一种船舶设备数字孪生体建立方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种船舶设备数字孪生体建立方法及系统，涉及智能船舶技术领域，该方法运用Unity平台及插件，简化了船舶设备数字孪生体的创建，从之前繁琐的步骤简化为数据模型，数据通信，显示设备这三步，简化了船舶设备数字孪生体的建立，提高了船舶数字孪生体的创建效率，降低了人力成本。船舶数字孪生体建立之后，能模拟出船舶智能系统的实时运行状态，并且通过与船舶实时运行数据进行比对进而发现船舶中有运行异常的设备，便于工作人员管理与维修，大大提高了船舶运行的安全性并且降低维修成本。对智能船舶的发展起了很大作用。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶设备数字孪生体建立方法及系统
本专利技术涉及智能船舶
，特别是涉及一种船舶设备数字孪生体建立方法及系统。
技术介绍
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。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。智能船舶技术是指能够提升船舶在航行、管理、维护保养、货物运输等环节智能化水平的技术集合。作为航运大国，我国正在积极推动智能船舶技术的发展。2018年12月27日，我国工业和信息化部、交通运输部、国防科工局发布了《智能船舶发展行动计划(2019—2021年)》，该计划对我国智能船舶未来数年的发展做出了规划。2019年5月9日，交通运输部等7部门发布了《智能航运发展指导意见》对智能船舶的定义、分级标准、系统架构、技术体系和发展路线图等基础性和宏观战略性问题进行分析。因此，将数字孪生技术与智能船舶相结合也是大势所趋。目前国内外对产品数字孪生体的系统性研究成果较少，产品数字孪生体的实现主要分布在产品设计、工艺设计、产品制造、产品服务、产品报废回收等阶段，用于模拟、监控、诊断、预测和控制产品在现实环境中的形成过程和行为。尽管已经初步探索了数字孪生的相关应用，但数字孪生的关键技术在与智能制造生产系统相结合的技术研究方面尚不成熟。因此如何利用数字孪生思想，实现设备与模型的虚实交互，预测设备在生产运行阶段生命周期内的疲劳状态、运维状态已经成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种船舶设备数字孪生体建立方法及系统，运用Unity平台创建智能船舶设备的数字孪生体，该数字孪生体是充分利用从船舶运行过程中采集的数据，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。数字孪生体能模拟出船舶智能系统的实时运行状态，并且通过与船舶实时运行数据进行比对进而发现船舶中有运行异常的设备，便于工作人员管理与维修，大大提高了船舶运行的安全性并且降低维修成本。为此，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种船舶设备数字孪生体建立方法，所述方法包括：建立船舶设备的CAD模型；将所述CAD模型的模型数据通过PiXYZ转换到Unity平台，得到Unity驱动虚拟设备；物理设备PLC通过Unity平台的插件通信和定义行为，使PLC数据实时传输到所述Unity驱动虚拟设备；将包括实时数据的Unity驱动虚拟设备发布成船舶设备数字孪生体。进一步地，所述方法还包括：Unity驱动虚拟设备出命令，该命令通过所述Unity平台的插件发送给PLC以控制物理设备。进一步地，所述Unity平台的工业插件为PREspective工具。进一步地，物理设备PLC通过Unity平台的工业插件通信和定义行为，包括：定义组件、定义行为和数据通信。进一步地，将所述CAD模型的模型数据通过PiXYZ转换到Unity平台，包括：将所述CAD模型的模型数据在运行时刻通过PiXYZ转换到Unity平台。进一步地，所述方法还包括：通过PiXYZ进行模型优化和网络修复。本专利技术还提供了一种船舶设备数字孪生体建立系统，所述系统包括：CAD模型建立模块，用于建立船舶设备的CAD模型；模型转换模块，用于将CAD模型建立模块建立的所述CAD模型的模型数据通过PiXYZ转换到Unity平台，得到Unity驱动虚拟设备；通信模块，用于物理设备PLC通过Unity平台的插件通信和定义行为，使PLC数据实时传输到模型转换模块得到的Unity驱动虚拟设备；发布模块，用于将通信模块得到的包括实时数据的Unity驱动虚拟设备发布成船舶设备数字孪生体。本专利技术的优点和积极效果：本专利技术运用Unity平台及插件，简化了船舶设备数字孪生体的创建，从之前繁琐的步骤简化为数据模型，数据通信，显示设备这三步，简化了船舶设备数字孪生体的建立，提高了船舶数字孪生体的创建效率，降低了人力成本。船舶数字孪生体建立之后，能模拟出船舶智能系统的实时运行状态，并且通过与船舶实时运行数据进行比对进而发现船舶中有运行异常的设备，便于工作人员管理与维修，大大提高了船舶运行的安全性并且降低维修成本。对智能船舶的发展起了很大作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中实现数字孪生的流程图；图2为本专利技术实施例中模型数据导入流程图；图3为本专利技术实施例中一种船舶设备数字孪生体建立方法的流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。参见图1，其示出了现有技术中实现数字孪生的流程图。使用Unity平台来实现数字孪生，Unity是实时3D互动内容创作和运营平台。包括游戏开发、美术、建筑、汽车设计、影视在内的所有创作者，借助Unity将创意变成现实。Unity平台提供一整套完善的软件解决方案，可用于创作、运营和变现任何实时互动的2D和3D内容，支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实和虚拟现实设备。传统的方法是在数据服务和Unity平台之间进行通信。首先，加工设备配备了物联网设备，物联网将获取PLC数据并以JSON格式实时上传。其次，需要有一个接受服务，用来接收物联网上传的数据，这个服务可以是一个简单的接受数据后端服务。再次，Unity平台通过HTTP或Socket从服务器实时获取数据。最后，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶设备数字孪生体建立方法，其特征在于，所述方法包括：/n建立船舶设备的CAD模型；/n将所述CAD模型的模型数据通过PiXYZ转换到Unity平台，得到Unity驱动虚拟设备；/n物理设备PLC通过Unity平台的工业插件通信和定义行为，使PLC数据实时传输到所述Unity驱动虚拟设备；/n将包括实时数据的Unity驱动虚拟设备发布成船舶设备数字孪生体。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶设备数字孪生体建立方法，其特征在于，所述方法包括：
建立船舶设备的CAD模型；
将所述CAD模型的模型数据通过PiXYZ转换到Unity平台，得到Unity驱动虚拟设备；
物理设备PLC通过Unity平台的工业插件通信和定义行为，使PLC数据实时传输到所述Unity驱动虚拟设备；
将包括实时数据的Unity驱动虚拟设备发布成船舶设备数字孪生体。


2.根据权利要求1所述的一种船舶设备数字孪生体建立方法，其特征在于，还包括：Unity驱动虚拟设备出命令，该命令通过所述Unity平台的插件发送给PLC以控制物理设备。


3.根据权利要求1所述的一种船舶设备数字孪生体建立方法，其特征在于，所述Unity平台的工业插件为PREspective工具。


4.根据权利要求3所述的一种船舶设备数字孪生体建立方法，其特征在于，物理设备PLC通过Unity的插件通信和定义行为，包括：定义组件、定义行为和数据通信。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃文，尹衍楚，张鹏，姜兴家，杜太利，邹永久，段绪旭，孙培廷，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21