一种基于数字孪生的井场定位方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于数字孪生的井场定位方法和装置，所述方法包括：用于基于井场中的静态实体在真实空间的高精度定位信息和图像信息中的至少一种，确定所述静态实体在真实空间的位置与所述静态实体的数字孪生模型在数字孪生空间的位置的对应关系的静态定位步骤。该方法和装置可以建立井场相关物理实体在真实空间的位置与其数字孪生模型在数字孪生空间的位置的准确对应关系。空间的位置的准确对应关系。空间的位置的准确对应关系。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的井场定位方法和装置


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及一种基于数字孪生的井场定位方法和装置。

技术介绍

[0002]数字孪生(Digital Twin，DT)技术，是指利用现代信息技术，充分挖掘大数据资源，构建数字虚拟实体作为物理实体的“镜像”，从而帮助人们更好的对物理实体进行管控的技术。钻井采油的工作场地或矿井工作场地(以下统称为井场)存在严禁人员进入高危区域、非作业人员进入作业现场以及作业设备被临时移动等安全隐患，单纯靠人工消除或避开这些隐患存在不可控性，因此，将数字孪生技术引入井场以对井场作业进行指导，具有重要意义和广泛前景。
[0003]将数字孪生技术引入井场，面临的一大难题是建立井场物理实体(如作业人员、作业车辆和其他作业设备等)在真实空间的位置与其数字孪生模型在数字孪生空间的位置的准确对应关系，然而，目前的定位手段均不理想，亟需提供更为理想的定位方案。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种基于数字孪生的井场定位方法和装置，以建立井场物理实体在真实空间的位置与其数字孪生模型在数字孪生空间的位置的准确对应关系。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种基于数字孪生的井场定位方法，包括：
[0006]用于基于井场中的静态实体在真实空间的高精度定位信息和图像信息中的至少一种，确定所述静态实体在真实空间的位置与所述静态实体的数字孪生模型在数字孪生空间的位置的对应关系的静态定位步骤。
[0007]第二方面，本申请实施例还提供一种基于数字孪生的井场定位装置，包括：
[0008]静态定位模块，用于基于井场中的静态实体在真实空间的高精度定位信息和图像信息中的至少一种，确定所述静态实体在真实空间的位置与所述静态实体的数字孪生模型在数字孪生空间的位置的对应关系。
[0009]第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，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，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0010]第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0011]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案，在进行静态实体及其数字孪生模型的定位时采用了高精度定位装置和摄像头中的至少一种，因此，能够建立井场物理实体在真实空间的位置与其数字孪生模型在数字孪生空间的位置的准确对应关系。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0013]图1是本申请实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方法的技术构思示意图。
[0014]图2是本申请一个实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方法的流程示意图。
[0015]图3是本申请一实施例提供的静态定位步骤的原理示意图之一。
[0016]图4是本申请一实施例提供的静态定位步骤的原理示意图之二。
[0017]图5是本申请一实施例提供的静态定位步骤的原理示意图之三。
[0018]图6是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方法的流程示意图。
[0019]图7是本申请一实施例提供的动态定位步骤的详细流程示意图。
[0020]图8是本申请另一实施例提供的动态定位步骤的详细流程示意图。
[0021]图9是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方法的流程示意图。
[0022]图10是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方法的流程示意图。
[0023]图11是本申请一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位装置的结构示意图。
[0024]图12是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位装置的结构示意图。
[0025]图13是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位装置的结构示意图。
[0026]图14是本申请另一实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位装置的结构示意图。
[0027]图15是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0028]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0029]为了建立井场物理实体在真实空间的位置与其数字孪生模型在数字孪生空间的位置的准确对应关系，本申请实施例提供了一种基于数字孪生的井场定位方法和装置，该方法可由电子设备执行，或者，该方法可由安装在电子设备中的软件执行。其中，所述电子设备包括但不限于：智能手机、个人电脑(personal computer，PC)、笔记本电脑、平板电脑、电子阅读器、可穿戴设备等智能终端设备中的任一种。
[0030]首先，由于本申请实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方案，借助了高精度定位装置采集的位置数据和摄像头采集的图像数据中的至少一种，因此，需要在井场的
相应位置安装高精度定位装置和摄像头，例如，为了获得井场的鸟瞰图，当井场的形状为矩形时，可在井场的四个顶角各安装一个摄像头。需要说明的是，高精度定位装置和摄像头的安装位置和数量将在下面的具体定位方案中具体说明，此处暂不赘述。需要说明的是，本申请实施例中述及的高精度定位装置的定位精度可以在米级或厘米级。
[0031]其次，本申请实施例提供的井场定位方案是基于数字孪生技术的，因此，在实施本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的井场定位方案前，还需要构建井场中的相应物理实体的数字孪生模型，该物理实体可以包括静态实体，也可以包括动态实体，相应的，静态实体的数字孪生模型可称为静态模型，动态实体的数字孪生模型可称为动态模型。其中，静态实体是指井场作业中保持静态的设备，如停止的压裂车、管汇撬、储沙罐、储液罐等设备，动态实体是指井场作业过程中不定时移动的人及车辆等。物理实体的数字孪生模型是指物理实体的三维模型，物理实体与其数字孪生模型的尺寸比可以是1:1，当然也可以是其他比例。
[0032]再次，由于本申请实施例提供的一种基于数字孪生的井场定位方案涉及两个定位空间：真实空间和数字孪生空间，因此，会涉及到两个定位空间之间的坐标转换，为了便于说明，在本申请实施例中，两个定位空间均采用笛卡尔坐标系进行坐标表示(当然也可以采用其他坐标系)，且采用笛卡尔坐标系以后，可将地面作为xy平面，竖直于地面的轴作为z轴。确定好坐标系之后，可以计算出二者之间的坐标变换矩阵(也称为空间变换关系式)，确定坐标变换矩阵的方式属于现有技术，此处不做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的井场定位方法，其特征在于，所述方法包括：用于基于井场中的静态实体在真实空间的高精度定位信息和图像信息中的至少一种，确定所述静态实体在真实空间的位置与所述静态实体的数字孪生模型在数字孪生空间的位置的对应关系的静态定位步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：用于基于所述井场中的作业人员在真实空间的高精度定位信息，确定所述井场中的动态实体在真实空间的位置与所述动态实体的数字孪生模型在数字孪生空间的位置的对应关系的动态定位步骤，其中，所述动态实体包括作业车辆和所述作业人员中的至少一种。3.根据权利要求2所述的井场定位方法，其特征在于，所述方法还包括：用于基于目标识别模型和所述井场的图像，识别所述井场中的所述动态实体的视觉辅助识别步骤。4.根据权利要求2所述的井场定位方法，其特征在于，所述方法还包括：用于基于所述静态定位步骤的定位结果和所述动态定位步骤的定位结果中的至少一种进行井场作业指导的作业指导步骤。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述动态定位步骤具体包括：基于井场中的作业人员携带的高精度定位装置，获取所述作业人员在真实空间的高精度定位信息；基于所述作业人员在真实空间的高精度定位信息，确定所述作业人员在真实空间的位置，并对所述作业人员在真实空间的位置进行空间转换，得到所述作业人员在所述数字孪生空间的位置；当所述作业人员携带的高精度定位装置被设置为人车绑定定位模式时，在所述数字孪生空间中，确定以所述作业人员为中心的预设距离范围内是否存在第一作业车辆的数字孪生模型，若存在，在所述数字孪生空间将所述作业人员和所述第一作业车辆的数字孪生模型进行绑定，其中，绑定后，所述第一作业车辆的数字孪生模型在所述数字孪生空间的位置与所述作业人员在数字孪生空间的位置一致。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述动态定位步骤还包括：当所述作业人员携带的高精度定位装置被解除人车绑定定位模式时，将解除绑定时所述作业人员在所述数字孪生空间的位置和方向，分别确定为解除绑定后所述第一作业车辆在所述数字孪生空间的位置和方向。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静态定位步骤包括：通过高精度定位装置确定目标静态实体上的两个位置点在所述真实空间的坐标值，其中，所述目标静态实体是所述井场中的任一静态实体；基于所述真实空间和所述数字孪生空间之间的坐标变换矩阵，分别对所述目标静态实体上的两个位置点在所述真实空间的坐标值进行坐标转换，得到所述目标静态实体上的两个位置点在所述数字孪生空间的标准坐标值；将所述目标静态实体上的两个位置点在所述数字孪生空间的标准坐标值对应的位置点，确定为所述目标静态实体上的两个位置点在所述数字孪生空间的两个定位标准点。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述目标静态实体上的两个位置点分别记为第一位置点和第二位置点，所述目标静态实体上的两个位置点在所述数字孪生空间的两
个定位标准点对应记为第一标准定位点和第二标准定位点，其中，所述静态定位步骤还包括：在所述数字孪生空间中，将目标数字孪生模型上的所述第一位置点放置在所述第一标准定位点，得到所述目标数字孪生模型在所述数字孪生空间的第一定位点，并确定所述第一标准定位点和所述第二标准定位点相对于地面的角度差，其中，所述目标数字孪生模型为所述目标静态实体的数字孪生模型；以所述第一定位点为旋转中心，以笛卡尔坐标系中的Z轴为旋转轴，以所述角度差为起始角度，以预设旋转步长，将所述目标数字孪生模型顺时针和/或逆时针旋转N次，每旋转一次，确定所述目标数字孪生模型上的所述第二位置点与所述第二标准定位点之间的距离，得到N个距离；将所述N个距离中最小距离对应的所述目标数字孪生模型上的所述第二位置点所在位置，确定为所述目标数字孪生模型在所述数字孪生空间的第二定位点。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静态定位步骤包括：确定目标数字孪生模型上的两个位置点在所述数字孪生空间的坐标值，其中，所述目标数字孪生模型为所述井场中的目标静态实体的数字孪生模型，所述目标静态实体是所述井场中的任一静态实体；基于所述真实空间和所述数字孪生空间之间的坐标变换矩阵，分别对所述目标数字孪生模型上的两个位置点在所述数字孪生空间的坐标值进行坐标转换，得到所述目标数字孪生模型上的两个位置点在所述真实空间的标准坐标值；将所述目标数字孪生模型上的两个位置点在所述真实空间的标准坐标值对应的位置点，确定为所述目标数字孪生模型上的两个位置点在所述真实空间的两个定位标准点，并将两个高精度定位装置分别安装在所述两个标准定位点。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标数字孪生模型上的两个位置点分别记为第一位置点和第二位置点，所述目标数字孪生模型上的两个位置点在所述真实空间的两个定位标准点对应记为第一标准定位点和第二标准定位点，其中，所述静态定位步骤还包括：在所述真实空间中，将目标静态实体上的所述第一位置点放置在所述第一标准定位点，得到所述目标静态实体在所述真实空间的第一定位点，并确定所述第一标准定位点和所述第二标准定位点相对于地面的角度差；以所述第一定位点为旋转中心，以笛卡尔坐标系中的Z轴为旋转轴，以所述角度差为起始角度，以预设旋转步长，将所述目标静态实体顺时针和/或逆时针旋转N次，每旋转一次，确定所述目标数字孪生模型上的所述第二位置点与所述第二标准定位点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙明华，王宗文，杨浩，
申请(专利权)人：烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：