电厂系统的数字孪生系统的制作方法

本发明涉及电厂系统，具体为电厂系统的数字孪生系统。

背景技术：

1、数字孪生技术的核心理念为建设数字世界，通过复制数字化模型，引导矫正真实世界的工艺、管理、技术的偏差，其基本构成为物理空间实体、虚拟空间的三维模型、物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口，数字孪生系统作为一种利用数字化技术创建实体物理系统的虚拟模型的系统，这种系统结合了物理世界和数字世界，可以用于模拟、分析和优化现实世界中的各种系统和过程，数字孪生系统可以帮助实体系统的监测、维护和改进，同时也为决策制定提供支持，所以这种系统在工业生产、城市规划、物流管理等领域具有广泛的应用前景。

2、目前传统的数字孪生系统在电厂使用时，种类繁多，操作复杂，灵活性较差，在电厂设备更换或调整时，需要再次定制其系统，增加了成本，而且其现有孪生系统，还存在安全性较低，其可视化管理效果较差，所以需要一种更加先进的电厂系统的数字孪生系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了电厂系统的数字孪生系统，具备安全性高、实时采集信息三维扫描和图像拍摄、直观展示、可视化分析、自助建模和数据云储存备份等优点，解决了操作复杂、灵活性较差、成本较高、安全性较低和可视化管理效果较差的问题。

2、为实现上述安全性高、实时采集信息三维扫描和图像拍摄、直观展示、可视化分析、自助建模和数据云储存备份目的，本发明提供如下技术方案：电厂系统的数字孪生系统，包括安全警报系统模块、三维图像采集模块、设备运行孪生系统模块、通信及网络模块、建模模块、数据储存及处理模块、三维显示终端和控制操作及管理模块；

3、所述安全警报系统模块，用于获取安全监测数据，并将其传送至所述数据储存及处理模块，然后根据所述数据储存及处理模块处理情况发出警报；

4、所述三维图像采集模块，通过使用采集设备来对电厂内部实际现场和设备进行三维扫描和图像拍摄等数据采集；

5、所述设备运行孪生系统模块，用于模拟和优化电厂内部设备运行状态和后期日常维护检查；

6、所述建模模块，用于对所述三维图像采集模块采集的数据进行三维建模，并将其建立的模型传输到所述数据储存及处理模块；

7、所述数据储存及处理模块，用于对所述三维图像采集模块采集的数据、所述建模模块创建的模型和所述控制操作模块的操作指示进行数据储存记录和处理；

8、所述三维显示终端，用于给操作人员显示三维的数字成像模型和具体安全监控数据，来实现可视化分析；

9、所述控制操作及管理模块，用于操作人员操作控制三维采集、建模、显示、安全监控数据人工处理和对操作人员进行授权管理控制。

10、优选的，所述安全警报系统模块包括内置传感器的安全帽或工作服，安装在固定设备上的固定监控传感模块、固定在移动设备上的移动传感模块、固定在垃圾处理设备的填充传感器及压力传感器和多组监控摄像头，所述监测数据包括人员监测数据、固定设备监测数据、移动设备监测数据、废物监测数据和视觉监控数据。

11、优选的，所述固定监控传感模块包括温度传感器、压力传感器和振动传感器，用于监测固定设备的运行状态和环境参数；所述移动传感模块包括加速度计、陀螺仪和gps，用于监测移动设备的位置、运动状态和环境条件等信息，所述安全警报系统模块还包括声光报警装置和发声装置，来进行声光警报和语音警报指示。

12、优选的，所述设备运行孪生系统模块包括燃烧数字孪生系统、汽水数字孪生系统、发电数字孪生系统和辅助数字孪生系统；

13、所述燃烧数字孪生系统，用于模拟及优化燃料燃烧特性、燃烧稳定性和烟气排放等燃烧过程；

14、所述汽水数字孪生系统，用于模拟及优化汽轮机、锅炉和冷凝器等汽水循环系统的运行状态和效率；

15、所述发电数字孪生系统，用于模拟发电机组、变压器和开关设备等发电系统的运行和维护；

16、所述辅助数字孪生系统，用于模拟及优化给水系统、除尘系统和冷却系统等辅助系统。

17、优选的，所述三维图像采集模块包括激光扫描仪器、结构光投影仪器、多摄像模组、带有专门的传感器和摄像头的智能手机或平板设备，来利用所述激光扫描仪器扫描物体表面，通过测量激光束的反射来获取物体表面的三维坐标信息，使用所述结构光投影仪器投射特殊编码的光斑到物体表面，再通过相机捕捉光斑的形状和位置，从而获取物体表面的三维信息，通过所述多摄像模组同时拍摄物体，然后传送到所述建模模块通过利用图像处理和计算机视觉技术来重建物体的三维模型，而带有专门的传感器和摄像头的所述智能手机或平板设备可使用特定的应用程序来进行简单的三维图像采集。

18、优选的，所述三维显示终端可采用三维显示器、虚拟现实头显设备、立体投影仪、3d手机或平板，而所述控制操作及管理模块即采用配套所述三维显示终端的鼠标、键盘或遥控器等操作设备和授权管理装置。

19、优选的，所述所述授权管理装置可批量导入控制人员权限模块，用于对操作人员进行逐级权限管理，包括数据采集操作人员和控制人员的操作数据和控制项目，设定每一级授权人员的控制权限内容。

20、优选的，所述通信及网络模块采用5g基站天线、基带设备和射频设备加上室内小型基站和信号中继器，用于提供5g网络覆盖和通信服务，其中所述室内小型基站和信号中继器用于增强电厂室内的5g网络覆盖和容量。

21、优选的，所述通信及网络模块还包括电厂区域网搭建设备，来将电厂这个局域范围内建立一个局域网，用于连接电厂内部的设备和资源，提供内部独立的通信和数据共享，保证电厂网络通信的安全和可靠。

22、优选的，所述数据储存及处理模块还包括云端储存模块，来将其内部数据进行上传云端进行备份，有效保证数据的安全性，帮助控制人员轻松地存储、管理和共享数据，同时提供了数据备份和远程访问的便利性。

23、与现有技术相比，本发明提供了电厂系统的数字孪生系统，具备以下有益效果：

24、该电厂系统的数字孪生系统，通过安全警报系统模块的设置，能够实时获取安全监测数据并发出警报，有助于提高电厂的安全性和应急响应能力，有效预防事故，通过利用三维图像采集模块的设置，可以对电厂内部实际现场和设备进行三维扫描和图像拍摄，提供真实和全面的数据支持，来适用于不同电厂情况，同时当电厂设备转移或更换时，也直接对应其改变的现场和设备进行再次进行三维图像采集，有效防止反复定制系统而造成的成本增加。

25、2、该电厂系统的数字孪生系统，同时通过结合设备运行孪生系统模块的设置，能够模拟和优化电厂内部设备的运行状态和后期日常维护检查，有助于减少故障和提高设备寿命，可提高设备的效率和可靠性，通过通信及网络模块中5g通信的应用和电厂这个局域范围内建立一个局域网，用于连接电厂内部的设备和资源，提供内部独立的通信和数据共享，保证电厂网络通信的安全和可靠。

26、3、该电厂系统的数字孪生系统，通过数据储存及处理模块能够对采集的数据、建模模块创建的模型和控制操作模块的操作指示进行数据储存记录和处理，为后续分析和决策提供支持，同时还采用云储存备份的功能，有效保证数据的安全性，还具备远程访问的便利性，通过三维显示终端的设置，能够给操作人员显示三维的数字成像模型和具体安全监控数据，来实现可视化分析，提供直观的信息展示和可视化分析，通过控制操作及管理模块的设置，来能够对三维采集、建模、显示、安全监控数据进行操作控制和人员授权管理，提高了该系统的可控性和安全性。