一种数字孪生全要素仿真模拟系统的制作方法

1.本发明涉及数字孪生技术领域，具体为一种数字孪生全要素仿真模拟系统。


背景技术：

2.数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，可以对物理实体提供数据分析、状态预测等功能，辅助物理设备进行行为优化和决策，其中数字孪生体是数据空间对物理空间的物理实体进行的映射，具备对物理实体进行时域上的回溯、趋势上的预测、信息的融合等功能，数字孪生会被较好的应用在工厂设备的监测上。
3.现有技术的数字孪生仿真系统，主要依靠三维建模的方式实现对实体设备的数字化建模，然后利用利用设备各结构处的各种传感器配合运行历史等，完成模拟映射，实现对实体设备的动态仿真，然而设备在工作的过程中，有较多的具体参数无法通过传感器直接获取，仅依靠传感器无法准确的分析并预测未来实体设备的运行状态，不能够准确的对设备运行时可能存在的高负荷故障进行预测并预警。因此，我们提出一种数字孪生全要素仿真模拟系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种数字孪生全要素仿真模拟系统，通过设置平面摄像头和红外摄像头对设备工作时的实时画面和实时温度分布进行监测，并利用对比处理模块将热量分布状态融入至平面画面中，然后可以利用监测分析模块，对图像表面和热量分布变化进行分析，同时对照设备传感器参数和历史运行数据，能够准确的对设备未来运行时可能存在的高负荷故障进行预测并预警，解决了背景技术中所提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数字孪生全要素仿真模拟系统，包括中央服务器、互联网、监测分析模块、建模系统、平面摄像头和红外摄像头；所述互联网设置在中央服务器的前端，且互联网通过防滑墙与中央服务器连接，且互联网的输出端与防火墙的输入端连接，防火墙的输出端与中央服务器的输入端连接；所述平面摄像头和红外摄像头均设置在处理器的前端，平面摄像头的输出端上连接有数据采集模块，且数据采集模块的输出端上连接有对比处理模块，所述红外摄像头的输出端上连接有热成像模块，热成像模块的输出端与对比处理模块的输入端连接，对比处理模块的输出端与中央服务器的输入端连接；所述监测分析模块设置在中央服务器的后端，且中央服务器的输出端与监测分析模块的输入端连接，所述监测分析模块的输出端上连接有视频处理模块，且视频处理模块的输出端上连接有视频输出模块，视频输出模块的后端连接有显示器，且视频输出模块的输出端与显示器的输入端连接；所述建模系统设置在中央服务器的前端，且建模系统的前端设置有三维摄像头，三维摄像头的输出端与建模系统的输入端连接，建模系统的输出端与中央服务器的输入端连接。
6.作为本发明的一种优选实施方式，所述中央服务器由主服务器和备用服务器组成，且主服务器和备用服务器相互连接。
7.作为本发明的一种优选实施方式，所述监测分析模块的输出端上连接有报警系统，且报警系统为声光报警装置。
8.作为本发明的一种优选实施方式，所述中央服务器的前端连接有数据库，且数据库的输出输入端与中央服务器的输入输出端连接。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述视频输出模块和显示器均设置有多个，且显示器的数量与视频输出模块的数量相同。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述主服务器和备用服务器均由计算机组成，且计算机设置有多个。
11.作为本发明的一种优选实施方式，所述三维摄像头、平面摄像头和红外摄像头均设置有多个，且平面摄像头和红外摄像头成组的安装配对。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述三维摄像头、平面摄像头和红外摄像头均通过稳定支架安装在机械设备的框架上。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
14.1.本发明的数字孪生全要素仿真模拟系统，通过设置平面摄像头和红外摄像头对设备工作时的实时画面和实时温度分布进行监测，并利用对比处理模块将热量分布状态融入至平面画面中，然后可以利用监测分析模块，对图像表面和热量分布变化进行分析，同时对照设备传感器参数和历史运行数据，能够准确的对设备未来运行时可能存在的高负荷故障进行预测并预警。
15.2.本发明的数字孪生全要素仿真模拟系统，通过使中央服务器由主服务器和备用服务器组成，且主服务器和备用服务器相互连接，在整个系统运行的过程中，主服务器处于工作状态，当主服务器存在故障时，可以切换至备用服务器，保证系统的稳定运行状态。
16.3.本发明的数字孪生全要素仿真模拟系统，通过使监测分析模块的输出端上连接有报警系统，且报警系统为声光报警装置，在监测分析模块分析得出设备未来可能存在高负荷故障时，能够及时通过报警系统向外发出警报，以便于及时知晓而减少损失。
17.4.本发明的数字孪生全要素仿真模拟系统，通过使中央服务器的前端连接有数据库，且数据库的输出输入端与中央服务器的输入输出端连接，在利用监测分析模块对数据进行分析预测时，可以利用数据库进行对比获取更精确的预测结构，同时可以存入分析数据用于扩大数据库。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
19.图1为本发明数字孪生全要素仿真模拟系统的整体结构示意图；
20.图2为本发明数字孪生全要素仿真模拟系统的中央服务器结构示意图。
21.图中：1、中央服务器；2、三维摄像头；3、建模系统；4、报警系统；5、监测分析模块；6、视频处理模块；7、视频输出模块；8、显示器；9、数据库；10、防火墙；11、互联网；12、对比处理模块；13、平面摄像头；14、数据采集模块；15、红外摄像头；16、热成像模块；17、主服务器；
18、备用服务器。
具体实施方式
22.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种数字孪生全要素仿真模拟系统，包括中央服务器1、互联网11、监测分析模块5、建模系统3、平面摄像头13和红外摄像头15；所述互联网11设置在中央服务器1的前端，且互联网11通过防滑墙与中央服务器1连接，且互联网11的输出端与防火墙10的输入端连接，防火墙10的输出端与中央服务器1的输入端连接；
23.所述平面摄像头13和红外摄像头15均设置在处理器的前端，平面摄像头13的输出端上连接有数据采集模块14，且数据采集模块14的输出端上连接有对比处理模块12，所述红外摄像头15的输出端上连接有热成像模块16，热成像模块16的输出端与对比处理模块12的输入端连接，对比处理模块12的输出端与中央服务器1的输入端连接；
24.所述监测分析模块5设置在中央服务器1的后端，且中央服务器1的输出端与监测分析模块5的输入端连接，所述监测分析模块5的输出端上连接有视频处理模块6，且视频处理模块6的输出端上连接有视频输出模块7，视频输出模块7的后端连接有显示器8，且视频输出模块7的输出端与显示器8的输入端连接；
25.所述建模系统3设置在中央服务器1的前端，且建模系统3的前端设置有三维摄像头2，三维摄像头2的输出端与建模系统3的输入端连接，建模系统3的输出端与中央服务器1的输入端连接。
26.本实施例中(请参阅图1和图2)通过设置平面摄像头13和红外摄像头15对设备工作时的实时画面和实时温度分布进行监测，并利用对比处理模块12将热量分布状态融入至平面画面中，然后可以利用监测分析模块5，对图像表面和热量分布变化进行分析，同时对照设备传感器参数和历史运行数据，能够准确的对设备未来运行时可能存在的高负荷故障进行预测并预警。
27.在一个可选的实施例中，所述中央服务器1由主服务器17和备用服务器18组成，且主服务器17和备用服务器18相互连接，本实施例中(请参阅图2)通过使中央服务器1由主服务器17和备用服务器18组成，且主服务器17和备用服务器18相互连接，在整个系统运行的过程中，主服务器17处于工作状态，当主服务器17存在故障时，可以切换至备用服务器18，保证系统的稳定运行状态。
28.在一个可选的实施例中，所述监测分析模块5的输出端上连接有报警系统4，且报警系统4为声光报警装置，本实施例中(请参阅图1)通过使监测分析模块5的输出端上连接有报警系统4，且报警系统4为声光报警装置，在监测分析模块5分析得出设备未来可能存在高负荷故障时，能够及时通过报警系统4向外发出警报，以便于及时知晓而减少损失。
29.在一个可选的实施例中，所述中央服务器1的前端连接有数据库9，且数据库9的输出输入端与中央服务器1的输入输出端连接，本实施例中(请参阅图1)通过使中央服务器1的前端连接有数据库9，且数据库9的输出输入端与中央服务器1的输入输出端连接，在利用监测分析模块5对数据进行分析预测时，可以利用数据库9进行对比获取更精确的预测结构，同时可以存入分析数据用于扩大数据库9。
30.在一个可选的实施例中，所述视频输出模块7和显示器8均设置有多个，且显示器8
的数量与视频输出模块7的数量相同，本实施例中(请参阅图1)通过多个显示器8的设置，能够显示多组映射仿真内容和详细处的放大图，获取详细的模拟数据。
31.在一个可选的实施例中，所述主服务器17和备用服务器18均由计算机组成，且计算机设置有多个，本实施例中(请参阅图1)通过多个计算机的组合，用于提高主服务器17和备用服务器18的运算能力。
32.在一个可选的实施例中，所述三维摄像头2、平面摄像头13和红外摄像头15均设置有多个，且平面摄像头13和红外摄像头15成组的安装配对，本实施例中(请参阅图1)通过多个三维摄像头2、平面摄像头13和红外摄像头15，可以更加全面、精确的获取到映射数据。
33.在一个可选的实施例中，所述三维摄像头2、平面摄像头13和红外摄像头15均通过稳定支架安装在机械设备的框架上，本实施例中(请参阅图1)通过稳定支架实现对三维摄像头2、平面摄像头13和红外摄像头15的稳定安装，减少设备运行时对三维摄像头2、平面摄像头13和红外摄像头15的影响。
34.工作时，通过三维摄像头2对机械设备进行拍摄，然后通过建模系统3的处理和分析，配合设备的传感器更新并结构历史数据，完成映射从而反映设备运行状态，同时平面摄像头13和红外摄像头15分别拍摄设备传动受力结构处的图像以及热量分布图像，分别经过数据采集模块14和热成像模块16完成数据的处理，并经过对比处理模块12实现二者的融合形成包括有热量分布的平面图像，然后将其数据同样的融入至映射中，之后通过监测分析模块5，利用数据库9内的数据和来自互联网11的数据，对映射内存在的各传感器数据和热量分布图像以及平面图像进行分析，配合历史运行数据，预测获取比较准确的未来运行状态和传动结构处的受力状态，然后经过视频处理模块6处理形成图像数据，经过视频输出模块7后，直接由显示器8将分析数据显示出，完成全要素的仿真模拟，给管理人员提供可信的参战和预警，而在监测分析模块5分析得出设备未来可能存在高负荷故障时，能够及时通过报警系统4向外发出警报，以便于及时知晓而减少损失。