择的安装时间段信息的情况下，分析单元配置需要安装盲板的管线相关的物料暂停时刻。物料暂停时刻优先选择为物料两次输送之间的间隔时刻。
82.分析单元物料到达需要从第末级位置输送至第一级位置需要的第一时间确定物料输入的暂停时长。暂停时长不小于第一时间的时间长度。暂停时长还包含预测的第二时间。例如，暂停时长≥第一时间+第二时间。
83.所述分析单元基于工人安装单个盲板的时间以及当前维修人员数量配置安装所有盲板的第二时间。例如，第一管线段位于第二管线段的上游并串联，需要等整个相关管线的物料排空才能施工。当前存在两个维修工人。分析单元基于需要安装盲板的作业点的区
域划分两组作业点以供两个维修工人同时施工。
84.例如，第一管线段与第二管线段并联，分析单元基于日常生产的物联传输规律预测第一管线段的第一排空时间和第二管线段的第二排空时间。分析单元根据第一排空时间和第二管线段的第二排空时间来安排两个管线作业点的盲板的安装顺序和同步施工的时间。
85.分析单元将选择的物料暂停时刻、暂停时长、第一时间、第二时间发送至终端以便人工调整和确认。
86.在分析单元接收到终端反馈的施工时间方案后，分析单元将物料暂停时刻、暂停时长、第一时间、第二时间发送至控制生产系统的控制模块。控制模块基于接收的物料暂停时刻、暂停时长、第一时间、第二时间，在预设时间将物料输送装置暂停以实现物料输入的暂停。
87.在物料暂停时间达到暂停时长后，分析单元向至少一个终端发送是否运行的信息。终端模块响应于“是否运行”的信息，向控制模块发送“继续暂停”或“运行”的指令。
88.优选地，工厂系统的管路是复杂的，维修工人经常快速准确的找到作业点，经常在确认相关管线以及准确的作业点位置时耗费大量的时间，安装盲板花费的时间反而较少。
89.在施工人员佩带虚拟现实装置的情况下，分析单元接收虚拟显示装置中的定位组件发送的定位信号。图形处理单元接收定位信号并且将维修人员到达目标作业点的路线显示出来，以便维修人员快速到达作业点。在图像处理单元确认维修人员到达作业点时，图像处理单元还能够将作业点附加标识符，以便维修人员快速确认需要更换盲板的位置。
90.大部分管线的阀门都是近似的，如何规避维修人员选择错误阀门并安装盲板的问题，是进一步需要解决的。
91.优选地，为了保证作业点确认的正确性，本发明通过图像处理单元与由人工标记的标记物进行交叉确认，避免维修人员主力不集中或者某些干扰因素而选择错误作业点。
92.存储单元中存储有与每一个阀门对应的记号信息。记号信息至少包括以图片、视频和/或文字信息显示的内容。优选地，记号信息为处于安装状态时能够被人或图像采集装置采集到的信息，例如预设的号码牌上的编码、类型等，能够确定作业点唯一的身份即可。这些记号信息都是经过人工确认并存储至存储单元的。
93.在图像处理单元确认维修人员到达作业点时，图像处理单元向存在通信连接的虚拟现实装置发送采集记号信息的请求信息。在接收到由维修人员通过虚拟现实装置的图像采集组件例如摄像头所采集的记号信息后。图像处理单元将存储的记号信息与上传的新记号信息发送至分析单元进行比较。在两个记号信息一致的情况下，图像处理单元响应于分析单元反馈的“信息一致”的指令后，向虚拟现实装置发送“阀门确认正确”的信息。同时，分析单元在比较两个记号信息并得到“信息一致”的比较结果时，默认维修人员开始更换盲板，并且开始记录盲板的更换时长。
94.分析单元将维修人员对盲板的更换时长发送至存储单元，以用于对维修人员的维修时间和维修量进行最终的业绩评估。
95.优选地，在两个记号信息不一致的情况下，图像处理单元响应于分析单元反馈的“信息不一致”的指令后，向虚拟现实装置发送“阀门确认不正确”的信息。维修人员需要继续根据标识符的指示寻找作业点并且进再一次的作业点确认。如此反复，直至维修人员寻
找到准确的作业点并通过虚拟显示装置上传最新的记号信息，分析单元在比较两个记号信息并得到“信息一致”的比较结果时，默认维修人员开始更换盲板，并且开始记录盲板的更换时长。
96.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。