基于数字孪生技术的矿山破碎管控系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114417706A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202111608234.0G06V10/771(2022.01)(22)申请日2021.12.24(71)申请人鞍钢集团矿业有限公司地址114001辽宁省鞍山市铁东区二一九路39号(72)发明人郭志东孙亚鑫惠施亚张野钱晓龙张迪洪悦吴乐舟(74)专利代理机构鞍山贝尔专利代理有限公司21223代理人颜伟(51)Int.Cl.G06F30/27(2020.01)G06Q50/02(2012.01)G06K9/62(2022.01)G06V10/764(2022.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称基于数字孪生技术的矿山破碎管控系统(57)摘要本发明属于智能制造与机器视觉技术领域，尤其是涉及一种基于数字孪生的矿山破碎管控系统，其特征在于包括在系统平台搭建三维孪生工艺场景，对建好的设备设施模型进行布局渲染、动态编程，形成矿山破碎数字孪生管控系统；通过工业控制网直接将系统所需数据传送到数据库中；建立好的矿山破碎数字孪生管控系统与物理现场数据通过数据接口进行实时数据交互。本发明为建设露天矿数字化系统提供了解决方案，在此系统框架下可建设若干典型工艺系统，以可复制性强的露天矿矿山破碎系统为突破点，建立系统模型，并提出一整套矿山破碎数字孪生系统的具体技术方案，解决了整个矿山数字化系统无法快速落地的难题。CN114417706ACN114417706A权利要求书1/1页1.一种基于数字孪生的矿山矿石破碎管控系统，其特征在于包括在系统平台搭建三维孪生工艺场景，对建好的设备设施模型进行布局渲染、动态编程，形成矿山破碎数字孪生管控系统，管控系统又分为状态监控、故障分析、仿真预测等子系统；矿山破碎及运输仓储现场的破碎机、传送皮带及料仓等通过工业控制网直接将系统所需数据传送到数据库中；建立好的矿山破碎数字孪生管控系统与物理现场数据通过数据接口进行实时数据交互，各子系统的数据交互运用星形网络结构，利用应用程序接口(ApplicationProgrammingInterface，简称API)网关作为中转连接各个子系统。2.一种建立基于数字孪生的矿山管控系统，其特征在于具体步骤包括：步骤1：利用二维机械设备图纸，采用建模软件建立破碎机、传送带、传送带电机和减速机、润滑装置、冷却装置、张紧装置、料仓等矿山破碎设备的三维孪生模型；步骤2：在系统平台内搭建矿山破碎工艺生产孪生空间场景，将建立好的孪生模型根据现场物理空间位置，同步映射到孪生空间坐标；步骤3：将矿山破碎及运输仓储现场的数据通过工业控制网提取到数据库中，对数据进行分析和处理；步骤4：通过脚本语言编写基于表现层状态转移的数据交互接口，实现三维矿山破碎孪生系统与数据库的交互；步骤5：根据机械原理及运动学，构建矿山破碎系统的三维可视化动态模型，真实地反映现场设备运行效果；步骤6：将系统项目发布为网页版，并布置到应用服务器，供工作人员通过网页地址进行生产调度操作；步骤7：采集并分析矿山破碎设备数据，对数据特征信息进行融合，采用费希尔方法和主成分分析提取数据集特征，采用智能优化算法和机器学习，对矿山破碎设备进行故障诊断；其中，在步骤1中所述的二维机械图纸，采用施工时的AutoCAD图纸，所述的建模软件采用3DsMax软件；其中，在步骤2中所述的系统平台，采用Unity3D软件平台；其中，在步骤3中所述的现场数据通过总线传输到工业控制网，数据库采用MySQL数据库；其中，在步骤4中所述的脚本语言采用Python，基于表现层状态转移(RepresentationalStateTransfer，简称REST)的数据交互接口，即RESTfulAPI；其中，在步骤5中所述的动态模型，采用C#脚本语言编写；其中，在步骤6中所述的应用服务器为Tomcat应用服务器；其中，在步骤7中所述的智能优化算法为遗传算法(GeneticAlgorithm，简称GA)与粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization，简称PSO)，机器学习算法为支持向量机(SupportVectorMachine，简称SVM)。2CN114417706A说明书1/5页基于数字孪生技术的矿山破碎管控系统技术领域[0001]本发明属于智能制造、机器视觉与物联网技术领域，尤其是涉及一种基于数字孪生技术的矿山破碎管控系统。背景技术[0002]大型露天矿具有年产量大，开采成本高，分布范围广、管控难度大等特点，想要进一步提高产能效益，降低生产成本，须与时俱进，引进先进的数字科学技术，推动矿山向智能制造方向发展。[0003]而数字孪生是助力矿山数字化转型，快速有效提高管控能力的多学科融合技术