一种工业生产可视化监控方法技术

本发明专利技术涉及工业化数字监控领域，具体是一种工业生产可视化监控方法，其具体步骤如下：S1、数据采集；S2、数据传输；S3、仿真呈现；S4、实时监控；本发明专利技术使用数字孪生技术实现工业生产的可视化监控，通过前期的三维建模与生产状态下的关键生产数据传输实现可视化监控，需要实时传输的数据量极小；由于使用了关键运动数据进行实时传输，因此只通过一次数据采集即可同时实现可视化监控功能与生产状态的量化功能。时实现可视化监控功能与生产状态的量化功能。时实现可视化监控功能与生产状态的量化功能。

【技术实现步骤摘要】
一种工业生产可视化监控方法


[0001]本专利技术涉及工业化数字监控领域，具体是一种工业生产可视化监控方法。

技术介绍

[0002]现有的对于工业生产的可视化监控方法多用摄像机等光学设备实时采集工业生产的图像数据并进行传输实现远程监控，对于需要量化监控的场景，则需要单独设计数据采集系统或结合机器视觉等技术采集生产过程的量化数据，现有技术由于需要传输影像数据，其数据传输量大，保存监控数据的硬件成本高，同时对生产状态数据的量化监控会提高系统的软硬件复杂度。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出一种工业生产可视化监控方法。
[0004]一种工业生产可视化监控方法，其具体步骤如下：
[0005]S1、数据采集：使用相应的传感器获取需要的场景信息并进行传感器信号的解析和初步包装；
[0006]S2、数据传输：对传感器数据进行包装，而后通过相应的通信协议将数据传输给服务器；
[0007]S3、仿真呈现：
[0008]a、对于服务器端的数据，采用OPC UA协议进行传输；
[0009]b、仿真呈现环节具有监控场景的所有相关实体模型，基于数字孪生技术建立一个与现实场景规则相同或近似的虚拟场景；
[0010]c、在使用传感器获取现实场景的扰动信号之后，将信号作为输入信号输入到虚拟场景中，在虚拟场景中的模型在接收到输入后按照预设的规则进行响应；
[0011]d、在获取了代码化的数据之后，将其与场景模型按照约束规则进行融合，而后将仿真的结果进行数字化；
[0012]e、在上一步骤生成了可以驱动仿真场景的数据之后，将其传输给客户端即用户进行实时监控的设备；
[0013]S4、实时监控：针对不同使用场景下的实时监控客户端，包含了两种监控数据传输方式：
[0014]a、对于实时计算能力较差而数据传输状态较好的设备，由服务器端的设备实现监控数据的可视化任务，而后直接传输渲染影像给客户端；
[0015]b、在通信效率不足以支持渲染图片的传输或有其他限制的使用场景时，可以通过预先在监控客户端安装简化后的仿真呈现软件的方式，使得服务器端传输很少的数据即可在客户端通过运算实现实时监控。
[0016]所述的步骤S1中，传感器包括需要获取设备信息、物质流信息、能量流信息类的传感器。
[0017]所述的传感器包括位移传感器、红外光传感器、压力传感器类。
[0018]所述的步骤S2中，对数据进行包装，指初始信号采集与处理，这一步骤使用PLC进行。
[0019]所述的步骤S2中传感器采集到的数据为模拟信号，PLC获取到了这些信号之后需要首先将其转换为数字信号，这一步骤的实现依赖PLC内置的模拟量转换为数字量的功能。
[0020]所述的步骤S3的a中采用OPC UA协议进行传输是由于OPC UA协议支持跨平台数据传输，有利于实现在不同平台的客户端进行实时监控，同时在这一环节需要对传输来的数据进行深度的处理。
[0021]所述的步骤S3的a中的传输具体包括数据的分类、打包以及代码化类以方便数据与模型的融合。
[0022]所述的步骤S3的d中代码化的数据与场景模型按照约束规则进行融合能够实现数据驱动、规则限制的模型运动状态。
[0023]所述的步骤S3的d中数字化后具体表现为模型约束的消解及准确无误的运动数据生成。
[0024]所述的步骤S3的e中，仿真呈现环节作为上一环节的客户端的同时，也是下一个环节的服务器端。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术使用数字孪生技术实现工业生产的可视化监控，通过前期的三维建模与生产状态下的关键生产数据传输实现可视化监控，需要实时传输的数据量极小；由于使用了关键运动数据进行实时传输，因此只通过一次数据采集即可同时实现可视化监控功能与生产状态的量化功能。
附图说明
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0027]图1为本专利技术的整体流程示意图；
[0028]图2为本专利技术的仿真呈现流程示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步阐述。
[0030]如图1和图2所示，一种工业生产可视化监控方法，其具体步骤如下：
[0031]S1、数据采集：使用相应的传感器获取需要的场景信息并进行传感器信号的解析和初步包装；
[0032]S2、数据传输：对传感器数据进行包装，而后通过相应的通信协议将数据传输给服务器；
[0033]S3、仿真呈现：
[0034]a、对于服务器端的数据，采用OPC UA协议进行传输；
[0035]b、仿真呈现环节具有监控场景的所有相关实体模型，基于数字孪生技术建立一个与现实场景规则相同或近似的虚拟场景；
[0036]c、在使用传感器获取现实场景的扰动信号之后，将信号作为输入信号输入到虚拟
场景中，在虚拟场景中的模型在接收到输入后按照预设的规则进行响应；
[0037]d、在获取了代码化的数据之后，将其与场景模型按照约束规则进行融合，而后将仿真的结果进行数字化；
[0038]e、在上一步骤生成了可以驱动仿真场景的数据之后，将其传输给客户端即用户进行实时监控的设备；
[0039]S4、实时监控：针对不同使用场景下的实时监控客户端，包含了两种监控数据传输方式：
[0040]a、对于实时计算能力较差而数据传输状态较好的设备，由服务器端的设备实现监控数据的可视化任务，而后直接传输渲染影像给客户端；
[0041]b、在通信效率不足以支持渲染图片的传输或有其他限制的使用场景时，可以通过预先在监控客户端安装简化后的仿真呈现软件的方式，使得服务器端传输很少的数据即可在客户端通过运算实现实时监控。
[0042]所述的步骤S1中，传感器包括需要获取设备信息、物质流信息、能量流信息类的传感器。
[0043]具体的，本专利技术使用数字孪生技术实现工业生产的可视化监控，通过前期的三维建模与生产状态下的关键生产数据传输实现可视化监控，需要实时传输的数据量极小；由于使用了关键运动数据进行实时传输，因此只通过一次数据采集即可同时实现可视化监控功能与生产状态的量化功能。
[0044]所述的传感器包括位移传感器、红外光传感器、压力传感器类。
[0045]具体的，所述的步骤S1中，以自动化装配过程监控为例，使用了西门子S7200smartPLC作为数据解析和初步包装的执行单元。
[0046]具体的，所述的步骤S2中通过搭建服务器，实现强有力的跨平台能力，对于不同的终端设备和生产机器，均可以通过更改数据传输协议及终端数据发送方式实现实时可视化监控效果。
[0047]具体的，所述的步骤S2中，以自动化装配过程监控为例，通过在监控平台上搭建OPC UA服务器，同时采取了Simens TCP/IP Ethernet协议进行数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业生产可视化监控方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、数据采集：使用相应的传感器获取需要的场景信息并进行传感器信号的解析和初步包装；S2、数据传输：对传感器数据进行包装，而后通过相应的通信协议将数据传输给服务器；S3、仿真呈现：a、对于服务器端的数据，采用OPC UA协议进行传输；b、仿真呈现环节具有监控场景的所有相关实体模型，基于数字孪生技术建立一个与现实场景规则相同或近似的虚拟场景；c、在使用传感器获取现实场景的扰动信号之后，将信号作为输入信号输入到虚拟场景中，在虚拟场景中的模型在接收到输入后按照预设的规则进行响应；d、在获取了代码化的数据之后，将其与场景模型按照约束规则进行融合，而后将仿真的结果进行数字化；e、在上一步骤生成了可以驱动仿真场景的数据之后，将其传输给客户端即用户进行实时监控的设备；S4、实时监控：针对不同使用场景下的实时监控客户端，包含了两种监控数据传输方式：a、对于实时计算能力较差而数据传输状态较好的设备，由服务器端的设备实现监控数据的可视化任务，而后直接传输渲染影像给客户端；b、在通信效率不足以支持渲染图片的传输或有其他限制的使用场景时，可以通过预先在监控客户端安装简化后的仿真呈现软件的方式，使得服务器端传输很少的数据即可在客户端通过运算实现实时监控。2.根据权利要求1所述的一种工业生产可视化监控方法，其特征在于：所述的步骤S1中，传感器包括需要获取设备信息、物质流信息、能量流信息类的传感器。3.根据权利要求2所述的一种工业生产可视化监控方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁利东，汪志红，张化磊，李公文，汪步云，西红桥，邓启超，方明，许德章，江本赤，
申请(专利权)人：芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：