基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法和装置与流程

本申请涉及采煤实验室设备软件，尤其涉及基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法和装置。

背景技术：

1、目前实验室软件基于二维数据显示设备参数、实验参数和实验过程。设备结构和实验三维模型无法进行展示。专家对实验介绍，实验步骤和实验过程只能通过现场教学和文档的方式采进行培训讲解。

2、现场做一次实验需要花费巨大的精力，人力和物力。短则花费数天才能完成一次实验。长则需要花费近月才能完成一次实验。实验的准备阶段更是复杂。实验准备阶段需要耗费大量的人工和数据进行准备。实验部分数据不能实时展示，实验结束后需要庞大的数据进行分析。

3、目前，溃水溃沙实验室地质模型建模需要设计等高线数据进行3d手动建模。3d建模时间长，手动建模精准问题有待解决，模型材质需要手动设置。

4、现有软件不能将实验过程进行3d可视化，并将传感器数据和实验设备状态相结合，不能实时呈现三维模型的层级关系。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法，解决了现有方法无法将实验过程可视化、不能实时呈现三维模型的层级关系的技术问题，实现了溃水溃沙实验过程的可视化。

3、本申请的第二个目的在于提出一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化装置。

4、本申请的第三个目的在于提出一种计算机设备。

5、为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法，包括：将实验设备数字转换成三维模型，并根据三维模型构建设备模型库；按照实验步骤对设备模型库中的虚拟实验设备进行控制和操作，实现模拟开采；在进行模拟开采时按照实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实设备的状态，并将真实设备的状态实时映射到虚拟实验设备上；在实验完成后获取并存储实验数据。

6、本申请实施例的基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法，通过可视化技术、数字孪生技术，工控技术，把实验设备数字转换成三维模型，把等高线数据转换成为地质三

7、维模型，将传感器数据和三维模型相结合，从而重现实验过程，准确实现了实验过程的可5视化。

8、可选地，在本申请的一个实施例中，实验设备包括：实验箱、升降装置、称重系统、水源机构、溃水收纳系统，

9、在进行模拟开采前，还包括：

10、获取实验设备的设备参数；

11、0根据设备参数对实验设备进行展示。

12、可选地，在本申请的一个实施例中，模拟开采，包括：

13、按照设定的等高线数据自动生成三维地质模型，并将三维地质模型加载到虚拟实验箱内；

14、按照实验步骤对虚拟实验设备进行控制和操作，实现模拟开采。

15、5可选地，在本申请的一个实施例中，按照实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实

16、设备的状态，包括：

17、通过工控技术采集真实设备的传感器数据；

18、根据传感器数据通过工控协议控制真实设备进行开采，并通过工控协议读取开采时真实设备的状态。

19、0为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维

20、可视化装置，包括构建模块、模拟开采模块、真实开采模块、存储模块，其中，

21、构建模块，用于将实验设备数字转换成三维模型，并根据三维模型构建设备模型库；模拟开采模块，用于按照实验步骤对设备模型库中的虚拟实验设备进行控制和操作，实现模拟开采；

22、5真实开采模块，用于在进行模拟开采时按照实验步骤控制真实设备进行开采，获取真

23、实设备的状态，并将真实设备的状态实时映射到虚拟实验设备上；

24、存储模块，用于在实验完成后获取并存储实验数据。

25、可选地，在本申请的一个实施例中，实验设备包括：实验箱、升降装置、称重系统、水源机构、溃水收纳系统，

26、0还包括展示模块，具体用于：

27、获取实验设备的设备参数；

28、根据设备参数对实验设备进行展示。

29、可选地，在本申请的一个实施例中，模拟开采，包括：

30、按照设定的等高线数据自动生成三维地质模型，并将三维地质模型加载到虚拟实验箱内；

31、按照实验步骤对虚拟实验设备进行控制和操作，实现模拟开采。

32、可选地，在本申请的一个实施例中，按照实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实设备的状态，包括：

33、通过工控技术采集真实设备的传感器数据；

34、根据传感器数据通过工控协议控制真实设备进行开采，并通过工控协议读取开采时真实设备的状态。

35、为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括：处理器；用于存储所述处理器计算机程序的存储器，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法。

36、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验设备包括：实验箱、升降装置、称重系统、水源机构、溃水收纳系统，

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述模拟开采，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实设备的状态，包括：

5.一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化装置，其特征在于，包括构建模块、模拟开采模块、真实开采模块、存储模块，其中，

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述实验设备包括：实验箱、升降装置、称重系统、水源机构、溃水收纳系统，

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模拟开采，包括：

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述按照所述实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实设备的状态，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一所述的方法。

技术总结
本申请提出了一种基于数字孪生的溃水溃沙实验三维可视化方法，涉及采煤实验室设备软件技术领域，其中，该方法包括：将实验设备数字转换成三维模型，并根据三维模型构建设备模型库；按照实验步骤对设备模型库中的虚拟实验设备进行控制和操作，实现模拟开采；在进行模拟开采时按照实验步骤控制真实设备进行开采，获取真实设备的状态，并将真实设备的状态实时映射到虚拟实验设备上；在实验完成后获取并存储实验数据。采用上述方案的本发明实现了溃水溃沙实验过程的可视化。

技术研发人员：龚青,张旭,汪晓倩,常晨旭,刘洋,黄克瑞
受保护的技术使用者：中煤科工集团信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13