基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统技术方案

本申请公开了基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，包括静态三维模型构建模块、数据采集模块、服务平台模块、模型库管理模块、三维模型动态化模块、数字孪生模型模块、消息订阅与推送模块、故障报警模块和历史回溯模块和AGV系统模块。本申请具有高效性、实时性和保真性，有利于增强企业的竞争力。有利于增强企业的竞争力。有利于增强企业的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统


[0001]本申请属于智慧物流
，具体涉及基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统。

技术介绍

[0002]在工业互联网的大背景下，制造业的转型升级已迫在眉睫。企业竞争日趋激烈，产品智能化和制造业服务化的形成给传统制造企业带来越来越大的竞争压力，同时，产品的复杂性和生产管理的难度也给制造企业造成了很大的困惑。
[0003]新基建的政策浪潮下，传统制造业都渴望通过工业互联网技术实现转型及利润和市场的增长，构建工厂数字孪生技术场景上仍存在巨大挑战。特别是解决工厂或产线建模问题和基于数字孪生的预测分析模型，建模工作量大、周期长，不易扩展，工厂中数据分析的维度比较广，涉及环节也很多，数据采集和建模的难度比较大，以至于建模分析过程很难。目前整体市场上，大部分数字孪生系统画面质感也远远达不到高水准的拟真，仿真需求。
[0004]因此，利用三维可视化技术生成与工厂场景完全吻合的三维虚拟场景，随时监控厂间物流设备状态，及时发现异常故障，实现对工厂空间的有效管控，提高管理者监管效能至关重要。

技术实现思路

[0005]本申请提出了基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，利用数字孪生模型实现对工厂场景的高度仿真，实现对工厂物流设备状态的实时监控，完成对设备的数据采集、风险预测、历史回溯、故障定位和警报抢修。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0007]基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，包括静态三维模型构建模块、数据采集模块、服务平台模块、模型库管理模块、三维模型动态化模块、数字孪生模型模块、消息订阅与推送模块、故障报警模块、历史回溯模块和AGV系统模块；
[0008]所述静态三维模型构建模块用于建立厂区内物理实体设备以及场景的静态三维模型；
[0009]所述数据采集模块用于采集、统计、并推送所述物理实体设备的数据；
[0010]所述服务平台模块用于传输、整合、处理、并存储所述物理实体设备的数据；
[0011]所述模型库管理模块，用于实现对所述静态三维模型的管理；
[0012]所述三维模型动态化模块用于实现智慧工厂厂间物流过程的动态建模以及动态展示，得到动态三维模型；
[0013]所述数字孪生模型模块用于基于所述静态三维模型和所述动态三维模型，构建数字孪生模型，基于所述数字孪生模型获得所述物理实体设备的物流状态信息；
[0014]所述消息订阅与推送模块用于订阅、判断和推送所述物理实体设备的物流状态信
息；
[0015]所述故障报警模块用于基于所述物理实体设备的物流状态信息实现对所述物理实体设备的故障警报；
[0016]所述历史回溯模块用于查看各所述物理实体设备的物流状态信息，以及整体运行情况，以及调查系统异常情况原因；
[0017]所述AGV系统模块用于控制所述物理实体设备；
[0018]优选的，所述静态三维模型构建模块包括顺次相连的CAD制图单元、Maya建模单元和3D引擎单元；所述CAD制图单元用于基于物流设备部件以及仓库场景的照片绘制CAD图；所述Maya建模单元用于基于所述物流设备部件以及仓库场景的照片和绘制的所述CAD图建立所述物理实体设备以及场景的静态三维模型；所述3D引擎单元用于渲染所述静态三维模型；
[0019]优选的，所述数据采集模块包括数据采集设备单元和数据终端单元；所述数据采集设备单元用于采集站口、主机、SLV、AGV和升降机的设备数据；所述数据终端单元用于基于所述数据采集设备单元采集的设备数据，统计库位状态数据，并将统计的所述库位状态数据作为单独的主题推送至所述服务平台模块；
[0020]优选的，所述服务平台模块包括第一MQTT服务器单元和业务服务单元；所述第一MQTT服务器单元用于接收所述数据终端单元推送的所述库位状态数据；所述业务服务单元用于从所述第一MQTT服务器单元获取、整合、处理和储存所述库位状态数据；
[0021]优选的，所述模型库管理模块包括三维可视化信息平台单元和信息添加单元；所述三维可视化信息平台单元用于构建模型库,并对构建的所述模型库进行管理和分类；所述信息添加单元用于为所述模型库添加部件信息以实现对所述模型库部件模型的浏览、调用以及信息查询；
[0022]优选的，所述三维模型动态化模块包括第一数字孪生模型单元、数据驱动单元和UE4引擎单元；所述第一数字孪生模型单元用于从所述服务平台模块获取信息，实现智慧工厂厂间物流过程的动态建模；所述数据驱动单元用于驱动所述静态三维模型；所述UE4引擎单元用于对所述静态三维模型进行实时渲染，实现动态光源展示、昼夜交替、设备部件状态和位置动态显示，得到所述动态三维模型；
[0023]优选的，所述消息订阅与推送模块包括客户端单元、第二数字孪生模型单元、服务端单元和数据服务单元；所述第二数字孪生模型单元用于提供所述物理实体设备的物流状态信息；所述客户端单元基于所述第二数字孪生模型单元获取所述物理实体设备物流状态信息，并将查看所述物理实体设备的物流状态信息的请求以及物流设备号发送至服务端单元，实现消息订阅；所述服务端单元用于接收客户端单元发送的查看所述物理实体设备的物流状态信息请求以及所述物流设备号，创建物流设备消息队列,向所述客户端单元返回信息；所述数据服务单元用于判断所述服务端单元向客户端单元返回的信息是否符合推送规则。
[0024]优选的，所述故障报警模块包括第二MQTT服务器单元和后台远程管理服务器单元；所述第二MQTT服务器单元用于存储所述物理实体设备的物流信息，并将故障信息发送至所述后台远程管理服务器单元；所述后台远程管理服务器单元用于接收所述故障信息并发出警报；
[0025]优选的，所述历史回溯模块包括提交回溯请求单元和第三数字孪生模型单元；所述提交回溯请求单元用于选择要回溯的历史时间段并向所述第三数字孪生单元提交回溯请求；所述第三数字孪生单元基于所述回溯请求向所述服务平台模块请求数据，用于查所述物理实体设备的物流状态信息，以及整体运行情况，以及得到系统异常情况原因。
[0026]优选的，所述AGV系统模块包括AGV路径规划单元和AGV路径避障算法单元；所述AGV路径规划单元基于遗传算法搭建栅格模型；所述AGV路径避障算法单元用于基于遗传算法与VFH避障算法相结合的方法，用于确认AGV小车导引最优路径。
[0027]本申请的有益效果为：相较于现有的技术，本系统基于数字孪生技术、三维可视化技术、数据服务技术系统，打通数据通道，可以实现厂区的物流工厂运行过程可视化与数据服务。实现实时查看工厂环境、物流过程状态、异常情况，对运行的设备状态数据进行监视、分析推理运行参数，实现决策功能，有助于及时规避故障。具有高效性、实时性、保真性。高效性体现在静态三维模型的建立，AGV路径优化；实时性体现在数据采集与消息订阅推送；保真性体现在三维模型动态化渲染。本申请具有广阔的推广本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，其特征在于，包括静态三维模型构建模块、数据采集模块、服务平台模块、模型库管理模块、三维模型动态化模块、数字孪生模型模块、消息订阅与推送模块、故障报警模块、历史回溯模块和AGV系统模块；所述静态三维模型构建模块用于建立厂区内物理实体设备以及场景的静态三维模型；所述数据采集模块用于采集、统计、并推送所述物理实体设备的数据；所述服务平台模块用于传输、整合、处理、并存储所述物理实体设备的数据；所述模型库管理模块，用于实现对所述静态三维模型的管理；所述三维模型动态化模块用于实现智慧工厂厂间物流过程的动态建模以及动态展示，得到动态三维模型；所述数字孪生模型模块用于基于所述静态三维模型和所述动态三维模型，构建数字孪生模型，基于所述数字孪生模型获得所述物理实体设备的物流状态信息；所述消息订阅与推送模块用于订阅、判断和推送所述物理实体设备的物流状态信息；所述故障报警模块用于基于所述物理实体设备的物流状态信息实现对所述物理实体设备的故障警报；所述历史回溯模块用于查看所述物理实体设备的物流状态信息，以及整体运行情况，以及得到系统异常情况原因；所述AGV系统模块用于控制所述物理实体设备。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，其特征在于，所述静态三维模型构建模块包括顺次相连的CAD制图单元、Maya建模单元和3D引擎单元；所述CAD制图单元用于基于物流设备部件以及仓库场景的照片绘制CAD图；所述Maya建模单元用于基于所述物流设备部件以及仓库场景的照片和绘制的所述CAD图建立所述物理实体设备以及场景的三维实体模型；所述3D引擎单元用于渲染所述静态三维模型。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，其特征在于，所述数据采集模块包括数据采集设备单元和数据终端单元；所述数据采集设备单元用于采集站口、主机、SLV、AGV和升降机的设备数据；所述数据终端单元用于基于所述数据采集设备单元采集的设备数据，统计库位状态数据，并将统计的所述库位状态数据作为单独的主题推送至所述服务平台模块。4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，其特征在于，所述服务平台模块包括第一MQTT服务器单元和业务服务单元；所述第一MQTT服务器单元用于接收所述数据终端单元推送的所述库位状态数据；所述业务服务单元用于从所述第一MQTT服务器单元获取、整合、处理和储存所述库位状态数据。5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智慧物流工厂可视化与数据服务技术系统，其特征在于，
所述模型库管理模块包括三维可视化信息平台单元和信息添加单元；...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡培，王路路，韩焕，
申请(专利权)人：盟立自动化科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：