基于数字孪生技术的厂区监控系统的制作方法

本公开属于通信，具体涉及一种基于数字孪生技术的厂区监控系统。

背景技术：

1、数字孪生网络是以数字化方式创建物理网络实体的虚拟孪生体，且可与物理网络实体之间实时交互映射的网络系统。数字孪生技术应用于网络，创建物理网络设施的虚拟镜像，即可搭建与实体网络网元一致，拓扑一致、数据一致的数字孪生网络平台，提供网络配置正确性、新技术效果验证的试验床，大大降低现网风险，消除错误配置导致现网故障的可能性。通过物理网络与孪生网络实时交互，相互影响、数字孪生平台可助力网络实现极简化和智慧化运维。

2、数字孪生技术的发展对于工业领域具有重要意义。它可以提供实时的监测、优化和决策支持，帮助企业提高生产效率、降低成本、减少风险。同时，数字孪生还可以用于故障诊断、预测性维护、安全培训等方面，为工业系统的运行和管理提供全新的工具和方法。实时同步工业场景3d重建数字孪生是当前工业监控和模拟的强需求，本公开构建了一种基于传感阵列和仿真模拟的技术，旨在实现对工业场景的精确模拟和监测。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。第一方面，本公开提供一种基于数字孪生技术的厂区监控系统，包括厂区、数据采集装置、数据映射装置和测量装置；其中，

2、所述数据采集装置包括第一采集模块和第二采集模块；所述第一采集模块被配置为采集所述厂区的图像数据；所述第二采集模块被配置为采集所述厂区的工作状态数据；

3、所述数据映射装置被配置为根据所述图像数据，生成与所述厂区实时同步的数字映射体；

4、所述测量装置被配置为根据所述数字映射体的实时状态和所述工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者；所述性能参数用于表征所述厂区的性能。

5、可选的是，所述数据映射装置包括第一校准模块和映射模块；

6、所述第一校准模块，被配置为对所述第一采集模块采集的所述图像数据进行修正，并输出修正后的所述图像数据

7、所述映射模块，被配置为根据修正后的所述图像数据生成与所述厂区实时同步的数字映射体。

8、可选的是，所述映射模块包括机器学习单元、模型训练单元和信息更新单元；

9、所述机器学习单元，被配置为基于深度学习算法，根据修正后的所述图像数据进行自主学习，并生成预测三维模型；

10、所述模型训练单元，被配置为对所述预测三维模型的参数进行设定；

11、所述信息更新单元，被配置为基于特征点定位算法，将所述预测三维模型与厂区实时同步，以生成所述数字映射体。

12、可选的是，所述模型训练单元包括刚体设定子单元和交互设定子单元；

13、所述刚体设定子单元，被配置为设定所述预测三维模型的物理属性和运动规则；

14、所述交互设定子单元，被配置为设定所述预测三维模型各部分之间的交互以及所述预测三维模型与操作者之间的交互。

15、可选的是，所述信息更新单元包括特征点选取子单元、跟踪子单元和更新子单元；

16、所述特征点选取子单元，被配置为在所述预测三维模型中选取多个特征点；

17、所述跟踪子单元，被配置为对各所述特征点实时跟踪；

18、所述更新子单元，被配置为基于所述预测三维模型的物理属性和运动规则，根据对所述特征点的跟踪结果实时更新所述预测三维模型，以形成所述数字映射体。

19、可选的是，所述测量装置包括第二校准模块、性能计算模块和反馈模块；

20、所述第二校准模块，被配置为对所述第二采集模块采集的所述工作状态数据进行修正，并输出修正后的所述工作状态数据；

21、所述性能计算模块，被配置为根据修正后的所述工作状态数据计算所述性能参数；

22、所述反馈模块，被配置为判断所述工作状态数据是否处于预设的正常范围，当出现异常时发出反馈信息，以提醒操作者。

23、可选的是，所述反馈模块包括编码子单元、比较子单元和反馈控制子单元；

24、所述编码子单元，被配置为将修正后的所述工作状态数据转换为可读信号；

25、所述比较子单元，被配置为计算所述可读信号与预设的参考信号的重构误差，并将所述重构误差与预设的阈值误差进行比较，判断所述工作状态数据是否处于预设的正常范围；

26、所述反馈控制子单元，被配置为在所述比较单元判断出所述工作状态数据出现异常时发出反馈信息，以提醒操作者。

27、可选的是，所述反馈模块还包括存储子单元；所述存储子单元被配置为在所述比较子单元判断出所述工作状态数据出现异常时存储同一时间段的图像数据，以供操作者查阅。

28、可选的是，所述工作状态数据包括温度、压力、湿度、振动状态、电流、电压、光强、位置、流量中的至少一者。

29、可选的是，第一采集模块包括相机阵列。

30、可选的是，所述模型训练单元包括三维引擎或者物理引擎。

31、第二方面，本公开提供了一种基于数字孪生技术的监测厂区工作状态的方法，包括：

32、采集厂区的图像数据和工作状态数据；

33、根据所述图像数据，生成与所述厂区实时同步的数字映射体；

34、根据所述数字映射体的实时状态和所述工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者；所述性能参数用于表征所述厂区的性能。

35、可选的是，所述根据所述图像数据，生成与所述厂区实时同步的数字映射体的步骤，包括：

36、对所述图像数据进行修正，根据修正后的所述图像数据生成与所述厂区实时同步的数字映射体。

37、可选的是，所述根据所述数字映射体的实时状态和所述工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者的步骤，包括：

38、对所述工作状态数据进行修正，根据所述数字映射体的实时状态和修正后的所述工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者；所述性能参数用于表征所述厂区的性能。

39、第三方面，本公开提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被执行时实现上述的方法。

技术特征：

1.一种基于数字孪生技术的厂区监控系统，包括厂区、数据采集装置、数据映射装置和测量装置；其中，

2.根据权利要求1所述的厂区监控系统，其中，所述数据映射装置包括第一校准模块和映射模块；

3.根据权利要求2所述的厂区监控系统，其中，所述映射模块包括机器学习单元、模型训练单元和信息更新单元；

4.根据权利要求3所述的厂区监控系统，其中，所述模型训练单元包括刚体设定子单元和交互设定子单元；

5.根据权利要求3所述的厂区监控系统，其中，所述信息更新单元包括特征点选取子单元、跟踪子单元和更新子单元；

6.根据权利要求1所述的厂区监控系统，其中，所述测量装置包括第二校准模块、性能计算模块和反馈模块；

7.根据权利要求6所述的厂区监控系统，其中，所述反馈模块包括编码子单元、比较子单元和反馈控制子单元；

8.根据权利要求7所述的厂区监控系统，其中，所述反馈模块还包括存储子单元；所述存储子单元被配置为在所述比较子单元判断出所述工作状态数据出现异常时存储同一时间段的图像数据，以供操作者查阅。

9.根据权利要求1所述的厂区监控系统，其中，所述工作状态数据包括温度、压力、湿度、振动状态、电流、电压、光强、位置、流量中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的厂区监控系统，其中，第一采集模块包括相机阵列。

11.根据权利要求4所述的厂区监控系统，其中，所述模型训练单元包括三维引擎或者物理引擎。

12.一种基于数字孪生技术的监测厂区工作状态的方法，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述根据所述图像数据，生成与所述厂区实时同步的数字映射体的步骤，包括：

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述根据所述数字映射体的实时状态和所述工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者的步骤，包括：

15.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被执行时实现如权利要求12-14中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供一种基于数字孪生技术的厂区监控系统，包括厂区、数据采集装置、数据映射装置和测量装置；其中，数据采集装置包括第一采集模块和第二采集模块；第一采集模块被配置为采集厂区的图像数据；第二采集模块被配置为采集厂区的工作状态数据；数据映射装置被配置为根据图像数据，生成与厂区实时同步的数字映射体；测量装置被配置为根据数字映射体的实时状态和工作状态数据计算性能参数，以反馈给操作者；性能参数用于表征厂区的性能。本公开的基于数字孪生技术的厂区监控系统适用于各种生产环境，可以提高生产效率，提高产品质量，减少能源消耗，延长设备寿命。

技术研发人员：张子越,冉伟光,谷玉,孔岳
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17